馃敶✈️ 133. Aviaci贸n 馃殎: Metales y sus Aleaciones - Metals
Metales y sus Aleaciones - Aircraft Metals
Metales ferrosos para aviones - Ferrous Aircraft Metals
En la reparaci贸n de aeronaves se necesitan muchos metales diferentes.
Esto es el resultado de las diferentes necesidades con respecto a la
fuerza, el peso, la durabilidad y la resistencia al deterioro de
estructuras o partes espec铆ficas. Adem谩s, la forma particular del
material juega un papel importante. Al seleccionar los materiales para
la reparaci贸n de aeronaves, se tienen en cuenta estos factores (adem谩s
de muchos otros) en relaci贸n con las propiedades mec谩nicas y f铆sicas.
Entre los materiales m谩s utilizados est谩n los metales ferrosos. El
t茅rmino "ferroso" se aplica al grupo de metales que tienen el hierro
como principal constituyente.
Hierro - Iron
Si se a帽ade carbono al hierro en porcentajes que van hasta aproximadamente el 1%, el producto es muy superior al hierro solo y se clasifica como acero al carbono. El acero al carbono constituye la base de los aceros aleados que se producen combinando el acero al carbono con otros elementos conocidos por mejorar las propiedades del acero.
Un
metal base (como el hierro) al que se han a帽adido peque帽as cantidades de
otros metales se denomina aleaci贸n. La adici贸n de otros metales modifica
o mejora las propiedades qu铆micas o f铆sicas del metal base para un uso
determinado.
Acero y aleaciones de acero - Steel and Steel Alloys
Para facilitar la discusi贸n de los aceros es conveniente conocer su nomenclatura. Para identificar las composiciones qu铆micas de los aceros estructurales se utiliza un 铆ndice num茅rico patrocinado por la Sociedad de Ingenieros de Automoci贸n (SAE) y el Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI). En este sistema, se utiliza una serie de cuatro n煤meros para designar los aceros simples al carbono y los aceros aleados; se utilizan cinco n煤meros para designar ciertos tipos de aceros aleados.
Los dos primeros d铆gitos indican el tipo de acero, el segundo d铆gito
suele indicar tambi茅n (aunque no siempre) la cantidad aproximada del
principal elemento de aleaci贸n, y los dos (o tres) 煤ltimos d铆gitos
pretenden indicar el centro aproximado de la gama de carbono. Sin
embargo, a veces es necesario desviarse de la regla de indicar el rango
del carbono.
Porcentaje de Elementos de Aleaci贸n
(El aluminio y las impurezas normales constituyen el resto)
| Aleaci贸n (Alloy) | Cobre (Copper) | Silicio (Silicon) | Manganeso (Manganese) | Magnesio (Magnesium) | Zinc | N铆quel (Nickel) | Cromo (Chromium) | Plomo (Lead) | Bismuto (Bismuth) |
| 1100 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 3003 | — | — | 1.2 | — | — | — | — | — | — |
| 2011 | 5.5 | — | — | — | — | — | — | 0.5 | 0.5 |
| 2014 | 4.4 | 0.8 | 0.8 | 0.4 | — | — | — | — | — |
| 2017 | 4.0 | — | 0.5 | 0.5 | — | — | — | — | — |
| 2117 | 2.5 | — | — | 0.3 | — | — | — | — | — |
| 2018 | 4.0 | — | — | 0.5 | — | 2.0 | — | — | — |
| 2024 | 4.5 | — | 0.6 | 1.5 | — | — | — | — | — |
| 2025 | 4.5 | 0.8 | 0.8 | — | — | — | — | — | — |
| 4032 | 0.9 | 12.5 | — | 1.0 | — | 0.9 | — | — | — |
| 6151 | — | 1.0 | — | 0.6 | — | — | 0.25 | — | — |
| 5052 | — | — | — | 2.5 | — | — | 0.25 | — | — |
| 6053 | — | 0.7 | — | 1.3 | — | — | 0.25 | — | — |
| 6061 | 0.25 | 0.6 | — | 1.0 | — | — | 0.25 | — | — |
| 7075 | 1.6 | — | — | 2.5 | 5.6 | — | 0.3 | — | — |
En los aceros aleados est谩n presentes peque帽as cantidades de ciertos
elementos que no se especifican como obligatorios. Estos elementos se
consideran incidentales y pueden estar presentes en las siguientes
cantidades m谩ximas: cobre, 0,35 por ciento; n铆quel, 0,25 por ciento;
cromo, 0,20 por ciento; molibdeno, 0,06 por ciento. La lista de aceros
est谩ndar se modifica de vez en cuando para dar cabida a los aceros de
m茅rito probado y para prever los cambios en los requisitos metal煤rgicos
y de ingenier铆a de la industria.
