Conformado superplástico:metalurgia avanzada para la innovación aeroespacial

El conformado superplástico es un proceso especializado de trabajo de metales que permite que láminas de aleaciones metálicas como el aluminio se estiren hasta alcanzar longitudes diez veces mayores que las de las aleaciones convencionales sin degradar las propiedades del material del metal. El proceso permite la fabricación de piezas metálicas complejas, lo que elimina la necesidad de pernos y sujetadores para unir piezas metálicas individuales en una unidad más grande. El conformado de metales de esta naturaleza se utiliza con mayor frecuencia en la industria aeroespacial, pero también tiene aplicaciones para equipos deportivos de alto rendimiento, así como en los sectores de energía, defensa y médico.

La ciencia del trabajo de metales que se utiliza en la conformación superplástica se divide en tres condiciones de deformación:micrograno, transformación y superplasticidad por tensión interna. El método más importante para los metales implica la superplasticidad de microgranos, donde las estructuras de granos cristalinos tienen un tamaño de 10 micrones o menos. La temperatura del metal también debe ser aproximadamente la mitad del punto de fusión de la aleación metálica que se está formando y las tasas de deformación oscilan entre 0,001 y 0,0001. Estas condiciones limitan a un número pequeño los tipos de aleaciones que exhibirán superplasticidad.

Los procesos industriales para la formación de superplásticos de chapa metálica incluyen vacío y termoformado, embutición profunda y unión por difusión. El conformado al vacío utiliza la variación en las presiones del gas para darle forma al metal en una matriz, mientras que el termoformado utiliza procesos establecidos que son tradicionales en la fabricación de termoplásticos. Ambos métodos son variaciones del conformado con gas de metal caliente y tienen la ventaja de requerir solo una única operación de troquel para crear la pieza.

La embutición profunda es un método convencional utilizado en el conformado de metales que se puede adaptar al conformado superplástico. Requiere endurecimiento por deformación para lograr la superplasticidad. Sin embargo, durante el proceso es posible que la pieza metálica se adelgace y se rompa, por lo que no suele ser la opción preferida.

La unión por difusión no era inicialmente un proceso de conformado de chapa, pero se ha adaptado a su uso. Las aleaciones de aluminio y magnesio se utilizan habitualmente con este método y pueden tener un alargamiento en el proceso superplástico de hasta el 600 %, pero normalmente no superan el 300 %. Las piezas creadas mediante conformación superplástica y unión por difusión se utilizan en aplicaciones automotrices y aeronáuticas que no son estructurales y no son tan costosas como las aleaciones de alta resistencia.

Hay varias ventajas que tienen las piezas de chapa metálica que se han sometido a un conformado superplástico. Dado que sus formas pueden ser más elaboradas y más grandes debido a la mayor capacidad de estirar el metal, reducen tanto el peso como el coste de los aviones y vehículos automotrices, así como las piezas metálicas en otras industrias. El tiempo y la complejidad del montaje también se reducen porque es necesario unir menos piezas. También se minimizan las tensiones entre múltiples piezas metálicas a medida que envejecen y responden a los cambios de temperatura.

La industria en su conjunto contribuye a una amplia variedad de investigaciones y nuevos productos en este campo. La mayor versatilidad de las formas de las láminas metálicas permite la innovación en nuevos diseños y racionalizaciones en una multitud de productos industriales y de consumo. El conformado superplástico también es clave para la innovación en aerodinámica y racionalización marina.

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