Magnesio frente a aleaciones de aluminio en aplicaciones estructurales

I. Introducción

Los metales ligeros son muy importantes en la ingeniería moderna. Ayudan a reducir el consumo de combustible y mejoran el rendimiento de las máquinas de uso cotidiano. Hoy en día, muchos productos utilizan metales más ligeros para ganar eficiencia y resistencia. Dos opciones populares son el magnesio y el aluminio.

II. Propiedades físicas y mecánicas

Un factor importante es la densidad. El magnesio tiene una densidad de unos 1,74 gramos por centímetro cúbico. En comparación, la densidad del aluminio es de unos 2,70 gramos por centímetro cúbico.

A continuación, examinamos la resistencia y la rigidez. Las aleaciones de aluminio suelen tener mayor límite elástico y resistencia a la tracción. Por ejemplo, muchas aleaciones de aluminio tienen un límite elástico superior a 270 megapascales. Por el contrario, las aleaciones de magnesio suelen tener un límite elástico de entre 150 y 200 megapascales. La rigidez se mide por el módulo elástico. El aluminio tiene un módulo elástico de unos 70 gigapascales, mientras que el del magnesio es inferior. Esto significa que el aluminio puede soportar mayores cargas antes de doblarse.

La conductividad térmica y eléctrica también es importante. El aluminio conduce bien el calor y la electricidad. Muchas aleaciones de aluminio se utilizan en intercambiadores de calor y conductores eléctricos. El magnesio tiene menor conductividad. Esto hace que el aluminio sea más adecuado para aplicaciones en las que la transferencia de calor o las vías eléctricas son críticas.

III. Comportamiento frente a la corrosión

La corrosión es un reto común para todos los metales. Tanto las aleaciones de magnesio como las de aluminio tienen sus propios mecanismos de corrosión. El magnesio es más reactivo. Tiende a corroerse más rápidamente, especialmente en ambientes húmedos o salinos. Para proteger los componentes de magnesio suelen ser necesarios tratamientos superficiales y revestimientos especiales.

El aluminio forma una capa de óxido resistente de forma natural. Esta capa lo protege de la corrosión en muchas situaciones. Sin embargo, algunas aleaciones de aluminio requieren una protección adicional en entornos agresivos. Los revestimientos y el anodizado son métodos comunes utilizados para mejorar la resistencia a la corrosión de ambos metales.

IV. Fabricación y transformación

Los métodos de transformación de las aleaciones de magnesio y aluminio son bastante diferentes. Ambos metales pueden fundirse, extruirse o forjarse. La fundición es popular para ambos porque permite formas complejas. Sin embargo, las aleaciones de magnesio requieren un control cuidadoso de los parámetros de fundición. El aluminio es más flexible durante la fundición.

La extrusión y el forjado aprovechan las ventajas mecánicas de ambos metales. La forja suele producir piezas más resistentes. En muchos casos, las aleaciones de aluminio obtienen una mayor resistencia con estos procesos.

La maquinabilidad es otra área en la que aparecen diferencias. El magnesio es más fácil de mecanizar. Ofrece velocidades de corte más rápidas. Sin embargo, hay que tener especial cuidado debido a su inflamabilidad y a la producción de virutas finas. El aluminio también se mecaniza bien y se utiliza en muchas piezas de precisión.

Las técnicas de unión varían según el metal. La soldadura es habitual en el aluminio. Los adhesivos y los pernos también se utilizan con frecuencia. El magnesio puede unirse mediante soldadura, pero el proceso puede resultar complicado. Los ingenieros pueden preferir el atornillado o los adhesivos para las uniones estructurales en los ensamblajes de magnesio.

V. Aplicaciones estructurales del magnesio y las aleaciones de aluminio

Ambos metales se utilizan en muchas estructuras cotidianas.

En aplicaciones de automoción, las piezas del chasis, los componentes del motor y los paneles de la carrocería suelen requerir una reducción de peso. Los componentes de magnesio se utilizan en áreas en las que cada gramo cuenta. El aluminio se utiliza mucho para paneles de carrocería y piezas estructurales en las que la resistencia es clave.

En el sector aeroespacial, el peso importa mucho. El magnesio se utiliza para elementos interiores no críticos por su peso mínimo. El aluminio suele elegirse para estructuras primarias y secundarias. Muchas piezas de aviones muestran esta mezcla de tecnología, en la que el aluminio ofrece la resistencia necesaria y protección contra la corrosión.

La electrónica de consumo saca partido de ambos metales. El aluminio es habitual en los armazones de los portátiles y las carcasas de los smartphones. Sus propiedades de disipación del calor y su resistencia lo hacen ideal para dispositivos muy apretados. El magnesio, aunque menos común, se utiliza en algunos aparatos de gama alta que buscan un diseño muy ligero.

VI. Cómo elegir entre aleaciones de magnesio y aluminio

Las aleaciones de magnesio ofrecen el mayor ahorro de peso. Sin embargo, no resisten tan bien la corrosión. También suelen ser más caras debido a las necesidades especiales de procesamiento.

En cambio, las aleaciones de aluminio son más resistentes. Ofrecen mayor resistencia a la corrosión en diversos entornos. El aluminio está más disponible y es más fácil de trabajar mediante procesos de fabricación estándar. El único inconveniente es que el aluminio es un poco más pesado que el magnesio. Para muchos diseños, el peso añadido es aceptable.

Preguntas más frecuentes

F: ¿Por qué elegir metales ligeros en ingeniería?
P: Los metales ligeros reducen el consumo de energía, mejoran el rendimiento y aumentan la eficacia general de los diseños.

F: ¿Qué metal es más resistente a la corrosión?
P: El aluminio tiene una capa de óxido natural que lo hace más resistente a la corrosión que el magnesio.

F: ¿Funcionan ambos metales en el diseño de automóviles?
P: Sí, aunque el magnesio reduce el peso mientras que el aluminio ofrece mayor resistencia y durabilidad.