Esta guía de diseño de perfiles extruidos de aluminio recoge las normas que determinan si un perfil personalizado puede ser barato y fácil de fabricar o caro y propenso a acabar en la chatarra. En la mayoría de los casos, todo depende de la uniformidad con la que el aluminio caliente pueda fluir a través de un troquel de acero.
En resumen: mantén el perfil dentro de un círculo circunscrito pequeño, procura que las paredes sean lo más uniformes posible, redondea todas las esquinas, evita los canales profundos y estrechos, y utiliza el 6063 a menos que necesites la resistencia del 6061. A continuación, indica únicamente las dimensiones que realmente importan, ya que aplicar tolerancias estrictas a todas las características aumenta el coste sin mejorar la pieza.
Empieza por el círculo circunscrito
El diámetro del círculo circunscrito (CCD) es el círculo más pequeño que circunscribe toda la sección transversal. Determina qué prensa y qué tamaño de matriz son adecuados para tu perfil, por lo que es el primer dato que hay que comprobar en cualquier diseño de extrusión.
Según las directrices del Consejo de Extrusores de Aluminio, la mayoría de los perfiles se encuentran dentro de un círculo circunscrito de 12 pulgadas. Las extrusiones resultan más económicas cuando miden entre 1 y 10 pulgadas, y los perfiles de menos de 8 pulgadas tienen un coste significativamente menor. Dichas directrices también recomiendan perfiles con un peso igual o inferior a 3 libras por pie.
| Tamaño del perfil | Orientación |
|---|---|
| Círculo circunscrito | La mayoría de los perfiles miden menos de 12 pulgadas |
| La gama más económica | Las extrusiones resultan más económicas cuando su tamaño oscila entre 1 y 10 pulgadas. |
| Menos de 8 pulgadas | Los perfiles son considerablemente más baratos |
| Peso | Se prefieren los perfiles de 3 libras por pie o menos. |
Calcula el peso con antelación
Se puede calcular el peso de antemano. Multiplica el área de la sección transversal en pulgadas cuadradas por la densidad de la aleación y por 12. Para la aleación 6061, cuya densidad es de aproximadamente 0,0975 lb/pulg³, un perfil de 2,5 pulgadas² pesa unas 2,9 lb/pie.
Normas básicas sobre perfiles en esta guía de diseño de extrusiones de aluminio
Estas normas de diseño de extrusión son las que más influyen en la vida útil de la matriz y en el desperdicio.
| Regla | Directriz |
|---|---|
| Espesor de la pared | Procura que las paredes adyacentes tengan un grosor similar; haz que los cambios sean graduales |
| Esquinas interiores | Un radio de al menos 0,015 pulgadas |
| Esquinas exteriores | Con un radio de al menos 0,020 |
| Relación entre la profundidad y la anchura del canal | 3:1 o menos |
| Simetría | Distribuye el peso alrededor del centro siempre que sea posible |
| Huecos | Úsalo solo cuando la función requiera una sección cerrada |
Paredes uniformes
Paredes uniformes. El metal fluye más rápido a través de secciones gruesas que de secciones delgadas. Las grandes diferencias provocan deformaciones, torsiones y rayas en la superficie. Cuando sea necesario variar el espesor, suaviza la transición con un radio generoso.
Esquinas redondeadas
Esquinas redondeadas. Las esquinas afiladas concentran la tensión en el troquel y en la pieza. Añade radios en todas partes, salvo que una pieza de acoplamiento necesite una esquina interna afilada. En ese caso, un rebaje en forma de hueso de perro permite mantener el ajuste preciso sin necesidad de una característica afilada en el troquel.
Proporción de la lengua
Proporción de la lengüeta. Un canal profundo y estrecho requiere una lengüeta larga y delgada de acero para matrices para darle forma. Esa lengüeta puede deformarse o romperse. Amplía la abertura, reduce la profundidad o añade un radio en la base.
