Materiales Ligeros en Automoción: Aluminio, Magnesio y Titanio

Aluminio: Propiedades y Aplicaciones en la Industria

Características Generales del Aluminio

• Es el segundo metal más usado después del acero.
• Bauxita: Es la materia prima principal para su fabricación.

Inconvenientes

• Su proceso de obtención mediante electrólisis a partir de la alúmina consume una gran cantidad de energía.

Ventajas del Aluminio

• Tiene solo un tercio del peso específico del acero.
• Junto con el O₂ del aire, forma una fina capa de óxido que se renueva continuamente, protegiéndolo de otros deterioros.
• Las aleaciones de aluminio se pueden reciclar fácilmente.
• Para su reciclaje se necesita menor energía que para el acero.
• Es un material no tóxico.
• Posee un buen poder de conformación.

Sectores de Aplicación

• Transporte (automóvil, aeronáutica)
• Eléctrico
• Construcción
• Embalajes

Aplicación del Aluminio en Carrocería Automotriz

El consumo de combustible de un vehículo se ve influenciado por dos factores principales:

• La resistencia al aire (consume el 30% del combustible).
• El peso del vehículo (consume el 70% del combustible).

Carrocería ASF (Audi Space Frame)

La tecnología ASF es un ejemplo destacado del uso del aluminio en la fabricación de carrocerías.

Ventajas de la Carrocería ASF

• Reducción del 40% del peso total del vehículo.
• Incremento de la rigidez de la jaula de seguridad respecto al acero.
• Menos ruidos, vibraciones y torsión de la carrocería.
• Seguridad contra la corrosión.
• Reciclable (parcialmente o en su totalidad).

Objetivos de este tipo de carrocería

• Menor masa.
• Mayor rigidez.
• Mayor seguridad.
• Mejores características de conductividad.

Tratamiento Térmico de la Carrocería de Aluminio

Se necesita un tratamiento térmico en la carrocería de aluminio para alcanzar la dureza deseada. Se calienta la carrocería durante 30 minutos a una temperatura de 210 grados Celsius, lo que produce un endurecimiento térmico (termofraguado).

Métodos de Unión en Carrocerías de Aluminio

Clinchado

• Es una embutición parcial entre dos chapas.
• Tiene menor resistencia que la soldadura por puntos.
• Ventajas: Rápido, Limpio, Económico, Suficiente para piezas secundarias.

Soldadura por Puntos

• Solo se usa cuando no es posible remachar por falta de espacio.
• Requiere mucha energía.

Remachado Estampado

• Ofrece un 30% más de resistencia que la soldadura por puntos.
• Requiere un menor gasto de energía.

Extrusión

Consiste en hacer pasar una masa de aluminio (el componente principal) de forma cilíndrica y semisólida a través de un troquel, mediante un calentamiento previo y la presión de un émbolo.

Proceso de Pintado de la Carrocería

Una vez tratada térmicamente y limpia, la carrocería es tratada con una capa de fosfato de tres cationes (Zn, Ni y Mn) para mejorar la adherencia del baño cataforético.

Magnesio: Aleación Ultraligera

Propiedades del Magnesio

• Posee una base del 90%.
• Es un metal de color blanco y muy ligero.
• Su densidad es de 1740 kg/m³.
• Su punto de fusión es de 650 grados Celsius.
• Es fácil de trabajar y modelar, permitiendo el diseño de piezas complejas.
• Su principal desventaja es su alto coste de producción.

Obtención del Magnesio

• Electrólisis: a partir de agua de mar.
• Reducción térmica: mediante hornos, a partir de minerales.

Aplicaciones del Magnesio en Automoción

Con este material se fabrican componentes como:

• Volantes
• Columnas de dirección
• Paneles de instrumentos
• Asientos

Titanio: Aleación Ultraligera de Alta Resistencia

Propiedades del Titanio

• Posee una resistencia similar a la de los mejores aceros.
• Su densidad es aproximadamente la mitad que la del acero, lo que supone una gran disminución de peso.
• Su mecanizado es difícil debido a su dureza.

Obtención del Titanio

Se encuentra mezclado con otros minerales y en algunas menas de hierro.