El material met谩lico se fabrica en diversas formas, como chapas,
barras, varillas, tubos, extrusiones, forjados y fundiciones. Las chapas
se fabrican en varios tama帽os y espesores. Las especificaciones designan
los espesores en mil茅simas de pulgada. Las barras y las varillas se
suministran en una variedad de formas, como redondas, cuadradas,
rectangulares, hexagonales y octogonales. Los tubos pueden obtenerse en
forma redonda, ovalada, rectangular o aerodin谩mica. El tama帽o de los
tubos se especifica generalmente por el di谩metro exterior y el grosor de
la pared.
La chapa se suele conformar en fr铆o en m谩quinas como prensas,
plegadoras, bancos de estirado o rodillos. Las piezas forjadas se
moldean mediante el prensado o el martilleo del metal calentado en
matrices. Al verter el metal fundido en moldes se obtienen piezas de
fundici贸n. El mecanizado termina la fundici贸n.
Condiciones para el tratamiento t茅rmico de las aleaciones de aluminio
| Aleaci贸n (Alloy) | Tratamiento de Soluci贸n: Temp (°F) | Tratamiento de Soluci贸n: Temple (Quench) | Tratamiento de Soluci贸n: Designaci贸n | Tratamiento de Precipitaci贸n: Temp (°F) | Tratamiento de Precipitaci贸n: Tiempo de envejecimiento | Tratamiento de Precipitaci贸n: Designaci贸n |
| 2017 | 930–950 | Agua fr铆a | T4 | — | — | T |
| 2117 | 930–950 | Agua fr铆a | T4 | — | — | T |
| 2024 | 910–930 | Agua fr铆a | T4 | — | — | T |
| 6053 | 960–980 | Agua | T4 | 445–455 | 1–2 horas | T5 |
| 6053 (Opci贸n 2) | 960–980 | Agua | T4 | 345–355 | 8 horas | T6 |
| 6061 | 960–980 | Agua | T4 | 315–325 | 18 horas | T6 |
| 6061 (Opci贸n 2) | 960–980 | Agua | T4 | 345–355 | 8 horas | T6 |
| 7075 | 870 | Agua | — | 250 | 24 horas | T6 |
La prueba de chispa es un medio habitual para identificar diversos metales ferrosos. En esta prueba, la pieza de hierro o acero se sostiene contra una piedra de amolar giratoria, y el metal se identifica por las chispas que se desprenden. Cada metal ferroso tiene sus propias caracter铆sticas de chispas.
Los chorros de chispas var铆an desde unos
pocos ejes diminutos hasta una lluvia de chispas de varios metros de
longitud. (Pocos metales no ferrosos desprenden chispas cuando se tocan
con una piedra de amolar. Por lo tanto, estos metales no pueden
identificarse con 茅xito mediante la prueba de la chispa).
La identificaci贸n mediante la prueba de la chispa es a menudo inexacta,
a menos que la realice una persona experimentada o que las piezas de
prueba difieran mucho en su contenido de carbono y componentes de
aleaci贸n.
El hierro forjado produce varas largas que son de color paja al salir de la piedra y blancas al final. Las chispas de hierro fundido son rojas al salir de la piedra y pasan a ser de color paja. Los aceros con bajo contenido en carbono producen fustes largos y rectos con algunas ramitas blancas.
A medida que aumenta el contenido de carbono del acero, aumenta
el n煤mero de ramitas a lo largo de cada eje y el chorro adquiere un
color m谩s blanco. El acero al n铆quel hace que el chorro de chispas
contenga peque帽os bloques blancos de luz dentro del estallido
principal.
Tipos, caracter铆sticas y usos de los aceros aleados - Types, Characteristics, and Uses of Alloyed Steels
Los aceros que contienen carbono en porcentajes que van del 0,10 al
0,30 por ciento se clasifican como aceros de bajo carbono. Los n煤meros
SAE equivalentes van de 1010 a 1030. Los aceros de este grado se
utilizan para fabricar art铆culos, como cables de seguridad, ciertas
tuercas, casquillos para cables o extremos de varillas roscadas. Este
acero en forma de l谩mina se utiliza para piezas estructurales
secundarias y abrazaderas y en forma de tubo para piezas estructurales
sometidas a esfuerzos moderados.
