Aluminio 1275: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones
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Resumen Completo
La aleación 1275 se clasifica dentro de la serie 1xxx de aleaciones de aluminio, indicando que pertenece a una familia de aluminio forjado de alta pureza comercial con adiciones mínimas de aleantes intencionales. La designación implica que el aluminio es el constituyente principal (balance) con niveles controlados de trazas de silicio, hierro, cobre, manganeso, magnesio, zinc y otros residuales que influyen en las propiedades sin comprometer el desempeño eléctrico o térmico.
El 1275 se fortalece principalmente por efectos de solución sólida en niveles traza de impurezas y por endurecimiento por deformación (trabajado en frío) más que por tratamiento térmico de precipitación. Sus características clave son alta conductividad eléctrica y térmica, excelente resistencia a la corrosión en muchos ambientes atmosféricos, excelente conformabilidad en temple blando y buena soldabilidad; las resistencias mecánicas máximas son modestas en comparación con aleaciones tratables térmicamente.
Las industrias típicas que utilizan aleaciones de aluminio de alta pureza de la serie 1xxx incluyen conductores eléctricos y barras colectoras, intercambiadores y disipadores de calor, equipos para procesos químicos, revestimientos arquitectónicos y componentes decorativos, así como algunas piezas ligeras automotrices y marinas. Los ingenieros eligen el 1275 cuando la prioridad es la conductividad, acabado superficial y resistencia a la corrosión aceptando una resistencia menor que en las aleaciones tratables térmicamente.
El 1275 se selecciona a menudo sobre aleaciones de menor costo o mayor resistencia cuando la aplicación demanda una combinación de alta conductividad térmica/elétrica y excelente maleabilidad para conformar geometrías complejas, o donde la compatibilidad galvánica y un acabado superficial brillante son importantes. Su bajo contenido de aleación facilita el ensamblaje y el posprocesado, proporcionando un comportamiento predecible y estable durante largas vidas de servicio.
Variantes de Temple
| Temple | Nivel de Resistencia | Elongación | Conformabilidad | Soldabilidad | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Baja | Alta (30–50%) | Excelente | Excelente | Recocido total, máxima ductilidad y conductividad |
| H12 | Baja-Moderada | Moderada (20–35%) | Muy Buena | Excelente | Endurecimiento ligero por deformación; bueno para conformado moderado |
| H14 | Moderada | Moderada-Baja (10–20%) | Buena | Excelente | Condición cuartamente endurecida; común en aplicaciones de chapa |
| H16 | Moderada-Alta | Baja (5–12%) | Regular | Excelente | Medio endurecido; usado cuando se requiere rigidez adicional |
| H18 | Alta (para 1xxx) | Baja (<10%) | Limitada | Excelente | Totalmente endurecido; mínima conformabilidad, máxima resistencia por trabajo en frío |
| T5 / T6 / T651 | No Aplicable | N/D | N/D | N/D | Las aleaciones serie 1xxx no son tratables térmicamente; los temple T no son relevantes |
El temple elegido para el 1275 controla el balance entre resistencia mecánica y conformabilidad: el temple blando O maximiza ductilidad y conductividad, mientras que los temple H introducen endurecimiento por deformación para aumentar la resistencia a costa de elongación. Debido a que la serie 1xxx no es tratable térmicamente, el ajuste de resistencia se logra mediante deformación en frío, y las transiciones de temple sólo son reversibles mediante recocido o trabajo en frío adicional.
Composición Química
| Elemento | Rango % | Notas |
|---|---|---|
| Si | ≤ 0.25 | Impureza; bajo silicon ayuda a mantener conductividad y conformabilidad |
| Fe | ≤ 0.40 | Impureza principal que puede formar intermetálicos y afectar ductilidad |
| Mn | ≤ 0.05 | Menor; limitado efecto de fortalecimiento en trazas |
| Mg | ≤ 0.03 | Normalmente muy bajo; evita formación de fases ricas en Mg |
| Cu | ≤ 0.05 | Mantenido al mínimo para preservar resistencia a corrosión y conductividad |
| Zn | ≤ 0.05 | Bajo para evitar problemas galvánicos y mantener ductilidad |
| Cr | ≤ 0.03 | Elemento traza de control; limita el crecimiento de grano durante el proceso |
| Ti | ≤ 0.03 | Refinador de grano en producción de fundidos o lingotes; mínimo en producto forjado |
| Otros | ≤ 0.15 total | Incluye residuales como Ni, Pb, Sn; controlados estrictamente para desempeño |
La composición química es intencionalmente aluminio casi puro para mantener altas conductividades eléctrica y térmica y preservar la resistencia a la corrosión. Los elementos traza y residuales se controlan para limitar la formación de partículas intermetálicas y conservar buenas características de trabajo en frío y acabado superficial; pequeñas cantidades de elementos como Ti o Cr son útiles durante el colado y laminado para controlar el tamaño de grano y la textura.
