Aluminio A136: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones
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Resumen Integral
A136 se encuentra dentro de la serie 1xxx de aleaciones de aluminio laminadas y se describe mejor como un grado microaleado comercialmente puro, optimizado para alta conformabilidad y resistencia a la corrosión con resistencia moderada. La composición química nominal está dominada por aluminio (>99% en peso), con concentraciones deliberadas de trazas de silicio, hierro, cobre y titanio para estabilizar la estructura de grano y mejorar la consistencia mecánica sin alterar la naturaleza fundamental del metal base no susceptible a tratamiento térmico. El fortalecimiento se logra principalmente mediante el endurecimiento por deformación (endurecimiento por esfuerzo) y el control de microaleación en lugar de endurecimiento por precipitación; no es una aleación tratable térmicamente en el sentido convencional T6.
Las características clave de A136 incluyen excelente conformabilidad, alta conductividad eléctrica y térmica en comparación con grados más aleados, y superior resistencia a la corrosión atmosférica debido a una película nativa de óxido estable. La soldabilidad es sencilla para procesos comunes de fusión, y la mecanización es moderada—mejor que muchas aleaciones 5xxx/6xxx en condición recocida pero reducida después de un endurecimiento significativo por deformación. Las industrias típicas que utilizan A136 incluyen productos arquitectónicos y de construcción, carcasas estancas a presión, conductores eléctricos y barras colectoras, paneles decorativos y conformados, y recintos livianos donde la conformabilidad y el desempeño anticorrosivo prevalecen sobre la alta resistencia.
Los ingenieros prefieren A136 sobre aleaciones de mayor resistencia cuando las prioridades de diseño enfatizan la capacidad de embutición profunda, conductividad, acabado superficial y resistencia a la corrosión general en lugar de la máxima resistencia estructural. La aleación se selecciona a menudo como un material rentable y fácil de fabricar para piezas que requieren estampado complejo, estética superficial estricta o servicio en atmósferas poco corrosivas donde el costo y peso de aleaciones tratables térmicamente de alta resistencia no están justificados.
Variantes de Temple
| Temple | Nivel de Resistencia | Elongación | Conformabilidad | Soldabilidad | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Bajo | Alta (30–50%) | Excelente | Excelente | Recocido total, máxima ductilidad y conductividad |
| H12 | Bajo-Medio | Medio-Alto (20–35%) | Muy buena | Excelente | Endurecimiento parcial por deformación, conserva buena conformabilidad |
| H14 | Medio | Medio (10–25%) | Buena | Excelente | Endurecimiento ligero para mayor resistencia |
| H16 | Medio-Alto | Más baja (6–15%) | Regular | Excelente | Temple por deformación en frío más fuerte, conformabilidad reducida |
| H18 | Alto (trabajado en frío) | Baja (3–8%) | Limitada | Excelente | Endurecimiento fuerte para máxima resistencia a temperatura ambiente |
El temple seleccionado para A136 controla directamente la compensación entre resistencia y ductilidad porque la aleación no es tratable térmicamente. Pasar de O a H18 incrementa progresivamente la resistencia a tracción y límite elástico mediante el aumento de densidad de dislocaciones inducido por deformación, mientras disminuye la elongación y la capacidad de estiramiento. Las zonas soldadas típicamente revierten hacia condiciones más blandas en la zona afectada por calor, por lo que los diseñadores deben considerar el ablandamiento local al especificar templas para conjuntos formados y posteriormente soldados.