El acero que contiene carbono en porcentajes que oscilan entre el 0,30
y el 0,50 por ciento se clasifica como acero de medio carbono. Este
acero es especialmente apto para el mecanizado o la forja y cuando se
desea una dureza superficial. Algunas cabezas de biela y piezas forjadas
ligeras se fabrican con acero SAE 1035.
El acero que contiene carbono en porcentajes que van del 0,50 al 1,05
por ciento se clasifica como acero de alto carbono. La adici贸n de otros
elementos en cantidades variables aumenta la dureza de este acero. En su
estado de tratamiento t茅rmico completo, es muy duro, resiste el
cizallamiento y el desgaste y tiene poca deformaci贸n. Su uso en la
aviaci贸n es limitado. El SAE 1095 en forma de l谩mina se utiliza para
fabricar muelles planos y en forma de alambre para fabricar muelles
helicoidales.
Los distintos aceros al n铆quel se producen combinando n铆quel con acero
al carbono. Los aceros que contienen entre un 3 y un 3,75 por ciento de
n铆quel son los m谩s utilizados. El n铆quel aumenta la dureza, la
resistencia a la tracci贸n y el l铆mite el谩stico del acero sin disminuir
sensiblemente la ductilidad. Tambi茅n intensifica el efecto endurecedor
del tratamiento t茅rmico. El acero SAE 2330 se utiliza mucho para piezas
de aviaci贸n, como pernos, terminales, llaves, horquillas y
pasadores.
Escalas de dureza Rockwell est谩ndar
| S铆mbolo de Escala | Penetrador | Carga Mayor (kg) | Color/N煤mero del Dial |
| A | Diamante | 60 | Negro |
| B | Bola de 1/16" | 100 | Rojo |
| C | Diamante | 150 | Negro |
| D | Diamante | 100 | Negro |
| E | Bola de 1/8" | 100 | Rojo |
| F | Bola de 1/16" | 60 | Rojo |
| G | Bola de 1/16" | 150 | Rojo |
| H | Bola de 1/8" | 60 | Rojo |
| K | Bola de 1/8" | 150 | Rojo |
El acero al cromo tiene una gran dureza, resistencia y propiedades de resistencia a la corrosi贸n, y se adapta especialmente bien a las piezas forjadas con tratamiento t茅rmico, que requieren una mayor dureza y resistencia que las que se pueden obtener con el acero al carbono normal. Puede utilizarse para art铆culos como las bolas y los rodillos de los cojinetes antifricci贸n. El cromen铆quel o los aceros inoxidables son los metales resistentes a la corrosi贸n.
El grado de anticorrosi贸n de
este acero viene determinado por el estado de la superficie del metal,
as铆 como por la composici贸n, la temperatura y la concentraci贸n del
agente corrosivo. La principal aleaci贸n del acero inoxidable es el
cromo. El acero resistente a la corrosi贸n m谩s utilizado en la
construcci贸n de aviones se conoce como acero 18-8 porque su contenido es
del 18% de cromo y el 8% de n铆quel. Una de las caracter铆sticas
distintivas del acero 18-8 es que el trabajo en fr铆o puede aumentar su
resistencia.
El acero inoxidable puede laminarse, estirarse, doblarse o moldearse de
cualquier forma. Como estos aceros se dilatan un 50% m谩s que el acero
dulce y conducen el calor s贸lo un 40% m谩s r谩pido, son m谩s dif铆ciles de
soldar. El acero inoxidable puede utilizarse para casi cualquier parte
de un avi贸n. Algunas de sus aplicaciones habituales son la fabricaci贸n
de colectores de escape, chimeneas y colectores, piezas estructurales y
mecanizadas, muelles, piezas de fundici贸n, tirantes y cables de
control.
Los aceros al cromo-vanadio est谩n compuestos por aproximadamente un 18%
de vanadio y un 1% de cromo. Una vez tratados t茅rmicamente, tienen
fuerza, dureza y resistencia al desgaste y a la fatiga. Un grado
especial de este acero en forma de l谩mina puede moldearse en fr铆o en
formas intrincadas. Se puede doblar y aplanar sin que aparezcan signos
de rotura o fallo. El SAE 6150 se utiliza para fabricar muelles; el
cromo-vanadio con alto contenido en carbono, SAE 6195, se utiliza para
rodamientos de bolas y de rodillos.
