Aluminio 1350: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones
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Visión General Integral
1350 es un miembro de la serie 1xxx de aluminio, que representa la familia de aluminio comercialmente puro con un contenido nominal mínimo de aluminio alrededor del 99,5%. Esta serie se caracteriza por adiciones muy bajas de aleantes y es distinta de las familias 3xxx, 5xxx y 6xxx que utilizan Mn, Mg o Mg+Si para el endurecimiento.
Los principales elementos de aleación en el 1350 son impurezas traza y residuos controlados como hierro, silicio y muy pequeñas cantidades de manganeso o titanio; estos se mantienen bajos para preservar la conductividad eléctrica y térmica. El endurecimiento en 1350 se logra casi exclusivamente mediante trabajo en frío (endurecimiento por deformación) en lugar de tratamiento térmico, y el ablandamiento se consigue mediante recocido y recristalización.
Las características clave del 1350 incluyen una conductividad eléctrica y térmica muy alta para una aleación, buena resistencia a la corrosión en ambientes atmosféricos, excelente formabilidad en estados recocidos y generalmente fácil soldabilidad mediante procesos convencionales de fusión. Las industrias típicas que utilizan 1350 son la distribución eléctrica (conductores, barras colectoras), electrónica (calzas, bobinas, disipadores de calor), elementos arquitectónicos y algunas aplicaciones estructurales ligeras donde la conductividad y la formabilidad se priorizan sobre la resistencia máxima.
Los ingenieros seleccionan 1350 cuando el requisito de diseño es una combinación de conductividad eléctrica, buen acabado superficial y facilidad de conformado o soldadura más que la resistencia máxima; se elige sobre aleaciones de aluminio de mayor aleación o susceptibles de tratamiento térmico cuando la conductividad, la resistencia a la corrosión y el costo son factores dominantes. Su pureza relativa también facilita el ensamblaje y el acabado superficial para componentes eléctricos y reflectantes.
Variantes de Estado de Temperatura
| Estado de Temperatura | Nivel de Resistencia | Elongación | Formabilidad | Soldabilidad | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Bajo | Alta | Excelente | Excelente | Condición completamente recocida; máxima ductilidad y conductividad |
| H12 | Bajo-Medio | Moderada | Muy buena | Excelente | Cuarto trabajado en frío; ligero endurecimiento por deformación |
| H14 | Medio | Baja-Moderada | Buena | Excelente | Medio trabajado; común para calibres de conductores y algunas piezas conformadas |
| H16 | Medio-Alto | Baja | Regular-Buena | Excelente | Tres cuartos trabajado; usado cuando se requiere más límite de fluencia |
| H18 | Alto | Baja | Limitada | Excelente | Totalmente endurecido; máxima resistencia por trabajo en frío pero mínima formabilidad |
| T4 (no aplicable) | — | — | — | — | Las aleaciones 1xxx no son tratables térmicamente; los estados T son raros y limitados a definiciones de proceso |
| T5/T6/T651 | — | — | — | — | Los estados tratables térmicamente no son aplicables para la serie 1xxx; listados solo como referencia |
El estado de temperatura controla significativamente el comportamiento mecánico y de conformado del 1350 porque la aleación no responde al endurecimiento por envejecimiento; todo el fortalecimiento práctico proviene del endurecimiento por deformación. Elegir un estado O maximiza la ductilidad y la conductividad para embutición profunda y dobleces cerrados, mientras que los estados H sacrifican formabilidad a cambio de mayor límite elástico y resistencia a la tracción útil en piezas estructurales planas, barras colectoras y componentes rígidos conformados.