Composición Química
| Elemento | Rango % | Notas |
|---|---|---|
| Al | Balance (~99.0–99.9) | Elemento dominante; proporciona conductividad y resistencia a la corrosión |
| Si | 0.05–0.25 | Controlado para mejorar fluidez en variantes fundidas y limitar intermetálicos frágiles |
| Fe | 0.05–0.8 | Impureza residual; mayor Fe incrementa ligeramente resistencia pero reduce ductilidad |
| Mn | ≤0.05 | Mínimo; añadido solo en trazas para controlar la estructura de grano |
| Mg | ≤0.05 | Mantenido bajo para evitar endurecimiento por precipitación; conserva conductividad |
| Cu | ≤0.05 | Muy bajo para preservar resistencia a la corrosión y conductividad |
| Zn | ≤0.1 | Minimizado para evitar susceptibilidad a fenómenos de corrosión por esfuerzo |
| Cr | ≤0.05 | Añadidos en trazas para control de recristalización en algunas formas de producto |
| Ti | ≤0.03 | Refinador de grano en variantes fundidas o fundidas y trabajadas |
| Otros (incluye residuos) | ≤0.15 | Incluye trazas de Ni, Pb, Bi; controlados para consistencia del proceso |
El balance químico enfatiza el aluminio con niveles estrictamente controlados de impurezas y microaleaciones para mantener el comportamiento característico de la serie 1xxx. Pequeñas cantidades de Si y Fe ayudan a estabilizar el procesamiento y reducir la tendencia al crecimiento grueso de grano durante pasos termomecánicos, mientras que limitar Mg, Cu y Zn previene que la aleación se comporte como una composición tratable térmicamente. Trazas de Ti o Cr pueden usarse en algunas formas de producto para refinar el tamaño de grano y mejorar la uniformidad mecánica sin afectar sustancialmente la conductividad.
Propiedades Mecánicas
A136 exhibe un comportamiento a tracción típico del aluminio comercialmente puro: límites elásticos y de resistencia a tracción relativamente bajos en condición recocida combinado con alta elongación uniforme y marcada capacidad de endurecimiento por deformación. En condición recocida (O), la curva esfuerzo-deformación es dúctil con una zona plástica extensa, permitiendo embutición profunda y conformado frío complejo. A medida que el material se endurece por deformación a templas de la serie H, los límites elásticos y de resistencia aumentan mientras que la elongación y absorción de energía disminuyen; la fractura tiende a volverse más localizada.
La dureza en A136 sigue el mismo patrón: valores bajos Brinell o Vickers en condición O y aumentos progresivos con el trabajo en frío. El desempeño a fatiga depende del acabado superficial, tensiones residuales por conformado y presencia de concentradores; las piezas pulidas y endurecidas por deformación suelen mostrar mejor vida útil a fatiga que componentes formados toscamente. Los efectos de espesor son significativos para conformado y resistencia: calibres delgados logran mayor conformabilidad y menor recuperación elástica al doblado, mientras calibres mayores ofrecen mayor rigidez absoluta pero menor capacidad de embutición profunda.
| Propiedad | O/Recocida | Temple Clave (ej. H14) | Notas |
|---|---|---|---|
| Resistencia a Tracción | 60–120 MPa | 110–170 MPa | El rango depende de la composición precisa y nivel de trabajo en frío |
| Límite Elástico | 20–60 MPa | 60–130 MPa | El límite elástico aumenta marcadamente con endurecimiento moderado |
| Elongación | 30–50% | 10–25% | La ductilidad disminuye con el aumento de trabajo en frío |
| Dureza | 15–35 HB | 25–55 HB | La dureza se correlaciona con el endurecimiento y afecta la mecanización |
Propiedades Físicas
| Propiedad | Valor | Notas |
|---|---|---|
| Densidad | ~2.70 g/cm³ | Típica del aluminio; buena resistencia específica cuando está aleado o trabajado en frío |
| Rango de Fusión | ~660–657 °C | Rango de fusión del aluminio monofásico; solidus y líquido próximos |
| Conductividad Térmica | ~200–235 W/(m·K) | Alta, según pureza; ligeramente reducida por aleación y trabajo en frío |
| Conductividad Eléctrica | ~55–65% IACS | Alta relativa a series aleadas; condición recocida cerca del rango superior |
| Calor Específico | ~0.90 J/(g·K) | Alto; útil para amortiguación térmica |
| Expansión Térmica | ~23–24 µm/m·K | Expansión isotrópica típica; considerar para ensamblajes de tolerancia estricta |
La alta conductividad térmica y eléctrica de A136 es útil en aplicaciones de disipación de calor y conductores, y estas propiedades disminuyen a medida que aumenta la aleación y el trabajo en frío. La densidad ofrece una relación favorable resistencia-peso para recintos conformados y barras colectoras, y el rango de fusión relativamente bajo simplifica procesos de soldadura pero también limita el servicio a altas temperaturas.