脥ndice num茅rico SAE (Clasificaci贸n de Aceros)
| Designaci贸n de Serie | Tipos (Composici贸n) |
| 10xx | Aceros al carbono no sulfurados |
| 11xx | Aceros al carbono resulfurados (mecanizado libre) |
| 12xx | Aceros al carbono refosforados y resulfurados (mecanizado libre) |
| 13xx | Manganeso 1.75% |
| *23xx | N铆quel 3.50% |
| *25xx | N铆quel 5.00% |
| 31xx | N铆quel 1.25%, cromo 0.65% |
| 33xx | N铆quel 3.50%, cromo 1.55% |
| 40xx | Molibdeno 0.20 o 0.25% |
| 41xx | Cromo 0.50% o 0.95%, molibdeno 0.12 o 0.20% |
| 43xx | N铆quel 1.80%, cromo 0.5 o 0.80%, molibdeno 0.25% |
| 44xx | Molibdeno 0.40% |
| 45xx | Molibdeno 0.52% |
| 46xx | N铆quel 1.80%, molibdeno 0.25% |
| 47xx | N铆quel 1.05%, cromo 0.45%, molibdeno 0.20 o 0.35% |
| 48xx | N铆quel 3.50%, molibdeno 0.25% |
| 50xx | Cromo 0.25, o 0.40 o 0.50% |
| 50xxx | Carbono 1.00%, cromo 0.50% |
| 51xx | Cromo 0.80, 0.90, 0.95 o 1.00% |
| 51xxx | Carbono 1.00%, cromo 1.05% |
| 52xxx | Carbono 1.00%, cromo 1.45% |
| 61xx | Cromo 0.60, 0.80, 0.95%, vanadio 0.12%, 0.10% min., o 0.15% min. |
| 81xx | N铆quel 0.30%, cromo 0.40%, molibdeno 0.12% |
| 86xx | N铆quel 0.55%, cromo 0.50%, molibdeno 0.20% |
| 87xx | N铆quel 0.55%, cromo 0.50%, molibdeno 0.25% |
| 88xx | N铆quel 0.55%, cromo 0.50%, molibdeno 0.35% |
| 92xx | Manganeso 0.85%, silicio 2.00%, cromo 0 o 0.35% |
| 93xx | N铆quel 3.25%, cromo 1.20%, molibdeno 0.12% |
| 94xx | N铆quel 0.45%, cromo 0.40%, molibdeno 0.12% |
| 98xx | N铆quel 1.00%, cromo 0.80%, molibdeno 0.25% |
El molibdeno, en peque帽os porcentajes, se utiliza en combinaci贸n con el cromo para formar el acero al cromo-molibdeno, que tiene diversos usos en la aviaci贸n. El molibdeno es un fuerte elemento de aleaci贸n. Aumenta la resistencia final del acero sin afectar a la ductilidad ni a la trabajabilidad. Los aceros al molibdeno son duros y resistentes al desgaste, y se endurecen por completo cuando se tratan t茅rmicamente.
Se
adaptan especialmente a la soldadura y, por ello, se utilizan
principalmente para piezas estructurales y conjuntos soldados. Este tipo
de acero ha sustituido pr谩cticamente al acero al carbono en la
fabricaci贸n de tubos de fuselaje, soportes de motor, trenes de
aterrizaje y otras piezas estructurales. Por ejemplo, un tubo SAE X4130
tratado t茅rmicamente es aproximadamente cuatro veces m谩s resistente que
un tubo SAE 1025 del mismo peso y tama帽o.
La serie de aceros al cromo-molibdeno m谩s utilizada en la construcci贸n
de aviones es la que contiene entre un 0,25 y un 0,55 por ciento de
carbono, entre un 0,15 y un 0,25 por ciento de molibdeno y entre un 0,50
y un 1,10 por ciento de cromo. Estos aceros, cuando reciben un
tratamiento t茅rmico adecuado, se endurecen en profundidad, se mecanizan
con facilidad, se sueldan f谩cilmente por m茅todos el茅ctricos o de gas y
est谩n especialmente adaptados al servicio a altas temperaturas.