Propiedades Mecánicas
El 1275 exhibe un comportamiento a la tracción típico de aluminio de alta pureza: resistencias al límite elástico y a la tracción relativamente bajas en estado recocido, con alta ductilidad y una respuesta de deformación plástica gradual y uniforme. La resistencia al límite elástico es baja en relación con aleaciones tratables térmicamente, por lo que el diseño debe considerar tensiones admisibles menores o usar espesores mayores. El trabajo en frío (templados H) produce un aumento marcado en límite elástico y resistencia a la tracción, pero reduce la elongación y aumenta el rebote elástico.
La dureza correlaciona con el temple: el material recocido muestra valores bajos en Brinell o Vickers, y la dureza aumenta predeciblemente con el grado de trabajo en frío. La resistencia a fatiga es modesta y está dictada principalmente por el acabado superficial, tensiones residuales por conformado y estado de temple; para aplicaciones cíclicas es importante prestar atención a la sensibilidad a muescas y condición superficial. El espesor de la chapa influye en la resistencia alcanzable tras el trabajo en frío porque los espesores finos endurecen más uniformemente y soportan mayor deformación antes de adelgazamiento localizado.
| Propiedad | O/Recocido | Temple Clave (H14 típico) | Notas |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la Tracción | ~55–80 MPa | ~100–140 MPa | Valores típicos para aleaciones comerciales pura 1xxx; dependen de procesamiento y espesor |
| Límite Elástico | ~20–40 MPa | ~60–110 MPa | Aumenta sustancialmente con trabajo en frío; límite inferior en productos gruesos y pesados |
| Elongación | ~30–50% | ~10–20% | La elongación disminuye al endurecer el temple; medida en probetas estándar |
| Dureza | ~15–25 HB | ~35–55 HB | Rangos aproximados Brinell; escala con el grado de trabajo en frío |
Propiedades Físicas
| Propiedad | Valor | Notas |
|---|---|---|
| Densidad | 2.70 g/cm³ | Típico para aleaciones de aluminio de la serie 1xxx |
| Intervalo de Fusión | 660–660.5 °C | Punto de fusión de aluminio casi puro; intervalo estrecho |
| Conductividad Térmica | ~220–240 W/m·K | Alta conductividad hace al 1275 atractivo para disipadores y intercambiadores |
| Conductividad Eléctrica | ~60–64 % IACS | Excelente conductor respecto a la mayoría de aleaciones forjadas; depende del nivel de impurezas |
| Calor Específico | ~900 J/kg·K (0.90 J/g·K) | Típico para aluminio cerca de temperatura ambiente |
| Coeficiente de Expansión Térmica | ~23–24 µm/m·K (20–100 °C) | Expansión significativa a considerar en diseño térmico |
Las altas conductividades térmica y eléctrica son ventajas físicas definitorias del 1275, respaldando su uso donde se requiere disipación de calor y caminos de corriente de baja resistividad. La baja densidad y alto calor específico benefician sistemas térmicos livianos y gestión térmica transitoria. La expansión térmica es moderada y debe considerarse en ensamblajes que combinan materiales disímiles.
Formas de Producto
| Forma | Espesor/Tamaño Típico | Comportamiento Mecánico | Temple Común | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Chapa | 0.2–6 mm | Blando en O, endurecido en templados H | O, H12, H14, H16 | Amplia producción para paneles arquitectónicos, eléctricos y para intercambiadores |
| Placa | 6–25 mm | Menor trabajabilidad en frío por unidad de espesor | O, H12 | Usado donde se requiere espesor y conductividad; limitado conformado pesado |
| Extrusión | Tamaños seccionales desde perfiles pequeños a grandes | Resistencia depende del trabajo en frío post-extrusión | O, H12, H14 | Buen acabado superficial; usado para barras colectoras y perfiles estructurales |
| Tubo | Diámetro y pared según cliente | Comportamiento similar a chapa; depende del espesor de pared | O, H12, H14 | Común para conductos, serpentines de intercambiadores y líneas de fluidos |
| Barra/Bastón | Diámetros 3–80 mm | El trabajo en frío aumenta resistencia | O, H16, H18 | Usado para sujetadores, remaches y componentes mecanizados con alta conductividad |
Las formas difieren principalmente en manufacturabilidad: chapa y productos de calibre fino ofrecen la mejor conformabilidad y conductividad mientras que placa y extrusiones más gruesas se comportan diferente ante el trabajo en frío y pueden limitarse a operaciones de conformado más simples. Extrusiones y tubos son populares para componentes eléctricos y térmicos porque combinan secciones complejas con excelentes vías térmicas y comportamiento mecánico predecible tras temple.