Formas del Producto
| Forma | Espesor/Tamaño Típico | Comportamiento de Resistencia | Temple Común | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Chapa | 0.2–6.0 mm | Consistente; mejor conformabilidad en calibres finos | O, H12, H14 | Ampliamente utilizada para embutición profunda y paneles decorativos |
| Placa | 6–25 mm | Mayor rigidez; limitación en embutición profunda | O, H16 | Usada cuando se requieren secciones más gruesas, a menudo mecanizada después del conformado |
| Extrusión | Espesor de pared 1–20 mm | Las propiedades mecánicas pueden variar según el espesor de la sección | O, H14, H16 | Perfiles complejos para molduras arquitectónicas y carcasas |
| Tubo | Diámetro exterior 6–200 mm | La resistencia depende del espesor de pared y el trabajo en frío | O, H14 | Tubos estirados o soldados para estructuras livianas y conductos |
| Barra/Varilla | Diámetro 3–50 mm | La resistencia aumenta con el estirado en frío | O, H16 | Usado para conectores, pasadores y componentes mecanizados |
Las diferencias en el procesamiento determinan la selección de aplicación: las formas en chapa están optimizadas para estampado y conformado en rollo, mientras que las extrusiones permiten secciones transversales complejas pero pueden requerir control del envejecimiento post-extrusión y enderezado. La placa ofrece rigidez estructural pero limita las operaciones de conformado disponibles. Los tubos soldados y extrusiones pueden producirse con mínima distorsión post-proceso si la selección del temple y el fijado son controlados.
Grados Equivalentes
| Norma | Grado | Región | Notas |
|---|---|---|---|
| AA | A136 | USA | Grado comercial menos común o propietario en la familia AA 1xxx |
| EN AW | 1050A / 1070 | Europa | Equivalentes más cercanos en normas europeas ampliamente especificadas para Al de alta pureza |
| JIS | A1050 / A1070 | Japón | Designaciones comercialmente puras similares con alta conformabilidad |
| GB/T | Al99.5 / Al99.7 | China | Equivalentes comunes de pureza comercial en normas chinas |
Los grados equivalentes entre normas difieren principalmente en el contenido mínimo de aluminio y límites estrictos de impurezas; las variantes EN/JIS/GB ofrecen líneas base mecánicas y techos de impurezas certificados ligeramente diferentes. Al sustituir, los ingenieros deben verificar la conductividad, la equivalencia en designaciones de temple y los historiales específicos de fundición y conformado del proveedor para asegurar conformabilidad y calidad superficial equivalentes. Se recomiendan certificados y reportes de prueba de fábrica cuando se requieren conductividad ajustada o estética superficial estricta.
Resistencia a la Corrosión
A136 demuestra excelente resistencia general a la corrosión atmosférica debido a una película continua y auto-regenerativa de óxido de aluminio (Al2O3) que se reformula rápidamente tras daños mecánicos. En atmósferas neutras y ligeramente industriales, la aleación resiste con ataque uniforme mínimo, y los acabados pintados o anodizados típicos extienden aún más la vida útil en aplicaciones arquitectónicas. En ambientes marinos la aleación rinde bien en muchas aplicaciones, pero la exposición concentrada a cloruros y zonas de aspersión pueden inducir corrosión por picaduras y en grietas; se requieren elecciones de diseño como recubrimientos sacrificatorios, anodizado y detalles cuidadosos para un desempeño a largo plazo.
