Tolerancias de Precisión para Fundición de Aluminio en Aeroespacial: Componentes Ligeros y Fuertes

En la búsqueda de minimizar peso, componentes de aviones como colectores, puertos adaptadores y carcasas se acercan a su diseño ideal, pero también demandan menos variabilidad en fabricación. La fundición es un proceso importante para reducción de peso, pero se necesita entendimiento profundo de tolerancias de fundición para asegurar que los factores de seguridad se mantengan.

Uso de Aluminio en Aeroespacial

El aluminio tiene una resistencia específica muy alta, significando que puede hacerse en piezas ligeras pero fuertes. También resiste corrosión y fatiga. Algunos compuestos modernos ofrecen rendimiento superior, pero llevan penalización significativa de costo comparado al aluminio. También puede ser difícil verificar integridad estructural de compuestos. Por estas razones, estructuras aeroespaciales modernas aún usan aluminio extensivamente en formas forjadas y fundidas.

El aluminio casi siempre se usa como aleación. Los principales elementos de aleación son silicio, cobre, magnesio y zinc. Estos influyen propiedades como resistencia a corrosión y fatiga y fundibilidad.

Las aleaciones de aluminio se definen en términos de números de serie que indican el elemento de aleación principal. A356.0 por ejemplo, aleación de aluminio usada extensivamente en aeroespacial, es 92% aluminio y 7% silicio, con el balance comprendiendo magnesio, hierro, cobre y otros elementos.

Fundición de Aluminio para Aplicaciones Aeroespaciales

El aluminio se usa extensivamente en aviones modernos. Soportes, carcasas, tapas de carcasas, tapas de bombas, colectores y adaptadores de puerto son solo algunas de las muchas aplicaciones. La fundición es una forma de combinar piezas que de otro modo se soldarían o atornillarían. Los tornillos pueden aflojarse y permitir movimiento. Soldar algunos grados de aluminio es difícil y puede necesitar técnicas de evaluación no destructiva para verificar integridad de la junta.

Una forma de reducir peso es minimizar espesores de pared. Esto se logra mediante colocación precisa de núcleos que forman vacíos en la pieza final. Para piezas de calidad cumpliendo tolerancias estrictas en corridas de producción largas, el posicionamiento de núcleos es un aspecto crítico del proceso de fundición.

Los procesos de fundición difieren en su capacidad para proveer consistencia geométrica. Además, algunos necesitan ángulos de desmoldeo para que patrones se liberen de moldes, lo que aumenta espesor de pared y puede complicar mecanizado.

Tres procesos de fundición usados por Impro para piezas aeroespaciales son:

• Fundición por inversión – donde un patrón de cera se recubre con pasta cerámica para producir un molde
• Fundición en molde permanente – usa moldes metálicos, similar a moldeo por inyección o fundición a presión
• Fundición en molde de carcasa – forma cavidad de molde en dos mitades recubriendo patrones de media carcasa metálica con arena.

Ángulos de Desmoldeo

El proceso de fundición por inversión rara vez necesita ángulos de desmoldeo añadidos a la pieza fundida. Esto es mayormente porque la carcasa cerámica se rompe del metal tras solidificación. Además, ángulos de desmoldeo rara vez se necesitan en patrones de cera ya que tienden a encogerse lo suficiente para liberarse fácilmente del molde.

Los moldes permanentes usualmente necesitan 2° de desmoldeo al fundir aluminio para asegurar liberación fácil. El molde de carcasa requiere 1° de desmoldeo para que el patrón se separe de la carcasa de arena.

Tolerancias de Fundición

Las tolerancias se definen principalmente como la desviación máxima permitida o esperada en forma por pulgada lineal. En esta base, tolerancias alcanzables para cada proceso de fundición son:

• Fundición por inversión – +/- 0.010" por pulgada, con tolerancias más estrictas alcanzables bajo petición. En longitud de 3" mejor que +/-0.020" es alcanzable.
• Fundición en molde permanente – +/- 0.015" para la primera pulgada, luego +/- 0.002" por pulgada
• Fundición en molde de carcasa – +/- 0.005" por pulgada, con tolerancia de +/- 0.020" en longitud de 3"

Obtén Ayuda con Selección de Proceso de Fundición

Las piezas aeroespaciales se hacen con tolerancias estrictas para lograr los pequeños factores de seguridad necesarios para reducción de peso. Los procesos de fundición apoyan reducción de peso eliminando material innecesario mediante uso de núcleos. Es esencial mantener altos niveles de consistencia geométrica para piezas aeroespaciales. Entender qué tolerancias son alcanzables por los diversos procesos de fundición es por tanto esencial.

Impro tiene amplia experiencia en fundición por inversión, fundición en molde permanente y fundición en molde de carcasa. Contáctanos hoy para saber cómo estos procesos podrían apoyar tus requerimientos aeroespaciales.