Procedimientos de tratamiento t茅rmico de los aceros
| N煤mero de Acero | Normalizado (Enfriamiento aire) °F | Recocido °F | Endurecido (Temple) °F | Medio de Temple (n) | Revenido para 100k psi (°F) | Revenido para 125k psi (°F) | Revenido para 150k psi (°F) | Revenido para 180k psi (°F) | Revenido para 200k psi (°F) |
| 1020 | 1,650–1,750 | 1,600–1,700 | 1,575–1,675 | Agua | — | — | — | — | — |
| 1022 (x1020) | 1,650–1,750 | 1,600–1,700 | 1,575–1,675 | Agua | — | — | — | — | — |
| 1025 | 1,600–1,700 | 1,575–1,650 | 1,575–1,675 | Agua | (a) | — | — | — | — |
| 1035 | 1,575–1,650 | 1,575–1,625 | 1,525–1,600 | Agua | 875 | — | — | — | — |
| 1045 | 1,550–1,600 | 1,550–1,600 | 1,475–1,550 | Aceite o agua | 1,150 | — | — | (n) | — |
| 1095 | 1,475–1,550 | 1,450–1,500 | 1,425–1,500 | Aceite | (b) | — | 1,100 | 850 | 750 |
| 2330 | 1,475–1,525 | 1,425–1,475 | 1,450–1,500 | Aceite o agua | 1,100 | 950 | 800 | — | — |
| 3135 | 1,600–1,650 | 1,500–1,550 | 1,475–1,525 | Aceite | 1,250 | 1,050 | 900 | 750 | 650 |
| 3140 | 1,600–1,650 | 1,500–1,550 | 1,475–1,525 | Aceite | 1,325 | 1,075 | 925 | 775 | 700 |
| 4037 | 1,600 | 1,525–1,575 | 1,525–1,575 | Aceite o agua | 1,225 | 1,100 | 975 | — | — |
| 4130 (x4130) | 1,600–1,700 | 1,525–1,575 | 1,525–1,625 | Aceite (c) | (d) | 1,050 | 900 | 700 | 575 |
| 4140 | 1,600–1,650 | 1,525–1,575 | 1,525–1,575 | Aceite | 1,350 | 1,100 | 1,025 | 825 | 675 |
| 4150 | 1,550–1,600 | 1,475–1,525 | 1,550–1,550 | Aceite | — | 1,275 | 1,175 | 1,050 | 950 |
| 4340 (x4340) | 1,550–1,625 | 1,525–1,575 | 1,475–1,550 | Aceite | — | 1,200 | 1,050 | 950 | 850 |
| 4640 | 1,675–1,700 | 1,525–1,575 | 1,500–1,550 | Aceite | — | 1,200 | 1,050 | 750 | 625 |
| 6135 | 1,600–1,700 | 1,550–1,600 | 1,575–1,625 | Aceite | 1,300 | 1,075 | 925 | 800 | 750 |
| 6150 | 1,600–1,650 | 1,525–1,575 | 1,550–1,625 | Aceite | (d)(e) | 1,200 | 1,000 | 900 | 800 |
| 6195 | 1,600–1,650 | 1,525–1,575 | 1,500–1,550 | Aceite | (f) | — | — | — | — |
| NE8620 | — | — | 1,525–1,575 | Aceite | — | 1,000 | — | — | — |
| NE8630 | 1,650 | 1,525–1,575 | 1,525–1,575 | Aceite | — | 1,125 | 975 | 775 | 675 |
| NE8735 | 1,650 | 1,525–1,575 | 1,525–1,575 | Aceite | — | 1,175 | 1,025 | 875 | 775 |
| NE8740 | 1,625 | 1,500–1,550 | 1,500–1,550 | Aceite | — | 1,200 | 1,075 | 925 | 850 |
| 30905 | — | (g)(h) | (i) | — | — | — | — | — | — |
| 51210 | 1,525–1,575 | 1,525–1,575 | 1,775–1,825 (j) | Aceite | 1,200 | 1,100 | (k) | 750 | — |
| 51335 | — | 1,525–1,575 | 1,775–1,850 | Aceite | — | — | — | — | — |
| 52100 | 1,625–1,700 | 1,400–1,450 | 1,525–1,550 | Aceite | (f) | — | — | — | — |
| Corrosion resisting (16-2)(l) | — | — | — | — | (m) | — | — | — | — |
| Silicon chromium (para muelles) | — | — | 1,700–1,725 | Aceite | — | — | — | — | — |
Notas importantes:
(a) Revenir a 1,150 °F para resistencia a la tracci贸n de 70,000 psi.
(b) Para temple de muelle (resorte), revenir a 800–900 °F. Dureza Rockwell C-40–45.
(c) Barras o forjados pueden templarse en agua desde 1,500–1,600 °F.
