Comprender la diferencia entre el límite elástico y la resistencia a la tracción puede evitar fallos catastróficos en estructuras de aluminio. Estas dos propiedades determinan si su pieza de aluminio se doblará, se romperá o resistirá perfectamente la tensión; sin embargo, muchos ingenieros las confunden o las usan indistintamente.
El límite elástico indica cuándo el aluminio comienza a deformarse permanentemente, mientras que la resistencia a la tracción revela cuándo se rompe por completo. Una distinción errónea entre esta diferencia y un soporte ligeramente doblado puede ser la diferencia entre una estructura colapsada, entre una pieza de motor deformada y una destrozada.
El límite elástico es la tensión máxima que una aleación de aluminio puede soportar antes de que comience a deformarse permanentemente. Al aplicar una fuerza al aluminio por debajo de su límite elástico, este recuperará su forma original al liberar la presión. Sin embargo, si se lo fuerza más allá de este punto, se dobla o estira permanentemente el metal.
Piensa en ello como doblar un clip. Hay un punto en el que, al doblarlo ligeramente, recupera su forma. Si lo presionas con más fuerza, se queda doblado para siempre. Ese punto de transición es el límite elástico.
La resistencia a la tracción es la tensión máxima que una aleación de aluminio puede soportar antes de romperse o fracturarse por completo. Esta resistencia siempre es mayor que la del límite elástico, ya que el material puede seguir soportando la carga incluso después de que comience a deformarse permanentemente.
Al tirar de una muestra de aluminio durante una prueba, esta alcanza primero el límite elástico y comienza a estirarse permanentemente. Si se sigue tirando, finalmente se romperá; ese punto de ruptura se conoce como resistencia a la tracción.
| Aleación (Serie) | Temperamento/Condición | Fuerza de producción (MPa) | Resistencia a la tracción (MPa) |
|---|---|---|---|
| 1100 (1xxx – ~99% Al) | O (recocido) | ≥ 20 MPa | ≥ 75–105 MPa |
| 2024 (2xxx – Al-Cu) | T3 (tratado en solución y trabajado en frío) | ≥ 290 MPa | ≥ 395 MPa |
| 5052 (5xxx – Al-Mg) | H112 (endurecido por deformación)† | ≥ 70 MPa | ≥ 170 MPa |
| 5083 (5xxx – Al-Mg) | H112 (endurecido por deformación)† | ≥ 125 MPa | ≥ 270 MPa |
| 6061 (6xxx – Al-Mg-Si) | T6 (tratado en solución y envejecido) | ≥ 240 MPa | ≥ 260 MPa |
| 6082 (6xxx – Al-Mg-Si) | T6 (tratado en solución y envejecido) | ≥ 250 MPa | ≥ 290 MPa |
| 7075 (7xxx – Al-Zn-Mg) | T6 (tratado en solución y envejecido) | ≥ 460 MPa | ≥ 530 MPa |
La mayoría de las aleaciones de aluminio tienen una relación de fluencia a tracción de entre 0.6 y 0.9. Las aleaciones tratadas térmicamente, como la 7075-T6, tienden a alcanzar valores más altos (alrededor de 0.9), mientras que las aleaciones recocidas se acercan a 0.6.
Sí, el tratamiento térmico y el trabajo en frío pueden mejorar ambas propiedades conjuntamente. Sin embargo, esto suele reducir la ductilidad, haciendo que el aluminio sea más frágil y difícil de moldear.
Utilice siempre el límite elástico para los cálculos de seguridad, a menos que esté diseñando específicamente para un fallo controlado. La mayoría de los códigos de ingeniería exigen que se mantenga muy por debajo del límite elástico durante el funcionamiento normal.
Tanto el límite elástico como la resistencia a la tracción disminuyen con el aumento de la temperatura. A 200 °C, las aleaciones de aluminio suelen perder entre un 20 % y un 50 % de su resistencia a temperatura ambiente, y el límite elástico disminuye más rápidamente que la resistencia a la tracción.
La tensión de prueba (a menudo, 0.2 %) se utiliza cuando el límite elástico no está claramente definido. Es la tensión que causa una deformación permanente del 0.2 % y sirve como sustituto práctico del límite elástico en aleaciones de aluminio.
