Tolerancias de fundición de aluminio aeroespacial

En la búsqueda de minimizar el peso, los componentes de la aeronave, como los colectores, los puertos adaptadores y las carcasas, se acercan más a su diseño ideal, pero también exigen menos variabilidad en la fabricación. El moldeo es un proceso importante para la reducción de peso, pero se necesita una comprensión profunda de las tolerancias del moldeo para garantizar que se mantengan los factores de seguridad.

Uso de aluminio en la industria aeroespacial

El aluminio tiene una resistencia específica muy alta, lo que significa que se puede convertir en piezas ligeras pero resistentes. También resiste la corrosión y la fatiga. Algunos compuestos modernos ofrecen un rendimiento superior, pero conllevan una importante penalización de costos en comparación con el aluminio. También puede ser difícil verificar la integridad estructural de los compuestos. Por estas razones, las estructuras aeroespaciales modernas todavía usan aluminio de forma extensiva tanto en formas forjadas como fundidas.

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

Las aleaciones de aluminio se definen en términos de números de serie que indican el elemento de aleación principal. A356.0, por ejemplo, una aleación de aluminio utilizada ampliamente en la industria aeroespacial, tiene un 92 % de aluminio y un 7 % de silicio, y el resto comprende magnesio, hierro, cobre y otros elementos.

Fundición de aluminio para aplicaciones aeroespaciales

El aluminio se utiliza ampliamente en los aviones modernos. Soportes, carcasas, cubiertas de carcasas, cubiertas 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 estarían soldadas o atornilladas. Los pernos pueden aflojarse y permitir cierto movimiento. La soldadura de algunos grados de aluminio es difícil y puede requerir el uso de técnicas de evaluación no destructivas para verificar la integridad de la junta.

Una forma de reducir el peso es minimizar el espesor de las paredes. Esto se logra mediante la colocación precisa de núcleos que forman vacíos en la parte final. Para piezas de calidad que cumplan con tolerancias estrictas durante largos ciclos de producción, el posicionamiento del núcleo es un aspecto crítico del proceso de fundición.

Los procesos de fundición difieren en su capacidad para proporcionar consistencia geométrica. Además, algunos necesitan ángulos de desmoldeo para permitir que los patrones se suelten de los moldes, lo que aumenta el grosor de la pared y puede complicar el mecanizado.

Los tres procesos de fundición utilizados por Impro para piezas aeroespaciales son:

• Moldeado por inversión:donde un patrón de cera se recubre con una suspensión de cerámica para producir un molde
• Fundición en molde permanente:utiliza matrices de metal, similar al moldeo por inyección o la fundición a presión
• Moldeo de carcasa:forma una cavidad de molde en dos mitades al recubrir los patrones de mitades de metal con arena.

Ángulos de inclinación

El proceso de microfusión rara vez necesita que se agreguen ángulos de desmoldeo a la pieza que se va a moldear. Esto se debe principalmente a que la capa de cerámica se separa del metal después de la solidificación. Además, rara vez se necesitan ángulos de desmoldeo en los patrones de cera, ya que tienden a encogerse lo suficiente como para soltarse fácilmente del molde.

Los moldes permanentes generalmente necesitan 2° de inclinación cuando se funde aluminio para garantizar una fácil liberación. La moldura de concha requiere 1° de inclinación para que el patrón se separe de la concha de arena.

Tolerancias de fundición

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

• Fundición de inversión:+/- 0,010" por pulgada, con tolerancias más estrictas que se pueden lograr a pedido. Se puede lograr una longitud de más de 3" mejor que +/-0.020".
• Fundición en molde permanente:+/- 0,015" para la primera pulgada, luego +/- 0,002" por pulgada
• Moldura de carcasa:+/- 0,005" por pulgada, con una tolerancia de +/- 0,020" en una longitud de 3"

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Las piezas aeroespaciales se fabrican con tolerancias estrictas para lograr los pequeños factores de seguridad necesarios para la reducción de peso. Los procesos de fundición apoyan la reducción de peso al eliminar material innecesario mediante el uso de núcleos. Es esencial mantener altos niveles de consistencia geométrica para las piezas aeroespaciales. Por lo tanto, es esencial comprender qué tolerancias se pueden lograr mediante los diversos procesos de fundición.

Impro tiene una amplia experiencia en fundición de inversión, fundición de molde permanente y moldeo de carcasa. Contáctenos hoy para saber cómo estos procesos podrían respaldar sus requisitos aeroespaciales.