La susceptibilidad a la corrosión bajo tensión es baja para A136 en comparación con aleaciones de las series 2xxx y 7xxx debido a los bajos niveles de cobre y zinc; sin embargo, áreas soldadas o muy trabajadas en frío con tensiones residuales a tracción requieren atención para evitar fallas localizadas en ambientes agresivos. Se deben considerar interacciones galvánicas al unir A136 con aleaciones más nobles o acero inoxidable: el aluminio actuará anódicamente y corroerá preferentemente a menos que se aísle eléctricamente o proteja con recubrimientos. En comparación con aleaciones de las series 5xxx y 6xxx, A136 ofrece conductividad y conformabilidad superiores con una resistencia general a la corrosión similar o ligeramente mejor cuando las adiciones de aleación en esas familias son moderadas.
Propiedades de Fabricación
Soldabilidad
A136 se suelda fácilmente por TIG, MIG/GMAW y soldadura por puntos de resistencia cuando se usan prácticas comunes para aluminio, incluyendo diseño correcto de juntas y pre-limpieza para eliminar óxidos y aceites superficiales. Los metales de aporte de las familias 4xxx (Al-Si) o 5xxx (Al-Mg) se especifican comúnmente según el desempeño deseado en resistencia y corrosión post-soldadura, siendo 4043 y 5356 elecciones típicas. El riesgo de fisuras en caliente es bajo comparado con sistemas de alta aleación, pero el ajuste de la junta y el control de la distorsión térmica son importantes para evitar porosidad y defectos en superficie; la zona afectada por el calor tenderá a condiciones más suaves, lo que debe considerarse en diseños críticos para la resistencia.
Mecanizado
La mecanización de A136 es moderada en condición recocida pero disminuye conforme el material se endurece por deformación; en general se mecaniza más fácilmente que muchas series de mayor aleación debido a su bajo exponente de trabajo en frío y buen formado de viruta. Herramientas de carburo y geometrías diseñadas para aluminio (ej., filo positivo, alta hélice) proporcionan virutas limpias y buen acabado superficial; las velocidades de corte típicas son altas respecto a los aceros y se requiere control de refrigerante para evitar manchas. Para torneado y fresado de precisión, un pre-recocido o el uso de los temple H12/H14 puede reducir las cargas sobre la herramienta y mejorar el control dimensional.
Conformabilidad
La conformabilidad es una fortaleza definitoria de A136: el temple recocido (O) permite radios pequeños en doblado, embutición profunda y formado complejo con baja recuperación elástica. Los radios mínimos típicos en chapa dependen del espesor y temple, pero pueden ser tan bajos como 1–1.5× el espesor para temple O en doblados simples; H14/H16 requieren radios mayores y pasos formativos progresivos. La respuesta al trabajo en frío es predecible permitiendo formados escalonados; cuando se requiere formado severo, recocidos intermedios restauran la ductilidad y mitigan fisuras en radios ajustados o copas de embutición profunda.
Comportamiento al Tratamiento Térmico
Como A136 pertenece a la familia 1xxx no tratable térmicamente, no responde a tratamientos en solución y envejecimiento artificiales destinados a fortalecer por precipitación. Las modificaciones en resistencia mecánica se logran mediante trabajo en frío y ciclos de recuperación/recocido. El recocido completo (O) se usa para maximizar ductilidad y conductividad y normalmente implica calentamiento a temperaturas donde ocurre la recristalización (usualmente entre 300–420 °C según la forma del producto) seguido de un enfriamiento controlado.