Composición Química
| Elemento | Rango % | Notas |
|---|---|---|
| Si | ≤ 0.25 | Controlado para mantener la conductividad y minimizar intermetálicos |
| Fe | ≤ 0.60 | Impureza principal; mayor Fe reduce conductividad y puede afectar formabilidad |
| Mn | ≤ 0.05 | Pequeñas cantidades pueden aumentar ligeramente la resistencia; mantenido bajo en 1350 |
| Mg | ≤ 0.05 | Mínimo; el magnesio no se usa para endurecimiento en este grado |
| Cu | ≤ 0.05 | Mantenido muy bajo para preservar resistencia a la corrosión y conductividad |
| Zn | ≤ 0.05 | Mínimo, controlado para evitar problemas galvánicos y fragilidad |
| Cr | ≤ 0.05 | Niveles traza; no es un elemento de aleación intencional para este grado |
| Ti | ≤ 0.03 | Desoxidante y refinador de grano en algunas prácticas de lingote |
| Otros | ≤ 0.15 total | Residuos y elementos trazas; balance Al (~99.5% mínimo) |
La química casi pura está optimizada para entregar alta conductividad eléctrica y térmica manteniendo al mínimo los precipitados intermetálicos y partículas de segunda fase. Se toleran pequeñas cantidades de hierro y silicio como residuos del procesamiento, pero los diseñadores deben considerar su efecto sobre la conductividad, acabado superficial y la respuesta a embutición profunda.
Propiedades Mecánicas
En comportamiento a tracción, el 1350 exhibe baja resistencia al límite de fluencia en condición recocida O y resistencia progresivamente más alta tanto al límite de fluencia como a la resistencia a la tracción máxima con el aumento del endurecimiento por deformación (estados H). La elongación en condición O es alta, permitiendo embutición profunda y operaciones de conformado severo; sin embargo, la elongación cae abruptamente al avanzar hacia el estado H18 donde el material está significativamente fortalecido por trabajo en frío.
La dureza se correlaciona con el estado de temperatura: el material recocido mide durezas bajas típicas del aluminio puro mientras que las condiciones totalmente endurecidas por deformación alcanzan valores adecuados para cargas estructurales ligeras y tiras rígidas. La resistencia a la fatiga del 1350 es moderada en comparación con aleaciones de aluminio de mayor aleación, influenciada por la calidad superficial, las tensiones residuales de conformado y la presencia de muescas o soldaduras.
El espesor afecta la formabilidad y la resistencia; los calibres delgados son más fáciles de trabajar en frío para niveles más altos de dureza pero pueden sufrir fisuras en los bordes si no se procesan adecuadamente. Las secciones más gruesas mantienen mayor ductilidad a lo largo del espesor en condición recocida pero requieren fuerzas mayores y radios de herramental más grandes para conformado.
| Propiedad | O/Recocido | Estado Clave (p.ej., H14) | Notas |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | ~60–110 MPa | ~120–160 MPa | La resistencia a la tracción aumenta con el endurecimiento por deformación; los valores dependen del estado y del espesor |
| Límite elástico | ~20–50 MPa | ~100–140 MPa | El límite crece marcadamente con estados H; el límite en recocido es bajo |
| Elongación | ~30–40% | ~5–15% | La elongación disminuye al aumentar el estado; el espesor también influye en los valores |
| Dureza | ~20–35 HB | ~35–55 HB | La dureza sigue aproximadamente el nivel de trabajo en frío; mayor dureza reduce la formabilidad |
Propiedades Físicas
| Propiedad | Valor | Notas |
|---|---|---|
| Densidad | 2.69 g/cm³ | Típica de aleaciones de aluminio; útil para cálculos de masa y rigidez |
| Rango de Fusión | ~660 °C (solidus ≈ 660 °C) | Punto de fusión cercano al del aluminio puro; rango de fusión estrecho |
| Conductividad térmica | ~215–235 W/m·K | Alta para una aleación; varía con contenido de impurezas y estado de temperatura |
| Conductividad eléctrica | ~57–62 %IACS | Alta conductividad que hace al 1350 atractivo para conductores y barras colectoras |
| Calor específico | ~900 J/kg·K | Calor específico típico del aluminio usado en análisis térmicos |
| Coeficiente de dilatación térmica | ~23–24 µm/m·K (20–100 °C) | Coeficiente importante para ensamblajes adheridos y diseño de ciclos térmicos |
El conjunto de propiedades físicas enfatiza el transporte de calor y carga: los valores de conductividad térmica y eléctrica son altos en comparación con la mayoría de aleaciones estructurales, lo que hace que el 1350 sea muy apto para aplicaciones eléctricas y de gestión térmica. La combinación de baja densidad y buenas propiedades térmicas permite a los diseñadores aprovechar ventajas de masa y disipación de calor en electrónica y sistemas eléctricos.
