El aluminio en la fabricación de carrocerías

Propiedades del aluminio. Diferencias con el acero

La evolución del mundo del automóvil y de la fabricación y reparación de carrocerías, en particular por la introducción de un nuevo material como el aluminio, se observa comparando las diferentes propiedades físicas y químicas de este material con respecto al acero. estas propiedades justifican su uso, a la vez que condicionan los diferentes métodos y procesos de reparación.

 

Propiedades físicas del aluminio.

El aluminio es un material blanco y brillante, que, una vez pulido, se asemeja en su especto a la plata. Cristalizando un una red cúbica centrada en las caras, su peso específico es de (2,699Kg/dm³), casi tres veces más pequeño que el del hierro (7,87 Kg/dm³) y ligeramente mayor que el del magnesio (1,74 Kg/dm³). Su conductividad eléctrica es un 60% superior a la del cobre y 3.5 veces la del hierro. Su punto de fusión es de 660ºC. Este punto de fusión, relativamente bajo, facilita su conformación mediante fusión y moldeo. En general, se puede establecer un análisis comparativo de las diferentes propiedades del aluminio con las del acero, respecto a su resistencia, elasticidad, dureza, conductividad térmica, resistencia eléctrica y coeficiente de dilatación lineal. 

Resistencia

La resistencia a la tracción del aluminio es de 12Kg/mm², notablemente inferior a la resistencia mecánica del acero, lo que hace que deba ser tratado para que aumente.

Por otro lado, su escasa resistencia mecánica hará necesario controlar los esfuerzos a aplicar en las operaciones de reparación; por ejemplo, las de repaso de chapa, para no provocar mayores deformaciones de las que se intentan corregir.

Elasticidad

El límite elástico del aluminio es de 40Kg/mm², notablemente inferior que el del acero, con lo que su tendencia a la recuperación de la forma inicial es menor. Ello da origen a un comportamiento frágil. El resultado final es una limitación en las operaciones de estiraje, con el fin de evitar la ruptura del material.

Un trabajo en frío del material puede provocar la aparición de grietas con lmayor facilidad que en el caso del acero. Ésta es la razón fundamental de atemperar el material antes de proceder a su conformación, disminuyendo el riesgo de aparición de grietas.

Dureza

El aluminio es mucho más blando que el acero; por esta razón, el golpeteo directo del martillo sobre las herramientas de sufrir puede dar origen a estiramientos con cierta facilidad. En concreto, la dureza del aluminio es de 15 HB, mucho más baja que la del acero.

Es absolutamente necesario tener cuidado con la aplicación de esfuerzos, para no causar marcas sobre el material.

Conductividad térmica

La conductividad térmica del aluminio es de 235 W/mºK, aproximadamente cuatro veces superior a la del acero. Esta circunstancia supone un inconveniente en los procesos de soldadura por fusión, al producirse una fuerte disipación del calor, que requiere un mayor aporte de energía para la soldadura que en el acero.

Para contrarrestar estas pérdidas de calor, se recurre al atemperamiento de la pieza, disminuyendo así el gradiente de temperatura que existe en la misma.

Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica del aluminio, al igual que la térmica, es mucho más baja que la del acero; en concreto, 0,02655 ∩ mm²/m; es decir, unas cinco veces más baja. Esto condiciona el proceso de soldadura por puntos de resistencia, pues el calor generado para lograr la unión de las chapas es causado normalmente por la resistencia del material. Si ésta desciende, se ha de aumentar la intensidad para poder realizar la soldadura.

Los equipos de soldadura empleados normalmente en reparación están, en este sentido, limitados en este tipo de soldadura, pues no permiten alcanzar intensidades tan altas como las que  serían necesarias para crear una soldadura de garantía.

Coeficinte de dilatación lineal

coeficiente de dilatación lineal del aluminio, es decir, la facilidad que tiene para variar su dimensión al aumentar su temperatura, es el doble que el del acero, concretamente, 23,6 X 10⁻⁶ 1/ºK.

Las deformaciones que, por tanto, pueden aparecer al aplicar los diferentes tratamientos térmicos en reparación obligan a controlar, en la medida de lo posible, la temperatura que alcanza el material, pues se pueden originar deformaciones permanentes en la pieza a reparar.

En la siguiente tabla se muestran, comparativamente, las propiedades del aluminio y del acero.  

Propiedades Acero Aluminio
Resistencia a la tracción (Kg/mm²) 35-41 12
Límite elástico (Kg/mm²) 23 10
Módulo de elasticidad (Kg/mm²) 20.000 7.000
Alargamiento (%) 25-37 11
Dureza (HB) 50-67 15
Conductividad Térmica (W/mºK) 58 235
Resistencia Eléctrica (∩ mm²/m) 0,13 0,02655
Coeficiente de dilatación lineal (1/ºK) 12 x 10⁻⁶ 23,6 x 10⁻⁶
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