Por qué se utilizan aleaciones de aluminio en la construcción de barcos
La placa de aluminio de calidad marina-se ha convertido en un material estructural predeterminado para cascos de planeo, barcos de trabajo, catamaranes y embarcaciones de pasajeros para navegación interior. Las familias de aleaciones 5xxx y 6xxx combinan una baja densidad de aproximadamente 2,7 g/cm3 con una alta relación resistencia-a-peso, excelente resistencia a la corrosión del agua de mar y fácil fabricación. En comparación con el acero, un casco de aluminio de rigidez equivalente es aproximadamente un 50 por ciento más ligero, lo que reduce el calado, aumenta la capacidad de carga útil y reduce el consumo de combustible durante toda la vida útil del buque.
La selección de la aleación no es una decisión. El revestimiento del fondo, las carcasas laterales, las cubiertas, las superestructuras y los accesorios mecanizados imponen cada uno diferentes demandas en cuanto a resistencia, resistencia a la corrosión, conformabilidad y soldabilidad. Las cuatro aleaciones analizadas aquí, 5083, 5052, 6082 y 6061, cubren casi todos los requisitos de la construcción de embarcaciones.
Familias de aleaciones marinas: series 5xxx y 6xxx
La placa de aluminio para recipientes se agrupa en tres familias metalúrgicas: Al-Mg (5xxx), Al-Mg-Si (6xxx) y Al-Zn-Mg (7xxx). La serie 5xxx no es-tratable térmicamente-y gana resistencia mediante endurecimiento por trabajo, lo que brinda la mejor combinación de resistencia a la corrosión del agua de mar y dureza, razón por la cual domina la construcción de cascos y cubiertas. La serie 6xxx se puede tratar con calor-, ofrece mayor rigidez y mecanización limpia, y normalmente se reserva para estructuras internas, cabinas y componentes de precisión. La serie 7xxx rara vez se utiliza en contacto directo con agua de mar debido a su mayor susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Los templados típicos en la construcción de embarcaciones son O, H111, H112, H116 y H321 para aleaciones 5xxx, y T4, T5 y T6 para aleaciones 6xxx. Las placas en contacto directo con agua de mar generalmente se especifican en temple H116 o H321, porque estos temples se producen con resistencia a la corrosión intergranular controlada y propiedades mecánicas estables después de la soldadura.
Hoja de aluminio 5083 para placas inferiores del casco y carcasas laterales
5083 es la aleación marina de referencia. Con 4,0-4,9 por ciento de magnesio, 0,40-1,0 por ciento de manganeso y 0,05-0,25 por ciento de cromo, desarrolla una alta resistencia sin tratamiento térmico y se mantiene resistente a bajas temperaturas. En el templado H116 o H321, la resistencia a la tracción generalmente cae en el rango de 275 a 310 MPa, el límite elástico es de aproximadamente 125 a 155 MPa y el alargamiento es de 12 a 15 por ciento. También se suministra en temples O, H111 y H112 para estructuras formadas y soldadas.
Revestimiento del fondo del casco: contacto sostenido con el agua de mar, presión de golpe y abrasión.
Carcasas laterales: impacto de olas, carga de fatiga y resistencia a la abrasión.
Mamparos, armazones y secciones de quilla: uniones soldadas de alta-tensión.
Tanques de combustible y agua, casetas y tapas de escotilla.
5083 se suelda fácilmente mediante procesos MIG y TIG con alambre de relleno 5183 o 5356. La aleación mantiene la mayor parte de su resistencia en la zona afectada por el calor-, una ventaja decisiva sobre las aleaciones tratables por calor-en la construcción de cascos soldados.
Hoja de aluminio 5052 para cubiertas, superestructuras e interiores
5052 contiene 2,2-2,8 por ciento de magnesio y 0,15-0,35 por ciento de cromo. Es una aleación no tratable térmicamente de resistencia media-a-alta -con una ductilidad excepcional, lo que la convierte en la opción práctica para componentes que deben ser laminados, doblados o moldeados a presión. En el templado H32 normalmente ofrece una resistencia a la tracción de 215-265 MPa con un límite elástico mínimo de aproximadamente 160 MPa, mientras que el templado O proporciona una resistencia a la tracción de 170-215 MPa con un límite elástico de al menos 65 MPa para operaciones de conformado severas.
Cubiertas, pasarelas y soleras: buena conformabilidad con resistencia adecuada.
Superestructuras, cabinas y tabiques interiores: ligeros, soldables y de fácil acabado.
Conductos de ventilación, taquillas y deflectores de tanques: formas complejas.
Soportes y recortes no-críticos: fabricación general rentable-eficiente.
Cuando la demanda de corrosión es moderada y la complejidad del conformado es alta, 5052 ofrece un mejor equilibrio entre costo-y-rendimiento que 5083. No debe sustituirse por 5083 en revestimientos de fondo críticos, porque su menor contenido de magnesio significa menor resistencia a la exposición al agua de mar-a largo plazo.