Formas del Producto
| Forma | Espesor/Tamaño Típico | Comportamiento de Resistencia | Estados Comunes | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Chapa | 0.2–6.0 mm | Blanda en O; reforzada por laminado en frío a estados H | O, H12, H14, H16 | Ampliamente usada para reflectores, bobinas de capacitores y disipadores de calor |
| Placa | >6.0 mm | Tendencias similares pero las secciones gruesas mantienen ductilidad más tiempo | O, H12 | Menos común; usada donde se requieren conductores más gruesos |
| Extrusión | Perfiles hasta grandes secciones | Las partes extruidas generalmente inician blandas y luego se trabajan en frío | O, H14 | La complejidad de sección puede ser moderada debido a alta ductilidad |
| Tubo | Pared de 0.5–10 mm | Comportamiento similar a chapa para pared delgada; la formabilidad es importante para codos | O, H14 | Común en ductos y conductos donde se requiere conductividad |
| Barra/Rodillo | Diámetros 2–50 mm | Embutido en frío para resistencia; baja aleación limita rango de endurecimiento | O, H18 | Utilizado en terminales eléctricos y componentes mecanizados |
Las diferencias de procesamiento entre formas afectan las propiedades mecánicas: la chapa y la tira fina son fácilmente trabajadas en frío a estados H con incrementos predecibles en resistencia, mientras que la placa más gruesa y las barras requieren conformado o mecanizado más agresivo. Las extrusiones y tubos permiten geometrías complejas preservando las ventajas de conductividad de la aleación, y la selección del producto debe corresponder con el tratamiento térmico y las operaciones de conformado requeridas según la geometría del componente.
Grados Equivalentes
| Norma | Grado | Región | Notas |
|---|---|---|---|
| AA | 1350 | EE.UU. | Designación industrial para esta aleación comercial 1xxx específica |
| EN AW | Al99.5 (aprox.) | Europa | Equivalente dentro de las clasificaciones de aluminio comercialmente puro; la especificación varía según la norma EN |
| JIS | A1050 / A1070 (aprox.) | Japón | Equivalentes de la familia JIS 1xxx; la química exacta y los tratamientos térmicos difieren ligeramente |
| GB/T | Al99.5 (aprox.) | China | Correlacionado con grados de aluminio comercialmente puro en normas chinas |
Los equivalentes directos uno a uno suelen representarse como grados dentro de la familia “comercialmente puro” o Al99.5 en normas regionales, pero los límites exactos de impurezas, elementos menores permitidos y definiciones de temple varían según la organización normativa. Los ingenieros deben consultar la ficha técnica específica y la certificación del proveedor para confirmar conductividad eléctrica, límites de impurezas y temperamentos permitidos al sustituir entre equivalentes regionales.
Resistencia a la Corrosión
El 1350 presenta buena resistencia natural a la corrosión atmosférica debido a su alto contenido de aluminio y mínimos elementos de aleación activos. En atmósferas urbanas e industriales normales, la película de óxido que se forma naturalmente proporciona una protección eficaz, y la aleación tiene buen desempeño en acabados pintados o anodizados cuando la apariencia superficial es importante.