Huecos
Huecos. Las formas huecas y semihuecas requieren matrices más complejas que las formas macizas. Merecen la pena por su rigidez y por los canales para tornillos, pero plantéate si un perfil abierto no sería suficiente.
¿Cómo se diseñan las ranuras en T, los salientes para tornillos y las aletas?
Las características funcionales son el ámbito en el que se producen la mayoría de los cambios en el diseño de la extrusión.
Ranuras en T
Las ranuras en T deben tener un canal abierto y redondeado, de modo que la sección del troquel que las forma no sea una lengüeta frágil. Comprueba que la ranura se adapte al elemento de fijación que vayas a utilizar.
Salientes roscados
Las protuberancias de los tornillos con forma de canal abierto en forma de C son más fáciles de extruir que las protuberancias cerradas. Dimensiónalas para el tornillo de roscado.
Aletas del disipador térmico
Las aletas del disipador térmico están limitadas por la relación entre la altura de las aletas y el espacio entre ellas. Las aletas altas con espacios estrechos requieren una extrusora adecuada, así que compruébalo antes de decidirte.
Costillas
Las nervaduras refuerzan las paredes delgadas y reducen la torsión en secciones anchas y planas.
¿Qué aleación y qué estado de endurecimiento debes elegir?
El 6063 es el material predeterminado para perfiles de extrusión de aluminio a medida con formas complejas y superficies visibles. Se extruye con facilidad y se anodiza bien. El 6061 es más resistente y se utiliza para piezas estructurales, pero resulta más difícil de pasar por matrices complejas. Recomendamos el 6063-T5, a menos que un caso de carga demuestre que se necesita el 6061-T6, ya que las ventajas en cuanto a coste y acabado suelen ser mayores que la diferencia de resistencia.
| Aleación | Ideal para | Notas |
|---|---|---|
| 6063 | Formas complejas y superficies visibles | Opción predeterminada; se extruye con facilidad y se anodiza bien; utilice 6063-T5 a menos que un caso de carga demuestre lo contrario |
| 6061 | Piezas estructurales | Más resistente que el 6063, pero más difícil de moldear con matrices complejas; utiliza el 6061-T6 cuando se requiera resistencia. |
| 6082 | Piezas estructurales | Una opción estructural sólida, muy utilizada en Europa |
Tolerancias: qué especificar y qué dejar tal cual
Las tolerancias estándar para la extrusión en Estados Unidos se establecen en la norma ANSI H35.2, publicada por la Asociación del Aluminio, y los requisitos de los materiales en la norma ASTM B221. Las tolerancias varían en función de la aleación, el CCD y el tipo de característica, por lo que conviene consultar las tablas vigentes.
Es posible establecer tolerancias más ajustadas que las estándar, pero cada especificación más ajustada conlleva un mayor ajuste de los troqueles, más inspecciones y más material de desecho. Indica únicamente las dimensiones que encajan con otras piezas.
| Decisión | Orientación |
|---|---|
| Tolerancias estándar | Cumplir con la norma ANSI H35.2; las tolerancias varían en función de la aleación, el CCD y el tipo de característica. |
| Más ajustado que el estándar | Es posible, pero cada especificación ajustada conlleva un mayor ajuste de los troqueles, más inspecciones y más material de desecho. |
| Características muy precisas | Procesarlas tras la extrusión, en lugar de mantenerlas en la matriz |
| Qué dimensiones hay que señalar | Solo las cotas que encajan con otras piezas |
Diseño orientado al mecanizado y el acabado posteriores
La mayoría de las extrusiones se cortan, taladran o mecanizan posteriormente. Un error habitual en el diseño de extrusiones es incluir en la matriz elementos que resultan más baratos de mecanizar. Los orificios roscados, los orificios transversales, los agujeros estrechos y las cavidades deben incluirse en un Operación de mecanizado CNC, no el perfil.
Deja un poco de material de reserva en las caras que se vayan a mecanizar. Si la pieza se va a anodizar, ten en cuenta que el recubrimiento añade espesor y altera ligeramente el color según la aleación. Nuestras notas sobre el anodizado negro de piezas de aluminio y los acabados superficiales que ofrecemos recogen las distintas opciones. Para las cajas, consulta nuestra guía de diseño de cajas de aluminio.
