El aligeramiento comienza en una báscula y termina con una pregunta sobre la carga.. Las aleaciones de magnesio son el metal estructural más ligero que se puede fundir a presión., y combinan una verdadera resistencia a la tracción con una fuerte amortiguación de vibraciones.. Pierden rigidez por unidad de volumen., resistencia a la fluencia al calor, y margen de corrosión.
Es por eso que una comparación de las propiedades de una aleación de magnesio tiene que poner al magnesio, aluminio, y acero sobre una base medida. Los ratios sólo significan algo más que las compensaciones. Esta guía cubre los números., la mecánica detrás de ellos, y la breve lista de controles que deciden la aleación para un determinado derecho.
Lo que realmente significa el metal estructural más liviano
El magnesio tiene una densidad cercana 1.74 g/cm³ en forma pura y aproximadamente 1.8 g/cm³ una vez aleado y fundido a presión. El aluminio está alrededor 2.7 g/cm³ y acero estructural aproximadamente 7.85 g/cm³. Por volumen, una parte de magnesio es aproximadamente 33 por ciento más ligero que la misma pieza de aluminio y aproximadamente 77 por ciento más ligero que la misma pieza de acero.
ese titular es real, y es solo la mitad de la historia. La resistencia y la rigidez no disminuyen con la densidad al mismo ritmo.. El encuadre honesto son las propiedades específicas., es decir, fuerza o módulo dividido por densidad. El magnesio lidera la relación resistencia-peso, y está esencialmente al mismo nivel que el aluminio y el acero en cuanto a rigidez-peso.. Vea cómo el metal gana ese papel en nuestra descripción general de magnesio como el metal estructural más ligero.
La consecuencia práctica es directa.. Ahorras masa con magnesio, pero no puedes hacer un más delgado, pared igualmente rígida sólo porque la aleación es más ligera. La rigidez en una pared delgada aún necesita profundidad de sección o nervaduras., no es un metal más ligero.
Comparación de magnesio, aluminio y acero
La tabla utiliza valores representativos de fundición a presión y de fábrica para las aleaciones que un comprador realmente cotiza.: magnesio AZ91D, aluminio a380, y un acero al carbono genérico. Los rangos reflejan condiciones de temperamento comunes y del modelo original.. La hoja de datos certificada de su proveedor rige cualquier pieza que lleve una carga..
| Propiedad | Magnesio AZ91D | aluminio a380 | Acero carbono |
|---|---|---|---|
| Densidad (g/cm³) | ~1,81 | ~2.70 | ~7,85 |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 230–280 | 250–330 | 400–550 |
| Fuerza de producción (MPa) | ~160 | 160–180 | 250–350 |
| módulo elástico (GPa) | ~45 | ~71 | ~205 |
| Índice fuerza-peso (acero = 1) | ~2.4 | ~1.9 | 1.0 |
| Temperatura máxima de servicio continuo (°C) | ~120–150 | ~200 | muy por encima 300 |
Leer la fila del índice, no solo la fila de fuerza. A380 tiene un número de tracción absoluto más alto que AZ91D, sin embargo, una vez que se divide por densidad, El magnesio ofrece más fuerza por kilogramo.. Ésa es la razón por la que una cubierta de transmisión, una carcasa de computadora portátil, o la carcasa de una herramienta eléctrica pasa a propiedades de aleación de magnesio con un presupuesto masivo.
Resistencia a la tracción y absorción de impactos
El magnesio soporta cargas de tracción y al mismo tiempo absorbe los golpes de compresión y las vibraciones mejor que el aluminio al que a menudo reemplaza.. Su estructura cristalina hexagonal y compacta tiene menos sistemas de deslizamiento activo que la red cúbica de aluminio centrada en las caras.. Eso cambia la forma en que el metal se deforma y disipa la energía..
El resultado es alto capacidad de amortiguación. El magnesio disipa la energía de vibración y de impacto mucho más eficazmente que las aleaciones de aluminio., y más que acero. Para un ingeniero de diseño, La amortiguación es la razón por la que las carcasas de magnesio hacen ruido en los engranajes de las herramientas eléctricas.. Por eso son adecuados los soportes y marcos que sufren golpes repetidos..
Cuando el deber es transportar una carga y hacer caso omiso de las vibraciones, esa combinación es la ventaja que se compra. Cuando el deber es puramente ser rígido y delgado, el aluminio o una sección de acero pueden ser la respuesta más eficiente. El magnesio no gana en relación rigidez-peso.
Donde el magnesio renuncia a sus propiedades
Ninguna aleación de magnesio pertenece a un diseño que se calienta y soporta una carga sostenida.. Las aleaciones de la serie AZ se arrastran, lo que significa que se deforman lentamente bajo tensión constante, a medida que la temperatura de servicio aumenta hacia 120 a 150°C. Eso los excluye del servicio casi agotador y de alta temperatura sostenida.. Por este motivo, el aluminio desempeña muchas funciones estructurales debajo del capó..