(d) El enfriamiento por aire desde la temperatura de normalizaci贸n produce una resistencia a la tracci贸n de aprox. 90,000 psi.
(e) Para temple de muelle, revenir a 850–950 °F. Dureza Rockwell C-40–45.
(f) Revenir a 350–450 °F para eliminar tensiones de temple. Dureza Rockwell C-60–65.
(g) Recocer a 1,600–1,700 °F para eliminar tensiones residuales por soldadura o trabajo en fr铆o. Solo aplicable a acero con titanio o columbio.
(h) Recocer a 1,900–2,100 °F para m谩xima suavidad y resistencia a la corrosi贸n. Enfriar al aire o templar en agua.
(i) Endurecer solo por trabajo en fr铆o.
(j) Lado inferior del rango para l谩minas de 0.06 pulgadas o menos. Medio para l谩minas y alambre de 0.125 pulgadas. Lado superior para forjados.
(k) No recomendado para resistencias a la tracci贸n intermedias debido a bajo impacto.
(l) AN-QQ-S-770—Se recomienda que, antes del revenido, el acero resistente a la corrosi贸n (16 Cr-2 Ni) se temple en aceite desde una temperatura de 1,875–1,900 °F, tras un periodo de remojo de 30 minutos a esa temperatura. Para obtener una resistencia a la tracci贸n de 115,000 psi, la temperatura de revenido debe ser de aprox. 525 °F. Se recomienda mantener a estas temperaturas por unas 2 horas. Temperaturas de revenido entre 700 °F y 1,100 °F no est谩n aprobadas.
(m) Revenir a aprox. 800 °F y enfriar al aire para dureza Rockwell de C-50.
(n) El agua utilizada para el temple debe estar dentro del rango de temperatura de 80–150 °F
El Inconel es una aleaci贸n de n铆quel-cromo-hierro muy parecida al acero
inoxidable (acero resistente a la corrosi贸n (CRES)) en cuanto a su
aspecto. Los sistemas de escape de los aviones utilizan ambas aleaciones
indistintamente. Dado que las dos aleaciones se parecen mucho, a menudo
es necesario realizar una prueba de distinci贸n. Un m茅todo de
identificaci贸n es utilizar una t茅cnica electroqu铆mica, como se describe
en el p谩rrafo siguiente, para identificar el contenido de n铆quel (Ni) de
la aleaci贸n. El Inconel tiene un contenido de n铆quel superior al 50%, y
la prueba electroqu铆mica detecta el n铆quel.
La resistencia a la tracci贸n del Inconel es de 100.000 libras por
pulgada cuadrada (psi) recocido, y de 125.000 psi cuando es laminado en
duro. Es muy resistente al agua salada y puede soportar temperaturas de
hasta 1.600 °F. El Inconel se suelda f谩cilmente y tiene cualidades de
trabajo como las de los aceros resistentes a la corrosi贸n.
Metales no ferrosos para aviones - Nonferrous Aircraft Metals
El t茅rmino "no ferroso" se refiere a todos los metales que tienen
elementos distintos del hierro como base o constituyente principal. Este
grupo incluye metales como el aluminio, el titanio, el cobre y el
magnesio, as铆 como metales aleados, como el Monel y el Babbitt.
Aluminio y aleaciones de aluminio El aluminio comercialmente puro es un metal blanco y lustroso, que ocupa el segundo lugar en la escala de maleabilidad, el sexto en ductilidad y ocupa un lugar destacado en su resistencia a la corrosi贸n. El aluminio combinado con varios porcentajes de otros metales forma aleaciones, que se utilizan en la construcci贸n de aviones.
Las aleaciones de aluminio cuyos principales ingredientes de
aleaci贸n son el manganeso, el cromo o el magnesio y el silicio muestran
poco ataque en ambientes corrosivos. Las aleaciones con porcentajes
importantes de cobre son m谩s susceptibles a la acci贸n corrosiva. El
porcentaje total de elementos de aleaci贸n rara vez supera el 6 贸 7 por
ciento en las aleaciones forjadas.
El aluminio es uno de los metales m谩s utilizados en la construcci贸n de
aviones modernos. Es vital para la industria de la aviaci贸n por su
elevada relaci贸n resistencia-peso y su comparativa facilidad de
fabricaci贸n. La caracter铆stica m谩s destacada del aluminio es su
ligereza. El aluminio se funde a una temperatura comparativamente baja
de 1.250 °F. No es magn茅tico y es un excelente conductor.