En ambientes marinos, la aleación tiene resistencia razonable a la corrosión general, pero es susceptible a ataques localizados si las concentraciones de cloruros son elevadas y existen condiciones de grieta; la anodización o recubrimientos protectores son mitigaciones comunes. El agrietamiento por corrosión bajo tensión no es un modo típico de falla para esta aleación 1xxx baja en aleación, porque carece de las estructuras de precipitados que promueven el agrietamiento por corrosión bajo tensión clásico en algunas aleaciones de alta resistencia.
Se deben considerar las interacciones galvánicas cuando el 1350 se combina con metales más nobles, como cobre o acero inoxidable; como metal relativamente activo, se corroerá preferencialmente cuando esté eléctricamente conectado en un electrolito. En comparación con aleaciones de la familia 5xxx y 6xxx, el 1350 sacrifica algo de resistencia, pero generalmente ofrece igual o superior resistencia a la corrosión en muchas atmósferas debido a su pureza y la ausencia de fases de aleación que promueven la corrosión galvánica.
Propiedades de Fabricación
Soldabilidad
El 1350 se suelda fácilmente por métodos comunes de fusión como TIG y MIG debido a su alto contenido de aluminio y ausencia de precipitados endurecedores. La práctica recomendada utiliza aleaciones de aporte de composición similar (por ejemplo ER4043 o ER1100 cuando la conductividad eléctrica es crítica) para equilibrar propiedades mecánicas y eléctricas; la elección del aporte depende de si se prioriza la conductividad o la resistencia de la junta. El riesgo de grietas en caliente es bajo en comparación con aleaciones con mayor Cu o Mg, pero es importante controlar el diseño de la junta, la contaminación y la eliminación del óxido para evitar porosidad y mala fusión. El ablandamiento en la zona afectada por el calor no es un problema como en aleaciones tratables térmicamente, porque esta aleación no es tratable térmicamente y las propiedades mecánicas se controlan por trabajo en frío.
Mecanizado
La maquinabilidad del 1350 es de media a moderada; debido a que la aleación es relativamente blanda, tiende a producir virutas largas y continuas y puede generar agarrado con herramientas o avances inapropiados. Se recomienda el uso de herramientas de carburo con ángulo positivo y geometrías para romper viruta para un mecanizado de alta productividad, y las velocidades de corte deben ser moderadas para evitar la formación de filo adherido. El acabado superficial alcanzable es bueno, pero es necesario prestar atención al sujeción y la rigidez de la pieza para evitar vibraciones en secciones delgadas o largas.
Formabilidad
La formabilidad del 1350 en condición recocida (O) es excelente para embutición profunda, doblado y formado por estirado, y se usa comúnmente donde se requieren radios pequeños y formas complejas. Los radios de doblado pueden ser relativamente pequeños en temple O, a menudo algunas veces el espesor del material dependiendo de la herramienta y la lubricación superficial; en temple H el radio mínimo recomendado aumenta significativamente. El trabajo en frío incrementa la resistencia pero disminuye la formabilidad; los diseñadores deben elegir el temple más blando posible para conformados severos y planificar el temple final o el endurecimiento mecánico tras la conformación en caso necesario.
Comportamiento al Tratamiento Térmico
Como aleación de la serie 1xxx, el 1350 no es tratable térmicamente en el sentido de endurecimiento por precipitación; la manipulación de propiedades mecánicas se realiza mediante trabajo en frío y recocido. El recocido del 1350 promueve recuperación y recristalización; los ciclos completos de recocido se realizan típicamente en el rango de 300–400 °C dependiendo de la sección transversal y el proceso para restaurar ductilidad y conductividad.
No existen ciclos significativos de solución y envejecimiento para el 1350 porque carece de los elementos de aleación necesarios para formar precipitados endurecedores; por lo tanto, las clasificaciones T relacionadas con el endurecimiento por envejecimiento no aplican. El endurecimiento por trabajo en frío es el principal mecanismo de fortalecimiento: el control cuidadoso de parámetros de laminado, extrusión y recalentado determina el equilibrio final entre resistencia y ductilidad de las piezas producidas.