La elección de grado mueve ese techo. Las aleaciones de la serie AS cambian algo de aluminio por silicio para aumentar la resistencia a la fluencia, y la lógica de calificación se establece en nuestra Comparación entre AZ91D y AM60B. El mismo marco de "deber primero" impulsa la guía de selección de aleación de aluminio.
El mecanizado y la unión también difieren. El magnesio se procesa rápidamente con buen control de viruta, que se adapta a carcasas de paredes delgadas que aún necesitan salientes y roscas. Su nobleza galvánica, manipulación de óxido, y la seguridad contra la fusión y las virutas lo hace menos indulgente en una cadena de suministro de metales mixtos.. La manipulación de magnesio fundido es un tema de seguridad en sí mismo, cubierto en el guía de riesgo de incendio de fundición a presión de magnesio.
Corrosión, Refinamiento, y reglas de diseño
Las afirmaciones de resistencia al peso solo dan sus frutos si la pieza sobrevive a su entorno., y el magnesio es el más activo electroquímicamente de los tres metales estructurales comunes. El magnesio desnudo se corroe rápidamente con la humedad y los cloruros.. Se convierte en el ánodo de cualquier par galvánico con aluminio., acero, o sujetadores de cobre, y ese acoplamiento acelera la pérdida de magnesio.
Por lo tanto, la decisión sobre la calificación rara vez es independiente. Se completa con un sistema de protección de recubrimiento de conversión más acabado orgánico., por drenaje y diseño de grietas, y mediante sujetadores aislantes eléctricamente. Hágalo bien y la ventaja de peso sobrevivirá hasta el final de su vida útil.. Sáltelos y una pieza ligera fallará antes de tiempo..
Cuando el magnesio es la compra adecuada
Reducir la elección a los deberes., en orden. La masa es la restricción vinculante y la pieza sufre vibración o impacto en lugar de calor sostenido.. Ahí es donde las propiedades de la aleación de magnesio y la amortiguación son exactamente lo que el programa paga.. Las opciones de exploración en el fundición a presión de magnesio categoría reflejan esos deberes.
Si el objetivo es la máxima rigidez en la pared más delgada con una masa moderada, o una temperatura sostenida por encima de aproximadamente 150°C, el aluminio o el acero ganan. La especificación de magnesio allí aparece más tarde como desviación o fluencia.. Dónde va a funcionar la pieza en un vehículo o herramienta, el Aplicaciones de fundición a presión de magnesio. La guía mapea los casos de uso comunes..
Preguntas sobre las propiedades de la aleación de magnesio
¿Es el magnesio más fuerte que el aluminio en peso??
Sobre la resistencia a la tracción absoluta, aluminio fundido a presión A380 (apenas 250 a 330 MPa) generalmente supera al magnesio AZ91D (apenas 230 a 280 MPa). Pero el magnesio es aproximadamente un tercio más ligero.. En relación fuerza-peso, El magnesio transporta más carga por kilogramo., ¿Cuál es la métrica que importa para una pieza con restricción de masa?.
¿Es el magnesio más rígido que el aluminio??
No por unidad de peso. El módulo elástico del magnesio es aproximadamente 45 GPa contra el aluminio aproximadamente 71 GPa. Porque el magnesio es proporcionalmente más ligero, su relación rigidez-peso es cercana a la del aluminio y el acero. Ahorras masa, pero no puedes hacer un más delgado, pared igualmente rígida simplemente porque es más ligera.
¿Por qué el magnesio absorbe bien los golpes y las vibraciones??
Su estructura hexagonal compacta confiere al magnesio una alta capacidad de amortiguación., por lo que disipa la energía de vibración y de impacto más fácilmente que el aluminio.. Por eso se especifica para carcasas de engranajes., cuerpos de herramientas eléctricas, y soportes que soportan cargas de tracción mientras absorben golpes de compresión repetidos.
¿Cuándo no debería elegir una aleación de magnesio??
Evite el magnesio de la serie AZ cuando la pieza se calienta y soporta una carga sostenida, ya que la fluencia limita el servicio continuo a aproximadamente 120 a 150°C. Evítelo cuando el objetivo sea la máxima rigidez en la pared más delgada con una masa moderada.. Cualquier pieza de magnesio expuesta a la corrosión necesita primero un sistema de recubrimiento validado..
Pensamientos finales
El magnesio gana el argumento de la masa y comparte el argumento de la rigidez.. La decisión gira en torno a qué deber obliga: gramos y vibración, o rigidez y calor de pared delgada. Nombra el deber, configurar el sistema de protección, y confirme los números con una hoja de datos certificada y un primer artículo medido.
Para una mirada más profunda a la compensación frente a un recubrimiento o una sección más pesada, La guía de aplicaciones cubre dónde paga cada metal.. Convertir estas propiedades de la aleación de magnesio en un proceso cotizado., enviar el modelo y tamaño del lote a través del pagina de contacto.