Grados Equivalentes
| Norma | Grado | Región | Notas |
|---|---|---|---|
| AA | 1275 | USA | Designación bajo la Aluminum Association; familia de aluminio casi puro |
| EN AW | 1050A / 1060 | Europa | Equivalentes europeos comúnmente disponibles en la serie 1xxx con pureza y propiedades similares |
| JIS | A1050 / A1070 | Japón | Equivalentes japoneses típicamente en el rango 1050–1070 para aluminio de alta pureza |
| GB/T | serie 1A00 | China | La serie 1xxx china (por ejemplo, 1060) se usa de forma intercambiable cuando 1275 no está específicamente listado |
Las normas regionales no siempre incluyen un grado numérico 1275; los ingenieros suelen seleccionar un equivalente de la serie 1xxx con pureza mínima comparable y límites residuales similares. Diferencias sutiles en los límites permisibles de impurezas, clases de acabado superficial y tablas de propiedades mecánicas pueden afectar la intercambiabilidad, por lo que se deben consultar las hojas certificadas de composición y propiedades de los proveedores para aplicaciones críticas.
Resistencia a la Corrosión
1275 presenta una excelente resistencia general a la corrosión atmosférica debido a la formación de una película estable y adherente de óxido de aluminio que previene un ataque acelerado. En atmósferas urbanas, rurales y muchos ambientes industriales tiene un desempeño muy bueno, y la superficie de óxido puede mejorarse mediante anodizado para aumentar la resistencia al desgaste y obtener acabados decorativos.
En ambientes marinos 1275 resiste razonablemente bien la corrosión uniforme, pero puede ser susceptible a ataques localizados por picaduras en condiciones ricas en cloruros si la rugosidad o abrasión comprometen el óxido. Para servicio en inmersión prolongada o zona de salpicadura, los diseñadores suelen especificar recubrimientos protectores, revestimientos o sistemas catódicos sacrificiales para mitigar ataques localizados y acoplamientos galvánicos.
La fisuración por corrosión bajo tensión es rara en aluminio de baja resistencia y alta pureza; sin embargo, el riesgo de fragilización aumenta con ciertos niveles de impurezas, absorción de hidrógeno o ambientes agresivos y bajo tensiones residuales de tracción. Las interacciones galvánicas deben gestionarse cuidadosamente porque el aluminio es anódico respecto a muchos metales comunes — capas aislantes, elementos de fijación compatibles o ánodos sacrificiales son estrategias comunes de mitigación.
Comparado con familias de aleaciones más altas como 2xxx (Al‑Cu) o 7xxx (Al‑Zn‑Mg), 1275 ofrece mejor resistencia general a la corrosión pero a costa de menor resistencia mecánica máxima. Frente al aluminio puro 1100 y grados casi puros, 1275 puede considerarse comparable en comportamiento frente a la corrosión, ofreciendo ventajas específicas de procesamiento según el fabricante.
Propiedades de Fabricación
Soldabilidad
1275 se suelda fácilmente mediante procesos de fusión estándar como TIG (GTAW) y MIG (GMAW) debido a su bajo contenido de aleantes que podrían causar fisuras en caliente. Las aleaciones de aporte típicas incluyen 1100 o aportes de Al‑Si (4043) para acomodar la contracción por solidificación y mejorar la fluidez; la selección depende del diseño de la junta y los requisitos del servicio. El ablandamiento en la zona afectada por el calor (HAZ) es mínimo dado que la resistencia base es baja, pero se requiere un buen control de limpieza y proceso para evitar distorsión y controlar el óxido.
Mecanizado
La mecanizabilidad de 1275 se clasifica de regular a pobre en comparación con aleaciones de aluminio trabajadas en frío que contienen aditivos para mecanizado libre de plomo o bismuto. La aleación tiende a producir virutas largas y continuas y se endurece localmente, por lo que las herramientas deben estar afiladas y la evacuación de virutas optimizada. Se recomiendan herramientas con insertos de carburo de geometría positiva, avances moderados y velocidades de corte más altas que para aceros; el uso de refrigerante o niebla puede mejorar el acabado superficial y la vida útil de la herramienta.
Conformabilidad
La conformabilidad en recocido (temperamento O) es excelente, permitiendo embutición profunda, estampado complejo y doblado con radios pequeños. Los mejores resultados se obtienen en temperamentos O y H ligeros; los temperamentos H pesados reducen los radios mínimos de doblado y aumentan el riesgo de fisuras en zonas sometidas a deformación. El rebote elástico debe considerarse en el diseño de herramientas, y se pueden usar pre-deformados o recocidos parciales para gestionar los límites de conformado.
