Cuando miramos con detenimiento las especificaciones de un cuadro o algún componente de aluminio, nos solemos encontrar con "códigos" del tipo 6061, 7005, T6, Sc, 6066, T4, 7075... ¿Qué significan? ¿Cuál es mejor? Con este artículo trataremos de responder a estas preguntas, de una manera rigurosa y tratando de que sea fácilmente comprensible.
Un mundo de materiales
En la fabricación de cuadros para bicicleta, el acero (incluido el famoso "Cromoly") pasó ya por su época dorada y hoy es una rareza, reservada solo para las bicis de gama bajísima, de niño, o en el otro extremo, para bicis super exclusivas, en su mayoría fabricadas a mano por artesanos. Y hablando de exclusividades, el rey ha sido siempre y sigue siendo el titanio. Por su parte, el carbono o mejor dicho, los composites de fibra de carbono, se está popularizando a pasos agigantados y cada vez se ven más cuadros y componentes "negros". El magnesio, aparte de encontrarse en las botellas de las horquillas, no ha logrado "calar".
Pero la verdad es que, hoy por hoy, la inmensa mayoría de los cuadros de bicicleta, así como otros muchos componentes, se fabrican en aluminio. Este es el material por excelencia en la industria de la bici, y es difícil que sea desbancado, sus ventajas son muchas, pero eso debería ser objeto seguramente de otro reportaje, no este.
De lo que vamos a tratar a continuación es de aclarar las dudas que comienzan a aparecer cuando empieza el baile de siglas, números y nombres para designar las distintas aleaciones de aluminio. Dudas que muchas marcas, por otra parte, no contribuyen a solventar usando denominaciones propias y extrañas, quizás como mucho impacto comercial pero muy poco o ningún sentido técnico.
Trataremos de arrojar un poco de luz en todo este mundillo, e intentaremos explicar de la forma más fácil y comprensible en qué se diferencia, por ejemplo, un 7075 T6 de un 6061 anodizado. Y lo trataremos de hacer de manera técnica, es decir, con datos objetivos, pero tratando a la vez que sea asequible y comprensible por todos.
Para empezar: ¿qué es el aluminio?
Las características básicas del aluminio son conocidas por todos: es un metal blanco, con un brillo bastante característico, ligero, relativamente blando, con una gran conductividad térmica y eléctrica (muy usado en otras aplicaciones, aunque para nosotros da igual) y una muy buena resistencia a la corrosión.
Como curiosidad, mencionemos que el aluminio es el metal más abundante en la superficie terrestre, constituyendo aproximadamente un 8% del total de la corteza de nuestro planeta.
El aluminio puro no se utiliza en la mayoría de las aplicaciones industriales, pues las propiedades mecánicas (dureza y resistencia fundamentalmente) que tiene no son demasiado interesantes. En general, tiene una resistencia mecánica bastante limitada. Lo que se utiliza siempre, aunque lo denominemos aluminio a secas, son aleaciones de aluminio, es decir, aluminio mezclado con pequeñas cantidades de otros elementos, como cinc, magnesio, cobre, silicio, etc. Estos elementos se añaden en cantidades normalmente muy pequeñas y dentro de unos márgenes muy estrictos. Sin embargo, son suficientes para que las propiedades (de resistencia, tenacidad, ductilidad, resistencia a la fatiga y a la corrosión) cambien, en algunos casos de manera espectacular.
Tipos de aleaciones de aluminio
Las aleaciones de aluminio se clasifican según el aleante mayoritario, es decir, aquel elemento que está en mayor cantidad, aparte por supuesto del aluminio. Según éste, se agrupan las aleaciones en 8 grupos o series, identificadas por cuatro cifras, desde la 1xxx hasta la 8xxx (o, como se dice normalmente, de la "mil" a la "ochomil").
La primera cifra es la que identifica el aleante mayoritario. Los 1xxx son aluminios de alta pureza, con un mínimo de un 99%. Se usan en aplicaciones en las que las características mecánicas no sean las más importantes, y si otras como resistencia a la corrosión o conductividad eléctrica. Del resto de las series, las que más nos interesan son:
Los 2xxx van aleados con cobre, lo que mejora mucho su resistencia mecánica. En bicicletas no se usan mucho, porque resulta difícil hacer formas complejas.
Los 6xxx son con magnesio y silicio. Los típicos 6161 ó 6063 de muchos cuadros son de este grupo, básicamente por que se conforma fácilmente y tiene buenas propiedades mecánicas.
Los 7xxx están aleados mayoritariamente con cinc. En esta serie, el más típico en bicicletas es el 7005. Los aluminios de esta serie tiene magníficas propiedades mecánicas, aunque el conformado no es, en general, tan bueno como los 6xxx. El 7075, por ejemplo, tiene una extraordinaria resistencia, pero no se utiliza para los complicados tubos del cuadro, sino que solo se usa para formas más o menos simples como manillares o platos. La resistencia a la corrosión es, en general, peor que otras series, aunque para una bici no suele ser realmente un factor importante.
