Por qué el temple T6 limita la capacidad de flexión
La designación T6 significa que el material ha sido tratado térmicamente con solución, templado y luego envejecido artificialmente hasta alcanzar su máxima resistencia. En la aleación 6061, la práctica de envejecimiento que produce T6 es generalmente un tratamiento de precipitación a aproximadamente 175 C durante 8 horas, siguiendo la guía para el tratamiento térmico de aleaciones de aluminio forjado en ASTM B918/B918M. Durante el envejecimiento, se forman finos precipitados de Mg2Si en todos los granos y aumentan el límite elástico a aproximadamente 276 MPa con una resistencia a la tracción de alrededor de 310 MPa. La compensación-es una reducción en el alargamiento disponible antes de la fractura, a aproximadamente entre el 10 y el 12 por ciento en los datos típicos publicados.
El doblado concentra la tensión plástica en el exterior del doblez. Cuando la demanda de deformación local en esa superficie excede el alargamiento restante del material, se inicia una grieta. En el pico-edad 6061, el margen entre la tensión impuesta por una curva cerrada y la tensión que el material puede absorber es pequeño, por lo que las fallas no son graduales - la pieza se forma limpiamente o se fractura. Varios mecanismos empeoran esto: el trabajo de la microestructura T6-se endurece rápidamente, por lo que la tensión se localiza en lugar de distribuirse; las partículas constituyentes gruesas actúan como sitios de iniciación de grietas; y en placas más gruesas la sección simplemente no puede doblarse a un radio pequeño independientemente de la aleación.
Comportamiento de formación por aleación y temperamento.
La siguiente tabla establece las características de formación de las alternativas normalmente consideradas cuando un diseño requiere una curvatura.
| Material | Resistencia a la tracción (típica) | Límite elástico (típico) | Alargamiento (típico) | Evaluación de formación |
|---|---|---|---|---|
| 6061-T6 | 310MPa | 276 MPa | 10 a 12% | Pobre; agrietamiento en radios estrechos |
| 6061-T4 | 241 MPa | 145MPa | alrededor del 16% | Bien; luego envejece hasta T6 |
| 6061-O | alrededor de 115MPa | alrededor de 48MPa | alrededor del 25% | Excelente para conformado severo |
| 5052-H32 | 228 MPa mínimo | 193 MPa mínimo | alrededor del 12% | Bien; opción estándar para doblar láminas |
| 5052-O | alrededor de 195MPa | alrededor de 90MPa | alrededor del 25% | Excelente |
| 3003-H14 | alrededor de 152MPa | alrededor de 145MPa | alrededor del 8% | Moderado; Se necesita un radio generoso. |
| 6063-T5 / T6 | alrededor de 186 a 241 MPa | alrededor de 145 a 214 MPa | alrededor del 8 al 12% | Ampliamente utilizado para doblar tubos. |
Los valores mínimos para los temperamentos enumerados en ASTM B209/B209M o ASTM B221 deben tomarse de la norma del producto y del certificado de fábrica para el lote real; Las cifras aquí son valores típicos publicados únicamente para trabajos de selección. Tenga en cuenta que 5052-H32 tiene un límite elástico mayor que 6061-T4 y, al mismo tiempo, sigue siendo mucho más moldeable, razón por la cual domina el trabajo de chapa metálica formada.
Radios de curvatura mínimos prácticos
La guía del radio de curvatura es una práctica de taller y no un único número publicado, porque el radio alcanzable depende del espesor, la dirección de la fibra, la condición de las herramientas y el nivel permitido de marcado de la superficie. Los siguientes rangos reflejan una práctica común para una curva de 90 grados en la dirección transversal, donde T es el espesor del material.
Para 6061-T6, un radio interior inferior a aproximadamente 2,5 T a 4 T es de alto riesgo y muchos fabricantes se niegan a doblarlo por debajo de 3 T. Para 6061-T4, el rango práctico es de aproximadamente 1,5 T a 2 T. Para 5052-H32, aproximadamente 1,0 T a 1,5 T. Para 5052-O, alrededor de 0,5T. Para 3003-H14, alrededor de 0,5 T a 1 T.
Cuatro reglas reducen el riesgo de agrietamiento independientemente de la aleación. Doble a lo largo de la dirección de rodadura, no a lo largo de ella. Quite las rebabas y, cuando sea posible, pula la línea de curvatura, porque un borde cortado puede provocar grietas. Utilice un radio de punta de punzón que coincida con el radio de dibujo en lugar de depender de la apertura del troquel. Y mantenga el área doblada libre de rayones profundos y marcas de estampado, que actúan como concentradores de tensión.
