Conductividad térmica y punto de fusión de las propiedades del aluminio.

Conductividad térmica y punto de fusión de aluminio propiedades
El aluminio tiene propiedades mecánicas, lo que lo hace ideal para una variedad de aplicaciones. Una de las cualidades que lo diferencia de otros materiales es su conductividad térmica. Entre los metales de uso común, el cobre y el aluminio tienen conductividad térmica, lo que hace que el aluminio sea una buena opción para tareas que implican regular o transferir calor.

Si bien ciertos aspectos del aluminio tienden a recibir toda la atención, como su alta relación resistencia-peso, su resistencia a la corrosión y su buena conformabilidad, a menudo se pasa por alto la conductividad térmica. El aluminio conduce el calor mucho mejor que el acero inoxidable y otros metales, lo que lo convierte en la elección de los fabricantes en muchas industrias, incluidas la electrónica, la del plástico y la aeroespacial.

Una pregunta que nos hacen a menudo es qué tan caliente puede llegar a ser el aluminio antes de que se convierta en un problema. La gente se pregunta cuánto calor se puede aplicar a las piezas y maquinaria de aluminio antes de que falle el material. Todas estas preguntas se reducen a dos principios fundamentales: conductividad térmica y punto de fusión; y eso es lo que vamos a discutir hoy.

¿Cómo se mide la conductividad térmica?
Cuando hablamos de la conductividad térmica de un material, nos referimos a su capacidad para conducir calor. En términos científicos, esto se especifica como un número basado en la llamada ley de Fourier, que establece que la tasa de transferencia de calor a través de un material es proporcional al gradiente negativo de temperatura y área, en ángulo recto con este gradiente, a través del cual el calor fluye. Esta es una forma complicada de decir que la conductividad térmica nos dice qué tan rápido se transfiere el calor a través de un material. En general, cuanto mayor sea el número, más rápida será la transferencia de calor.

También es importante tener en cuenta que incluso en el caso del aluminio puro, la cantidad real variará con el calor; calcular la conductividad térmica puede resultar más complicado para diversas aleaciones. Nunca debe dar por sentado que el número de laboratorio para la conductividad térmica es correcto, ya que deberá probar su aplicación en varios escenarios para asegurarse de cómo maneja las distintas temperaturas.

Veamos algunos ejemplos del mundo real. La espuma de poliestireno, comúnmente utilizada como aislamiento, tiene una conductividad térmica muy pobre. Los vasos de poliestireno son excelentes para el café caliente porque no transfieren el calor del líquido a la mano que sostiene el vaso. Los metales como el aluminio, por el contrario, tienen conductividad térmica. Esto significa que si tienes una taza de aluminio llena de café extremadamente caliente, la taza en sí estará caliente al tacto y será difícil de sostener.

Un radiador es un intercambiador de calor pasivo en el que el calor generado por un dispositivo electrónico o mecánico se transfiere al aire o al líquido refrigerante, evitando así que el dispositivo se sobrecaliente. Los usos comunes de los disipadores de calor son las CPU y las GPU, que tienden a calentarse mucho y pueden dañarse por sobrecalentamiento. El aluminio es común en este tipo de dispositivos debido a su conductividad térmica y su peso ligero.

Otra aplicación industrial que se beneficia de la alta conductividad térmica del aluminio es el procesamiento de plásticos. Cuando el plástico fundido se solidifica en un producto terminado mediante un proceso de moldeo por inyección o moldeo por soplado, el tiempo de solidificación en el molde depende de la conductividad térmica de su material. El uso de aluminio en lugar de acero reduce el tiempo del ciclo de fabricación de piezas, aumenta la productividad y reduce el valioso tiempo de estampado/máquina.

punto de fusión del aluminio
Naturalmente, esta conductividad térmica sólo es buena hasta cierto punto. Si el metal se calienta demasiado, comenzará a deformarse, por lo que debes conocer el punto de fusión del material y cuánto calor necesita soportar antes de usarlo en tu aplicación. En otros casos, conocer el punto de fusión del aluminio es fundamental, como cuando se suelda o se trata térmicamente aleaciones de aluminio.

¿Cuál es el punto de fusión del aluminio? Si lo buscaras en un libro de texto, la respuesta sería 660,3 °C (1221 °F), pero los fabricantes casi nunca utilizan aluminio puro. Cada aleación tiene un punto de fusión diferente y algunas aleaciones están hechas especialmente para su uso en ambientes de alta temperatura. Existen aleaciones de aluminio de alta resistencia aleados con Zn, Mg, Cu y Sc, que tienen puntos de fusión de hasta 1275 °F.

Otra preocupación importante con las aplicaciones de aluminio a altas temperaturas es que las propiedades mecánicas del metal se verán afectadas. Los grados de aleaciones superiores reforzados mediante procesos de tratamiento térmico pierden estas propiedades mecánicas superiores a altas temperaturas. La exposición al calor excesivo templará y debilitará los metales tratados térmicamente.

Si su aplicación experimentará altas temperaturas, es importante probarla cuidadosamente durante la etapa de prototipo, especialmente si la durabilidad es una consideración importante. Elegir la aleación adecuada que funcione bien en condiciones específicas es clave para asegurar sus resultados. Es por eso que trabajar con un proveedor de materiales experimentado puede ayudarlo a ahorrar tiempo y dinero.