22 abr. 2015

Tipos de aleaciones de aluminio en la fabricación de coches

Vamos a comentar los nuevos procesos de fabricación introducidos en la industria del automóvil y la utilización de nuevos materiales como el aluminio, acero inoxidable y titanio.


Las diferentes aleaciones de aluminio son materiales que presentan excepcionales características mecánicas, de conformabilidad, frente a la corrosión y estéticas. Dentro de la amplia gama de tipos existentes se dispone de soluciones especialmente desarrolladas y optimizadas para aplicaciones en innumerables ámbitos de la industria y la vida cotidiana.

El uso del aluminio en el conjunto del sector del transporte puede encuadrarse en tres categorías principales: elementos decorativos y funcionales, tanto exterior como interior fabricados a partir de chapa de aluminio mediante procesos de estampación o embutición, sistemas de escape de los motores de combustión interna fabricados mediante mecanizado de pletina de aluminio, y componentes estructurales y contenedores. Estos últimos constituyen un apartado de especial importancia, ya que los conceptos de diseño varían considerablemente dependiendo del tipo de vehículo en cuestión.



La producción de vehículos de transporte está sometida a los mismos planteamientos de mejora de prestaciones y optimización de costes de fabricación que se dan en cualquier otro sector industrial. A ello se le ha añadido desde hace dos décadas una legislación cada vez más estricta en cuanto a emisiones de agentes contaminantes, lo cual afecta considerablemente a las características del vehículo: de forma directa, al rendimiento del motor y al peso del mismo –aquí tiene una gran importancia la utilización de elementos de aluminio por su implicación en el consumo–, y en una perspectiva más amplia, a los métodos de fabricación y a la propia producción de los materiales empleados.

En cuanto al aligeramiento de peso, es fundamental el uso de materiales estructurales de mayor resistencia que permitan una reducción de espesor, y por tanto peso, al tiempo que se aseguren los necesarios niveles de rigidez estructural y de seguridad. En este apartado, las opciones dependen en gran medida del tipo de estructura que utilizan los distintos vehículos. Están por un lado los automóviles, que utilizan chasis auto portantes (bastidor y estructura formando un único elemento) y paneles exteriores, todos ellos conformados mayoritariamente por estampación de piezas a partir de fleje de aluminio. Por otro, la práctica totalidad de vehículos que utilizan un bastidor independiente sobre el que se monta la superestructura tubular y los paneles externos (autobuses, vagones) o el recipiente contenedor (camión, vagón de mercancías).

Por lo que respecta a la fabricación, es importante el uso de métodos de conformado y de unión viables no sólo tecnológica sino también económicamente, y también una opción favorable en términos de costes y de cara al medioambiente como es la posible reducción o eliminación del pintado en aquellos casos en los que podría plantearse esta medida.

Por último, la optimización de los materiales es fundamental para la consecución de los objetivos planteados en cuanto a la posibilidad de reducción de peso, de consumo y, con todo esto, de emisiones.

En este panorama, las aleaciones de aluminio presentan un conjunto prácticamente inigualable de propiedades que permite plantear soluciones óptimas para la diversidad de vehículos, en particular para autobuses (con sus subtipos), autocares, vagones de tren y metro, tranvías, etc. De hecho, el aluminio es el material de elección por parte de numerosos fabricantes de estos vehículos en todo el mundo.

Los elementos decorativos fabricados a partir de chapa aluminio representan una opción interesante, pues ofrece buenas características mecánicas, incluso en uniones soldadas. En los casos en que el pintado es necesario por criterios corporativos o estéticos, el aluminio aporta un incremento de durabilidad considerable respecto a los aceros al carbono. Opciones a las que se está prestando especial atención para aplicaciones estructurales son las de los aluminios endurecidos por deformación, pues mantienen en general las propiedades anticorrosivas y una mayor resistencia mecánica. Al igual que el resto de aluminio, pueden soldarse adecuadamente, bajo las condiciones prescritas en cada caso, con métodos convencionales y avanzados

Todo lo expuesto anteriormente puede dar una idea aproximada, aunque lógicamente no completa, de los principales requerimientos de los vehículos en el sector del transporte, la diversidad de éstos, y la amplia gama de tipos de aluminio y prestaciones disponibles. La fabricación pasada y actual de vehículos se basa en gran medida en aceros al carbono junto a tanto elementos fabricados a partir de chapa de aluminio como fleje de aluminio, bien estudiados desde todo punto de vista.

Las aleaciones de aluminio modernas son una alternativa técnica y económicamente viable como material estructural en la fabricación de autobuses, autocares, vagones, etc. a partir del resultado de un estudio que contemple los siguientes aspectos:

-Especificaciones del vehículo (tipo, uso, peso y consumos máximos, zona de operación, vida útil, etc.).
-Estudio básico de propiedades de los materiales seleccionados.
-Optimización del diseño.
-Análisis del coste del ciclo de vida (LCC).

Queda implícita en esta breve lista de temas a considerar, la importancia de una selección de posibles materiales para el estudio coherente con los requerimientos principales relativos al vehículo. Las posteriores fases de diseño y análisis de coste son las fundamentales para argumentar técnica y económicamente las verdaderas posibilidades de los materiales comparados y elegir el más adecuado. Esta evaluación de costes es aún más importante si cabe para demostrar que la posible mayor inversión inicial de la solución en piezas fabricadas a partir de bobina de aluminio, se compensa a lo largo de la fase de operación por el menor consumo y mantenimiento del vehículo derivado de dicha solución.

Por último, conviene señalar de forma expresa un factor que suele pasar desapercibido y que es, por el contrario, determinante cuando se consideran posibles soluciones de sustitución en aluminio para aplicaciones complejas como son los vehículos de transporte. Se trata del diseño adaptado, es decir, el diseño realizado teniendo en cuenta las características de la aleación de aluminio elegido y no las del material sustituido. Lógicamente, estas directrices específicas de diseño son también necesarias y aplicables para el estudio de viabilidad de nuevos vehículos en aluminio. Está demostrado que el factor diseño se ve apoyado por las favorables condiciones del precio del aluminio, punto fundamental tanto para el éxito del uso de las diferentes aleaciones en los vehículos de transporte como, en definitiva, para la oportunidad de diferenciación que ello supone para el fabricante de cara a aportar un valor añadido frente a la competencia.

| Fuente: Metalvin

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