Para control de producción, se aplican recocidos intermedios tras deformaciones en frío significativas para restaurar la conformabilidad; son procesos de corta duración a temperaturas menores (ej., 300–350 °C) adaptados a la geometría de la pieza y estructura microconstituida deseada. Recocidos de estabilización o alivio de tensiones se usan selectivamente para reducir tensiones residuales antes del mecanizado de precisión o minimizar distorsiones antes del montaje final.
Desempeño a Alta Temperatura
A136 mantiene propiedades mecánicas útiles solo hasta temperaturas elevadas moderadas; la resistencia a la tracción y límite elástico declinan notablemente por encima de ~100 °C y se reducen sustancialmente entre 200–300 °C conforme progresan la recuperación y el ablandamiento. La oxidación en temperatura de servicio típica se limita a la formación de la película protectora de óxido y no representa un mecanismo principal de falla para los rangos de temperatura comunes en aplicaciones arquitectónicas y eléctricas. Para servicio continuo por encima de ~150 °C, los diseñadores deben validar resistencia a fluencia y estabilidad dimensional, pues el aluminio comercialmente puro exhibe deformación dependiente del tiempo bajo cargas sostenidas a temperaturas elevadas.
En ensamblajes soldados, el ablandamiento de la zona afectada por el calor se vuelve más pronunciado con temperaturas de servicio crecientes y el ciclo térmico repetido puede conducir a la relajación de la condición trabajada en frío. Para componentes expuestos a calor cíclico alto, considere aleaciones alternativas diseñadas para resistencia a alta temperatura o aplique márgenes en el diseño mecánico.
Aplicaciones
| Industria | Ejemplo de Componente | Por Qué Se Usa A136 |
|---|---|---|
| Automotriz | Paneles decorativos, emblemas | Alta conformabilidad y acabado superficial |
| Marina | Carcasas no estructurales, molduras | Buena resistencia a la corrosión y peso ligero |
| Aeroespacial | Equipamiento interior, carenados | Alta conductividad y facilidad de conformado para piezas no críticas |
| Electrónica | Disipadores, blindajes EMI, barras colectoras | Excelente conductividad térmica y eléctrica |
| Arquitectura | Revestimientos, soffits, fachadas | Superficie anodizable y resistencia a la corrosión |
A136 se selecciona comúnmente donde la embutición profunda, calidad visual y conductividad son críticas mientras que las cargas estructurales son moderadas. Su papel es destacado en molduras exteriores formadas, componentes conductores y carcasas de muebles o equipos donde procesos posteriores como anodizado o pintado son requeridos para lograr el acabado final y protección ambiental.
Consejos para la Selección
Elija A136 cuando las prioridades de diseño requieran máxima conformabilidad, alta conductividad eléctrica/térmica y calidad superficial superior con niveles de resistencia bajos a moderados. Es especialmente rentable para piezas de embutición profunda de alto volumen y aplicaciones conductoras donde se minimicen tratamientos termomecánicos.
En comparación con el aluminio comercialmente puro (1100), el A136 suele intercambiar una pequeña porción de conductividad y conformabilidad por un control de proceso más estricto y una resistencia ligeramente mayor en estado fabricado. Frente a aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 o 5052, el A136 ofrece una conformabilidad comparable o mejor y, en ocasiones, mejor conductividad; sin embargo, las aleaciones series 5xxx superan al A136 en resistencia estructural y resistencia a cloruros marinos cuando se aceptan niveles más altos de Mg. En comparación con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, el A136 es preferido cuando se priorizan la conformabilidad, conductividad, acabado superficial y costo sobre la máxima resistencia máxima alcanzable.
Resumen Final
El A136 sigue siendo una opción práctica en la ingeniería moderna donde la combinación de conformabilidad excepcional, alta conductividad, buena resistencia a la corrosión y bajo costo es más valiosa que la resistencia absoluta más alta. Su respuesta predecible al trabajo en frío, compatibilidad con procesos comunes de fabricación y excelente potencial de acabado superficial lo mantienen vigente en las industrias de arquitectura, electrónica y ensamblaje ligero.