El resto de las series no tienen importancia para la industria de la bicicleta, sino que se usan en otras aplicaciones. Si alguien tiene una especial curiosidad por las composiciones exactas y todos los tipos de aluminios puede encontrar todos los datos en: www.aluminum.org.
En cualquier caso, es importante recordar que aunque a priori se pudiera pensar que es así, un número mayor no significa que sea un material "mejor", porque por ejemplo, un 2024T6 es superior en cuanto a resistencia mecánica al 6061T6 y al 7005T6.
El aluminio de mi cuadro no es ninguno de estos. ¿Por qué?
Bien, aquí entran los temas comerciales a los que aludíamos anteriormente. Muchas marcas prefieren no utilizar denominaciones estándar para dar a sus cuadros o a sus materiales una cierta exclusividad o diferenciación de la competencia. Para complicar aún más la cosa, hay fabricantes que usan denominaciones de cuatro cifras, similares a las normalizadas, pero que no lo son.
La composición y las propiedades de estos aluminios sólo la conoce el fabricante. A veces dan alguna pista y te dicen que es un aluminio "... de la serie 7000". Otras veces, nada.
T4, T6, T65... Los tratamientos térmicos
Pero para complicar algo más las cosas, algunas aleaciones son tratables térmicamente, cambiando de manera importante sus propiedades. Concretamente, las de las series que nos interesan a nosotros son todas tratables.
¿Qué es exactamente el tratamiento térmico? Pues un ejemplo típico que todos hemos visto en alguna película es cuando el herrero mete la espada al rojo vivo del héroe de turno en un caldero de agua, enfriándola rápidamente y consiguiendo una gran dureza. En general, los tratamientos térmicos consisten en cambiar la microestructura del metal calentado, enfriando o manteniendo a una determinada temperatura de una forma controlada. En el caso del aluminio, los tratamientos térmicos suelen involucrar varias etapas, que provocan distintas transformaciones en el metal: solubilización, precipitación, recocido, etc.
El tratamiento térmico se indica a continuación del número de la aleación, con una T y un número detrás, que indica el proceso que ha seguido. El habitual T6, por ejemplo, es un tratamiento de solubilización en caliente y envejecimiento artificial. No os preocupéis mucho de qué significan estos términos, lo importante es saber que este es el tratamiento térmico habitual de las aleaciones para cuadros de bici, y que con él las propiedades mecánicas mejoran notablemente. Estos tratamientos se hacen siempre después de soldar y alinear el cuadro, por lo que también sirven para eliminar las tensiones creadas durante la fabricación y que, de no eliminarse, darían lugar a fallos prematuros. Aunque el tipo de tratamiento térmico sea el mismo, los tiempos, temperaturas, etc. de tratamiento varían según cada aleación, y están optimizados para lograr en cada caso las mejores características.
De nuevo, como con los tipos de aleaciones, no existen tratamientos "buenos" ni "malos", simplemente cada uno se utiliza para buscar unas propiedades determinadas. Todos los cuadros y componentes son sometidos a estos tratamientos por parte de los fabricantes, aunque no siempre lo indiquen. No tiene sentido no hacerlos. Así que no os preocupéis si en vuestro cuadro no viene ninguna "T" después de los cuatro números que identifican al material.
El elemento mágico: el escandio
Lo primero, permitidme comenzar por esto: su nombre correcto es escandio. El elemento químico con número atómico 21 y símbolo Sc se llama en español escandio, no “scandium”, “escandium”, ni nada similar, por mucho que algunas marcas (volvemos al tema comercial) se empeñen en lo contrario.
Otro elemento con efectos parecidos es el circonio (Zr), que ciertas marcas incorporan en las aleaciones que usan, aunque su efecto es menos importante que el escandio y está mucho menos extendido su uso para cuadros y componentes de bicicletas.
Las aleaciones de aluminio con escandio son una relativa novedad en el mundo de la bicicleta, aunque fue una innovación de la industria militar (cómo no) soviética hace más de 30 años.
Explicar cómo funciona y qué hace requeriría entrar en consideraciones sobre microestructuras, granos, etc. que van mucho más allá del propósito de este artículo. Simplificando mucho se puede decir que, con el procesado adecuado (soldadura, tratamientos térmicos, etc), la adición de escandio permite obtener en el aluminio ciertas microestructuras que resultan en mejores propiedades de resistencia. Lo que nos permite hacer paredes más finas y por lo tanto tubos más ligeros sin comprometer la resistencia. ¿Cuánto más ligeros? Eso depende del diseño en concreto del cuadro; por ejemplo, el fabricante Easton promete alrededor de un 10% de reducción de peso con respecto a la mejor de sus tuberías sin escandio. A cambio, el precio se incrementa notablemente, no sólo por el material en sí, sino también por el procesado más delicado y estricto que requieren estos tubos para “sacarles todo el jugo”.