El aluminio comercialmente puro tiene una resistencia a la tracci贸n de
unos 13.000 psi, pero el laminado u otros procesos de trabajo en fr铆o
pueden duplicar aproximadamente su resistencia. Si se alea con otros
metales o se utiliza un proceso de tratamiento t茅rmico, la resistencia a
la tracci贸n puede aumentar hasta 65.000 psi o situarse en el rango de
resistencia del acero estructural.
Las aleaciones de aluminio, aunque son fuertes, son f谩ciles de trabajar
porque son maleables y d煤ctiles. Pueden laminarse en l谩minas tan finas
como 0,0017 pulgadas o estirarse en alambre de 0,004 pulgadas de
di谩metro. La mayor铆a de las l谩minas de aleaci贸n de aluminio utilizadas
en la construcci贸n de aviones tienen un grosor de entre 0,016 y 0,096
pulgadas; sin embargo, algunos de los aviones m谩s grandes utilizan
l谩minas que pueden tener un grosor de hasta 0,356 pulgadas.
Los distintos tipos de aluminio pueden dividirse en dos clases
generales:
- Aleaciones de fundici贸n (las que son adecuadas para fundir en
arena, molde permanente o fundici贸n a presi贸n)
- Aleaciones de forja (las que pueden ser moldeadas por laminaci贸n,
estirado o forjado).
De estas dos, las aleaciones forjadas son las m谩s utilizadas en la
construcci贸n aeron谩utica, utiliz谩ndose para largueros, mamparos, piel,
remaches y secciones extruidas.
Las aleaciones de fundici贸n de aluminio se dividen en dos grupos
b谩sicos. En uno de ellos, las propiedades f铆sicas de las aleaciones
vienen determinadas por los elementos de aleaci贸n y no pueden
modificarse una vez fundido el metal. En el otro, los elementos de
aleaci贸n hacen posible el tratamiento t茅rmico de la fundici贸n para
producir las propiedades f铆sicas deseadas.
Una letra que precede al n煤mero de aleaci贸n identifica las aleaciones
de fundici贸n. Cuando una letra precede a un n煤mero, indica una ligera
variaci贸n en la composici贸n de la aleaci贸n original. Esta variaci贸n en
la composici贸n es simplemente para impartir alguna cualidad deseable.
Por ejemplo, en la aleaci贸n de fundici贸n 214, la adici贸n de zinc para
mejorar sus cualidades de colada se indica con la letra A delante del
n煤mero, creando as铆 la designaci贸n A214.
Cuando las piezas fundidas han sido tratadas t茅rmicamente, el
tratamiento t茅rmico y la composici贸n de la pieza fundida se indican con
la letra T, seguida de un n煤mero de aleaci贸n. Un ejemplo de ello es la
aleaci贸n de fundici贸n en arena 355, que tiene varias composiciones y
temperaturas diferentes y se designa como 355-T6, 355-T51 o
C355-T51.
Las fundiciones de aleaci贸n de aluminio se producen por uno de los tres
m茅todos b谩sicos: molde de arena, molde permanente o fundici贸n a presi贸n.
En la fundici贸n de aluminio, es importante tener en cuenta que, en la
mayor铆a de los casos, deben utilizarse diferentes tipos de aleaciones
para los distintos tipos de fundici贸n. Las fundiciones en arena y las
fundiciones a presi贸n requieren diferentes tipos de aleaciones que las
utilizadas en los moldes permanentes.
Las piezas fundidas en arena y en moldes permanentes son piezas que se
fabrican vertiendo metal fundido en un molde previamente preparado,
dejando que el metal se solidifique o se congele y retirando despu茅s la
pieza. Si el molde es de arena, la pieza es una fundici贸n en arena; si
es un molde met谩lico (normalmente de hierro fundido), la pieza es una
fundici贸n en molde permanente. Las piezas fundidas en arena y en molde
permanente se producen vertiendo metal l铆quido en el molde, y el metal
fluye s贸lo por la fuerza de la gravedad.
Los dos tipos principales de aleaciones de fundici贸n en arena son el
112 y el 212. Hay poca diferencia entre los dos metales en cuanto a
propiedades mec谩nicas, ya que ambos se adaptan a una amplia gama de
productos.
El proceso de molde permanente es un desarrollo posterior del proceso
de fundici贸n en arena, cuya principal diferencia radica en el material
con el que se fabrican los moldes. La ventaja de este proceso es que hay
menos aberturas (denominadas porosidad) que en los moldes de arena. La
arena y el aglutinante, que se mezcla con la arena para mantenerla
unida, desprenden una cierta cantidad de gas, que provoca la porosidad
en una fundici贸n de arena.