La ruta de la forma-luego-edad
Cuando el diseño requiere la resistencia de 6061-T6 y también requiere curvaturas, la solución aceptada es formarse en la condición más blanda y envejecer después. Se utilizan dos variantes. En el primero, el fabricante compra material 6061-T4 tratado térmicamente en solución y envejecido naturalmente, que es estable y moldeable durante un período práctico, lo forma y luego lo envejece artificialmente hasta T6 a aproximadamente 175 C durante 8 horas. En el segundo, la solución del fabricante trata el material internamente, lo forma en la condición W templada mientras aún está blando y luego envejece hasta T6. La segunda ruta ofrece la mejor formabilidad, pero exige que la formación se lleve a cabo dentro de un breve período después del enfriamiento, generalmente limitado a horas, y que las piezas se refrigeren si la operación se retrasa.
Hay que tener en cuenta dos efectos. El cambio dimensional con el envejecimiento es pequeño pero mensurable, por lo que las piezas con tolerancia-estrecha deben verificarse después del ciclo de envejecimiento. Y la recuperación elástica es mayor en templados de alta-resistencia porque la relación entre el módulo elástico y el límite elástico es alta, por lo que las herramientas deben construirse con compensación y validarse mediante prueba.
Verificación de curvatura y control de calidad
La aceptación de la curvatura debe basarse en una prueba y no únicamente en una inspección visual. ASTM E290 describe los métodos de prueba de flexión estándar para ductilidad e ISO 7438 es el procedimiento de flexión de materiales metálicos equivalente, con GB/T 232 como método de prueba chino comparable. Una curva envolvente de 180 grados alrededor de un mandril específico, con una inspección de la superficie exterior con dos o tres aumentos, es la verificación de producción habitual, y una prueba del primer-artículo en un paso de radio más estrecho que el dibujo establece el margen del proceso. Para piezas anodizadas o pintadas, la flexibilidad del recubrimiento se evalúa por separado mediante el método T-bend de ASTM D4145, porque un recubrimiento puede fallar mientras el sustrato permanece en buen estado.
Preguntas frecuentes
Q:¿Se puede doblar el 6061-T6 sin agrietarse?
R: Sólo con un radio interior generoso, generalmente de 2,5 T a 4 T o más, y con la línea de curvatura transversal a la dirección de rodadura. Muchos fabricantes se niegan a doblar 6061-T6 y en su lugar especifican una aleación más moldeable.
Q:¿Qué aleación de aluminio debería usarse en lugar de 6061-T6 para doblar?
R: 5052-H32 para trabajos generales de chapa metálica, porque combina resistencia útil con buena ductilidad y resistencia a la corrosión, o 3003-H14 para piezas con carga ligera. Para doblar tubos, el 6063-T5 es una opción común.
Q:¿Se puede doblar el 6061 y luego envejecerlo a T6?
R: Sí. Esta es una práctica estándar: forme la pieza en la condición T4, o inmediatamente después del enfriamiento en la condición W, luego envejezca a aproximadamente 175 C durante 8 horas para alcanzar la resistencia T6. Permitir pequeños cambios dimensionales durante el envejecimiento.
Q:¿Por qué el 6061-T6 se agrieta en lugar de deformarse?
R: El envejecimiento máximo aumenta el límite elástico a aproximadamente 276 MPa y al mismo tiempo reduce el alargamiento disponible a aproximadamente entre un 10 y un 12 por ciento. La flexión exige más tensión de la que el material puede absorber en radios estrechos, por lo que se fractura en lugar de ceder progresivamente.
Q:¿Cómo se verifica la calidad del plegado en producción?
R: Mediante una prueba de flexión envolvente según ASTM E290 o ISO 7438, normalmente a 180 grados alrededor de un mandril específico, además de una prueba de radio-más ajustado en el primer artículo para establecer el margen del proceso.
Q:¿El espesor del material afecta la capacidad de flexión?
R: Sí. Para la misma relación de radio interior a espesor, el material más grueso se comporta de manera similar, pero lograr un radio absoluto pequeño en una placa gruesa requiere fuerzas de herramienta mucho mayores y está limitado por la relación de radio a espesor, no solo por la aleación.