Comportamiento ante Tratamientos Térmicos
Como aleación de la serie 1xxx, 1275 no es susceptible de tratamiento térmico: no responde a tratamientos de solución y precipitación para aumentar la resistencia. Los ajustes de resistencia se consiguen mediante trabajo en frío (deformación plástica) o recocido para aliviar esfuerzos y restaurar ductilidad. Las temperaturas típicas de recocido para recuperación y recristalización están entre 300 y 415 °C para aluminio, con recocidos industriales prácticos realizados alrededor de 350–400 °C durante duraciones controladas seguidas de enfriamiento lento.
Las operaciones de trabajo en frío como laminado, trefilado y doblado generan estructuras de dislocaciones que incrementan el límite elástico y la resistencia a la tracción; el grado de endurecimiento es proporcional a la deformación total. Si se requiere una condición más blanda después de trabajo intenso en frío, un recocido completo devuelve la aleación a propiedades cercanas al temperamento original O, aunque puede reducir ligeramente la conductividad si el calentamiento produce oxidación o contaminación.
Comportamiento a Alta Temperatura
1275 mantiene estabilidad dimensional y resistencia a la corrosión hasta temperaturas moderadamente elevadas, pero la resistencia mecánica disminuye significativamente cuando la temperatura de servicio supera los 100–150 °C. El servicio continuo a largo plazo por encima de ~150 °C acelera los procesos de recuperación y ablandamiento al eliminar estructuras de dislocaciones, reduciendo la capacidad de carga. La oxidación se limita a una capa delgada protectora de alúmina en aire, por lo que el ataque químico a altas temperaturas normalmente no es severo salvo en ambientes que contengan halógenos o especies de azufre agresivas.
Las uniones soldadas a temperatura elevada pueden presentar reducción de resistencia al fluencia y la fragilización a baja temperatura generalmente no es una preocupación; sin embargo, los diseñadores deben reducir las tensiones permisibles y considerar los efectos del ciclo térmico. Para aplicaciones que requieran resistencia mecánica sostenida a alta temperatura, es recomendable considerar familias de aleaciones resistentes al calor en lugar de grados 1xxx.
Aplicaciones
| Industria | Componente Ejemplo | Por qué se usa 1275 |
|---|---|---|
| Automotriz | Acabados interiores y barras colectoras de baterías | Alta conformabilidad y conductividad para caminos eléctricos |
| Marina | Paneles no estructurales e intercambiadores de calor | Buena resistencia a la corrosión y acabado superficial |
| Aeroespacial | Accesorios secundarios, ductos | Baja densidad, excelente conductividad térmica |
| Electrónica | Disipadores de calor y distribuidores térmicos | Alta conductividad térmica y buena mecanizabilidad para detalles finos |
1275 se especifica a menudo cuando se requiere una combinación de excelente conductividad térmica/eléctrica, buen comportamiento frente a la corrosión y alta conformabilidad, mientras que la resistencia máxima de la aleación no es el parámetro determinante. Su estabilidad, opciones de acabado superficial y facilidad de unión lo mantienen como una opción práctica en múltiples sectores.
Consejos para la Selección
Utilice 1275 cuando la conductividad y la conformabilidad sean los factores principales de diseño y cuando necesite un aluminio predecible, fácil de soldar y con excelentes propiedades de acabado superficial. Es una opción práctica para disipadores térmicos, barras colectoras y componentes conformados donde las cargas estructurales pesadas no son la preocupación principal.
Comparado con el aluminio comercialmente puro como el 1100, 1275 suele ofrecer conductividad y conformabilidad similares con un control de impurezas específico del fabricante que puede mejorar la consistencia mecánica. Frente a aleaciones trabajadas en frío como 3003 o 5052, 1275 sacrifica algo de resistencia a cambio de superior conductividad y a menudo mayor brillo; elija 1275 para desempeño eléctrico o térmico y 3xxx/5xxx cuando se requiera mayor resistencia o respuesta a endurecimiento por deformación.
En comparación con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, 1275 tendrá una resistencia máxima significativamente inferior pero mucho mejor conductividad eléctrica/térmica y conformabilidad; seleccione 1275 cuando la conductividad, resistencia a la corrosión y facilidad de conformado/soldadura sean más importantes que la máxima resistencia estructural.
Resumen Final
La aleación 1275 sigue siendo relevante porque combina la conductividad y resistencia a la corrosión del aluminio casi puro con excelente conformabilidad y características fiables de fabricación, siendo un material preferido para aplicaciones eléctricas, térmicas y con requerimientos intensivos de conformado. Para ingenieros que valoran el acabado superficial, la facilidad de unión y el comportamiento predecible a largo plazo en ambientes benignos a moderadamente agresivos, 1275 es una opción práctica y rentable.