Los moldes permanentes se utilizan para obtener mayores propiedades mec谩nicas, mejores superficies o dimensiones m谩s precisas. Hay dos tipos espec铆ficos de piezas fundidas en moldes permanentes: los moldes met谩licos permanentes con n煤cleos met谩licos y los semipermanentes con n煤cleos de arena.
Dado que en las aleaciones sometidas al r谩pido
enfriamiento de los moldes met谩licos se produce una estructura de grano
m谩s fino, son muy superiores a las fundiciones de tipo arena. Las
aleaciones 122, A132 y 142 se utilizan com煤nmente en fundiciones de
molde permanente, cuyos usos principales son los motores de combusti贸n
interna.
Las fundiciones en molde utilizadas en los aviones suelen ser de
aleaci贸n de aluminio o de magnesio. Si el peso es lo m谩s importante, se
utiliza la aleaci贸n de magnesio, porque es m谩s ligera que la de
aluminio. Sin embargo, la aleaci贸n de aluminio se utiliza con frecuencia
porque es m谩s fuerte que la mayor铆a de las aleaciones de magnesio.
Al forzar el metal fundido bajo presi贸n en una matriz met谩lica y dejar
que se solidifique se produce una fundici贸n a presi贸n; luego se abre la
matriz y se extrae la pieza. La diferencia b谩sica entre la fundici贸n en
molde permanente y la fundici贸n a presi贸n es que, en el proceso de molde
permanente, el metal fluye hacia la matriz por gravedad. En la operaci贸n
de fundici贸n a presi贸n, el metal es forzado bajo una gran presi贸n.
La fundici贸n a presi贸n se utiliza cuando se trata de una producci贸n
relativamente grande de una pieza determinada. Recuerde que cualquier
forma que pueda forjarse, puede fundirse.
El aluminio forjado y las aleaciones de aluminio forjado se dividen en
dos clases generales: aleaciones no tratables t茅rmicamente y aleaciones
tratables t茅rmicamente.
Las aleaciones no tratables t茅rmicamente son aquellas en las que las propiedades mec谩nicas est谩n determinadas por la cantidad de trabajo en fr铆o introducido despu茅s de la operaci贸n final de recocido. Las propiedades mec谩nicas obtenidas por el trabajo en fr铆o son destruidas por cualquier calentamiento posterior y no pueden ser restauradas excepto por un trabajo en fr铆o adicional, lo que no siempre es posible.
El temple "completamente duro" se produce mediante la m谩xima cantidad de
trabajo en fr铆o que sea comercialmente practicable. El metal en la
condici贸n de "fabricado" se produce a partir del lingote sin ninguna
cantidad controlada de trabajo en fr铆o o tratamiento t茅rmico posterior.
En consecuencia, existe una cantidad variable de endurecimiento por
deformaci贸n dependiendo del espesor de la secci贸n.
En el caso de las aleaciones de aluminio tratables t茅rmicamente, las
propiedades mec谩nicas se obtienen mediante un tratamiento t茅rmico a una
temperatura adecuada, manteni茅ndola el tiempo suficiente para permitir
que el componente de aleaci贸n entre en soluci贸n s贸lida y, a
continuaci贸n, se enfr铆a para mantener el componente en soluci贸n. El
metal se deja en un estado sobresaturado e inestable y luego se endurece
por envejecimiento natural a temperatura ambiente o por envejecimiento
artificial a una temperatura elevada.
Aluminio forjado - Wrought Aluminum
El aluminio forjado y las aleaciones de aluminio forjado se designan
mediante un sistema de 铆ndices de cuatro d铆gitos. El sistema se divide
en tres grupos distintos: el grupo 1xxx, los grupos 2xxx a 8xxx y el
grupo 9xxx (que actualmente no se utiliza).
El primer d铆gito de una designaci贸n identifica el tipo de aleaci贸n. El
segundo d铆gito indica las modificaciones espec铆ficas de la aleaci贸n. Si el
segundo n煤mero fuera cero, indicar铆a que no hay ning煤n control especial
sobre las impurezas individuales. Sin embargo, los d铆gitos del 1 al 9,
cuando se asignan consecutivamente seg煤n sea necesario para el segundo
n煤mero de este grupo, indican el n煤mero de controles sobre impurezas
individuales en el metal.
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煤nicamente con fines educativos (instrucci贸n).
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