Acabados. Anodizado
Como ya comentamos antes, el aluminio tiene una excelente resistencia a la corrosión. Es decir, aunque esté desnudo, sin ningún barniz ni pintura, aguanta perfectamente la exposición al aire y al agua, lo que no ocurre por ejemplo con el hierro. De hecho, en muchos componentes se utiliza aluminio sin ninguna protección especial.
Hubo un tiempo, en que el aluminio era más exótico, en que estuvieron de moda los cuadros de aluminio pulido. Pero hoy por hoy, el material ya no es nada que llame la atención, así que prácticamente todos los cuadros de aluminio van pintados. O anodizados.
El anodizado no es nuevo, aunque se haya puesto muy de moda últimamente. Seguramente muchos recordareis esas potencias y esas tijas en azul o rosa que estuvieron de moda en la segunda mitad de los '90. Los anodizados que se hacen hoy son, digamos... más discretos. Pero el proceso es el mismo. Lo que diferencia un anodizado de un pintado es que en el anodizado la capa de acabado no se aplica sobre el metal, sino que se genera a partir de él por medio de distintos baños y aplicación de electricidad. Así se crea sobre la superficie una capa de óxidos de aluminio, perfectamente adheridos, que lo protegen. Esta capa es originalmente incolora, aunque se puede colorear posteriormente, obteniendo así los acabados que conocemos.
Es decir, que al final lo que tenemos, aparte de una estética que no se puede lograr de otro modo, es una capa muy resistente y protectora. ¿Desventajas? Pues dos, fundamentalmente. En primer lugar, el precio, puesto que es un proceso más laborioso y caro que aplicar una pintura. Y en segundo lugar, para aquellos que quieran mantener su cuadro inmaculado, que un arañazo no se puede retocar como se haría con una pintura.
El llamado “anodizado duro” que se hace, por ejemplo, en las barras de las horquillas, es el mismo proceso. La diferencia es que la capa que se crea es muchísimo más gruesa, y su función no es estética sino de aumentar la dureza superficial para evitar rayaduras.
“Vale, bien, pero después de todo el rollo técnico... ¿qué aluminio es mejor para una bici?”
Habitualmente, las aleaciones más utilizadas en cuadros de bicis son la 6061 y la 7005, dejando siempre aparte las otras denominaciones "sui géneris" de cada fabricante. En estado T6 ambos tienen propiedades mecánicas muy similares, ligerísimamente mejores en el caso del 7005, especialmente en resistencia a la fatiga.
Pero la realidad es que las diferencias son muy pequeñas. Las aleaciones que incorporan escandio son la excepción, pues sus propiedades si que son significativamente mejores. Pero en cualquier caso, definirá más las propiedades del cuadro lo bien diseñado y fabricado que esté que el uso de una u otra aleación.
¿Cuál es más ligero? Pues todas las aleaciones de aluminio, incluyendo las que llevan escandio, tienen una densidad casi igual. Se logra un cuadro más ligero no porque la aleación pese menos, sino porque poniendo menos material se logra lo mismo. Así que por aquí tampoco hay diferencias apreciables.
Si os habéis fijado, cuando un cuadro rompe (por defecto o por abuso) lo suele hacer por las zonas cercanas a las soldaduras, que son las zonas más críticas aunque estén bien hechas. La calidad de estas soldaduras y los tratamientos térmicos posteriores serán, por lo tanto, lo que más va a definir el comportamiento y la resistencia del cuadro. El problema es que para conocer la calidad del trabajo no nos sirve con mirar los numeritos de la aleación, y la única referencia que tendremos será el prestigio de cada marca o fabricante de cuadros. Por ello (aparte de otros temas como acabados) un cuadro fabricado con el mismo tipo de aleación e incluso con tuberías del mismo fabricante puede tener muy distinta calidad y, por lo tanto, muy distinto precio.
Entonces, ¿por qué unas marcas eligen una aleación y otras otra distinta? En la elección por parte de una marca de un tipo de aleación u otra entran muchos factores que no siempre son estrictamente técnicos, tales como precios, stocks, disponibilidad geográfica, facilidades o instalaciones de que dispone el fabricante para hacer unos u otros tratamientos térmicos, cualificación o experiencia de sus trabajadores, etc.
En resumen: es bueno saber de que nos hablan cuando nos llenan la cabeza de cifras, pero se pueden hacer buenos y malos cuadros con cualquiera de las aleaciones habituales.
Hemos tratado de hacer un artículo lo más comprensible, completo y ameno posible. Para algunos, será demasiado “ladrillo” técnico. Pero para otros, seguro que les quedan aún muchas dudas en el tintero. Mándanos tus dudas o comentarios sobre este reportaje e intentaremos contestarlas en un próximo artículo.
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