Desempeño a Alta Temperatura
El 1350 mantiene la integridad metálica a temperaturas inferiores a aproximadamente 150–200 °C, pero muestra pérdida progresiva de resistencia y tendencia a fluencia a temperaturas elevadas en comparación con aleaciones de mayor resistencia. En servicio continuo cerca o por encima de 150 °C, los diseñadores deben considerar la reducción del límite elástico y un mayor ablandamiento térmico; el ciclado térmico también puede coarsificar la estructura de grano y cambiar las características del óxido superficial. La oxidación en aire se limita a la formación de la película de óxido protectora típica del aluminio, pero la exposición prolongada a temperatura elevada puede afectar el acabado superficial y la resistencia de contacto eléctrico.
En operaciones de soldadura y brasado, la zona afectada por el calor no produce el sobreenvejecimiento ni disolución de precipitados observados en aleaciones tratables, pero el recocido local reducirá la resistencia inducida por trabajo en frío adyacente a las soldaduras. Para necesidades estructurales a alta temperatura o donde la resistencia a la fluencia es crítica, los ingenieros deben considerar aleaciones resistentes al calor fuera de la familia 1xxx.
Aplicaciones
| Industria | Ejemplo de Componente | Razón para Usar 1350 |
|---|---|---|
| Eléctrica/Energía | Hilos de conductor aéreo, barras colectoras, conectores | Alta conductividad eléctrica y buena formabilidad para conformado de conductores |
| Electrónica | Disipadores de calor, láminas, blindajes | Alta conductividad térmica y excelente acabado superficial |
| Arquitectura | Remates de techos, reflectores | Resistencia a la corrosión y acabado estético |
| Automotriz | Tiras conductoras no estructurales, reflectores | Buena formabilidad, conductividad y bajo costo |
| Marina | Accesorios no críticos, remates | Resistencia a la corrosión en ambientes atmosféricos marinos |
El 1350 se usa ampliamente donde el desempeño eléctrico o térmico y la formabilidad son más importantes que la resistencia máxima; estas características la hacen una opción económica para componentes conductores, partes para manejo térmico y elementos arquitectónicos decorativos. Su combinación de bajo costo, disponibilidad inmediata y compatibilidad con métodos comunes de unión y acabado la mantiene vigente en entornos de producción modernos.
Consideraciones para la Selección
Para diseños que priorizan conductividad y formabilidad por encima de la máxima resistencia, el 1350 es una elección lógica porque ofrece alta conductividad eléctrica y térmica con excelente ductilidad en condición recocida. Comparado con el aluminio comercialmente puro 1100, el 1350 a menudo proporciona conductividad similar con propiedades mecánicas modestamente superiores y límites de impurezas ligeramente diferentes, sacrificando una reducción mínima en formabilidad por mayor rigidez en algunos templeados.
En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 o 5052, el 1350 típicamente ofrece mejor conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión atmosférica comparable, pero queda por detrás en resistencia alcanzable sin trabajo en frío significativo. Frente a aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 1350 no alcanzará su resistencia o rigidez máxima, pero se prefiere cuando conductividad, formabilidad, acabado superficial y costo son más importantes que el desempeño mecánico máximo.
Use 1350 cuando los requisitos eléctricos o térmicos, la facilidad de conformado y costo/disponibilidad sean los factores decisivos; elija templeados H solo si se necesita mayor resistencia por trabajo en frío, y especifique temple O para embutición profunda, radios ajustados y máxima conductividad.
Resumen Final
El 1350 continúa siendo un aluminio de pureza comercial práctico y ampliamente usado porque combina alta conductividad eléctrica y térmica con excelente formabilidad, resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación, convirtiéndolo en la primera opción para conductores, componentes para gestión térmica y piezas arquitectónicas conformadas donde la resistencia máxima no es el factor principal de diseño.