Qué hay que enviar junto con una solicitud de presupuesto
Un paquete completo agiliza la elaboración de presupuestos para perfiles de extrusión de aluminio a medida:
| Artículo | Qué incluir |
|---|---|
| Dibujo de perfil y modelo 3D | Dibujo DXF y modelo 3D del perfil |
| Aleación y temple | Aleación y estado de temple, por ejemplo, 6063-T5 o 6061-T6 |
| Longitud de corte | Longitud de corte y tolerancia de longitud |
| Finalizar | Fresado, anodizado o con recubrimiento en polvo |
| Dimensiones críticas | Marca las dimensiones críticas en el plano. |
| Operaciones secundarias | Enumera todas las operaciones necesarias tras la extrusión |
| Volumen anual | Volumen anual previsto |
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el espesor mínimo de la pared de una extrusión de aluminio?
No existe un espesor mínimo único. Depende de la aleación, de la forma del perfil y del tamaño del círculo circunscrito; además, los perfiles más grandes requieren paredes más gruesas. Las aleaciones de fácil procesamiento, como la 6063, permiten paredes más finas que la 6061. Pide a tu fabricante de extrusión su tabla de datos con antelación, antes de que se haya definido el resto del perfil.
¿Qué aleación de aluminio es la más adecuada para la extrusión?
La aleación 6063 es la opción más habitual porque se extruye con facilidad, conserva bien los detalles y ofrece un buen acabado anodizado. La aleación 6061 se elige por su mayor resistencia en piezas estructurales. La aleación 6082 es una opción estructural resistente que se utiliza a menudo en Europa. Elige la aleación más fácil de trabajar que cumpla los requisitos de carga y acabado.
¿Qué tolerancias pueden admitir los perfiles extruidos de aluminio?
Las tolerancias estándar vienen establecidas por la norma ANSI H35.2 y dependen de la aleación, el tipo de característica y el tamaño del perfil, por lo que un perfil pequeño de 6063 tiene tolerancias más estrictas que uno grande de 6061. Es posible obtener límites más estrictos con un coste adicional. Las características que requieren tolerancias muy estrictas suelen mecanizarse tras la extrusión.
¿Cómo se diseña un perfil extruido de aluminio con ranura en T?
Dale a la ranura una boca abierta y redondeada para que la matriz no forme una lengüeta larga y delgada. Mantén uniformes las paredes alrededor de la ranura, adapta el tamaño de la ranura al elemento de fijación o a la tuerca reales, y añade radios en todas las esquinas interiores. Confirma el perfil con tu extrusora antes de encargar la matriz.
¿Cuál es el diámetro del círculo circunscrito en una extrusión de aluminio?
El diámetro del círculo circunscrito (CCD) es el círculo más pequeño que circunscribe toda la sección transversal de un perfil. Determina qué prensa y qué tamaño de matriz se pueden utilizar para fabricar el perfil, por lo que es la primera cifra que hay que comprobar en cualquier diseño de extrusión. Según las directrices del Consejo de Extrusores de Aluminio, la mayoría de los perfiles miden menos de 12 pulgadas, y las extrusiones más rentables se sitúan entre 1 y 10 pulgadas.
Cómo utilizar esta guía de diseño de extrusiones de aluminio en tu próximo perfil
Comprueba que el diseño de tu extrusión de aluminio cumple las normas anteriores antes de enviarlo: CCD, paredes uniformes, radios, relación de lengüeta, aleación y tolerancias. Las cifras que aquí se indican son orientativas, y los límites varían según la extrusora y la prensa, por lo que debes confirmarlas con tu proveedor. Sube tu perfil a Mecanizado XY para una revisión de DFM, o consulta nuestros servicios de extrusión de aluminio a medida, que incluyen corte, mecanizado y acabado en un solo pedido.