Aleaciones de aluminio 6082 y 6061 para piezas estructurales y mecanizadas
Tanto 6061 como 6082 son aleaciones tratables térmicamente de Al-Mg-Si-que se utilizan en el templado T6 para estructuras internas y piezas mecanizadas.. 6061 contiene entre 0,8 y 1,2 por ciento de magnesio y entre 0,4 y 0,8 por ciento de silicio.. 6082 contiene entre 0,6 y 1,2 por ciento de magnesio, entre 0,7 y 1,3 por ciento de silicio y una adición controlada de manganeso que mejora la resistencia y el grano. estructura. En la condición T6, ambas aleaciones alcanzan una resistencia a la tracción de aproximadamente 290-340 MPa con un límite elástico de alrededor de 250-290 MPa, lo que las hace notablemente más rígidas y resistentes que la 5052, pero menos resistentes a la corrosión en inmersión continua en agua de mar.
| Aleación | Serie | Elementos clave de aleación | temperamentos típicos | Uso principal en la construcción de embarcaciones |
|---|---|---|---|---|
| 5083 | 5xxx | Mg 4,0-4,9, Mn 0,40-1,0, Cr 0,05-0,25 | O, H111, H112, H116, H321 | Revestimiento del casco, mamparos, tanques |
| 5052 | 5xxx | Mg 2,2-2,8, Cr 0,15-0,35 | O, H32, H34, H112 | Cubiertas, superestructuras, conductos. |
| 6082 | 6xxx | Mg 0,6-1,2, Si 0,7-1,3, Mn 0,4-1,0 | T4, T5, T6 | Refuerzos, piezas mecanizadas. |
| 6061 | 6xxx | Mg 0,8-1,2, Si 0,4-0,8, Cu 0,15-0,40 | T4, T6 | Estructuras internas, soportes, herrajes. |
6061 se elige para estructuras internas de casco, estructuras de cabina, soportes, soportes y accesorios donde la maquinabilidad y la rigidez son más importantes que la resistencia a la corrosión por inmersión.. 6082 ofrece una resistencia ligeramente mayor que 6061 en el mismo estado y se maquina bien, por lo que se prefiere para refuerzos alrededor de las aberturas de la cabina, placas de la plataforma del motor y accesorios mecanizados personalizados.
Lista de verificación de selección de aleaciones y especificaciones clave
La selección se puede reducir a cuatro preguntas. En primer lugar, ¿la pieza estará en contacto continuo con el agua de mar? En segundo lugar, ¿la unión está soldada o fijada mecánicamente? En tercer lugar, qué tan compleja es la operación de formación. En cuarto lugar, está el componente de carga-que soporta o es cosmético. El contacto continuo con el agua de mar junto con uniones soldadas apunta a 5083 en H116 o H321. La formación compleja bajo carga moderada apunta a 5052 en O o H32. Alta rigidez, detalle mecanizado y punto de servicio seco o recubierto según 6061 o 6082 en T6.
Normalmente, las placas se solicitan según ASTM B209 para láminas y placas de aluminio, ASTM B928 para placas marinas en temperamentos H116 y H321, EN 573-3 y EN 485-2 para proyectos europeos y GB/T 3880.2 para suministro nacional chino. La tolerancia de espesor, la planitud, la inspección ultrasónica y las pruebas de corrosión intergranular deben acordarse en la etapa del pedido, y los certificados de fábrica deben ser rastreables hasta el número de calor.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué aleación se debe utilizar para el revestimiento del fondo del casco de un barco?
5083 en temperamento H116 o H321. Su alto contenido de magnesio, su microestructura controlada y su alta resistencia soldada lo convierten en la opción estándar para el revestimiento de fondos expuestos a un contacto sostenido con el agua de mar y a cargas de golpe.
P: ¿El 5052 es lo suficientemente fuerte para el casco de un barco?
5052 se adapta a embarcaciones pequeñas, cubiertas, superestructuras y estructuras internas, pero no se recomienda para revestimientos de fondo críticos de embarcaciones más grandes porque su resistencia y resistencia a la corrosión son inferiores a las de 5083.
P: ¿Se puede soldar el 5052 al 5083?
Sí. Ambas son aleaciones de Al-Mg no-tratables térmicamente-y se pueden unir mediante soldadura MIG o TIG con alambre de relleno 5356 o 5183. El diseño de juntas y los procedimientos de soldadura cualificados deberán seguir las normas aplicables de las sociedades de clasificación.
P: ¿Por qué no se utiliza el 6061 para el revestimiento del casco?
6061 es tratable térmicamente y pierde resistencia en la zona afectada por el calor cuando se suelda, y resiste la inmersión continua en agua de mar menos que las aleaciones 5xxx. Es mejor reservarlo para marcos internos, soportes y accesorios mecanizados.
P: ¿Cómo se compara el 6082 con el 6061?
Ambas son aleaciones de Al-Mg-Si con temple T6. 6082 contienen más manganeso y silicio, lo que proporciona una resistencia ligeramente mayor y un comportamiento de mecanizado más consistente, mientras que el 6061 sigue siendo el grado de uso general- más ampliamente disponible.
P: ¿Qué temperamentos están disponibles para la placa de aluminio marino?
La placa marina 5xxx se suministra en temples O, H111, H112, H116 y H321, prefiriéndose H116 y H321 para contacto con agua de mar, mientras que las aleaciones 6xxx se suministran en temples T4, T5 y T6.
