Piezas de aluminio y acero inoxidable para aplicaciones aeroespaciales

Al crear piezas para aplicaciones aeroespaciales, se deben considerar muchos factores, como la forma, el peso y la durabilidad de la pieza. Estos factores afectarán el valor de vuelo de la aeronave. Durante muchos años, el material elegido para las aplicaciones aeroespaciales ha sido el aluminio. Sin embargo, en los aviones a reacción modernos, solo representa el 20 % de la estructura.

Sin embargo, debido a la demanda de aviones ligeros, el uso de materiales compuestos, como polímeros reforzados con carbono y materiales de nido de abeja, continúa aumentando en la industria aeroespacial moderna. En los últimos años, los fabricantes aeroespaciales han comenzado a estudiar alternativas al aluminio, una de las cuales es el acero inoxidable de grado aeroespacial. El uso de este acero inoxidable en nuevos componentes aeronáuticos se ha incrementado. Esta publicación explicará el uso y la diferencia entre el aluminio y el acero inoxidable en los aviones modernos.

Piezas de aluminio para aplicaciones aeroespaciales

El aluminio es un material relativamente ligero, con un peso aproximado de 2,7 g/cm3 (gramos por centímetro cúbico). Aunque el aluminio es más liviano y económico que el acero inoxidable, el aluminio no es tan fuerte ni resistente a la corrosión como el acero inoxidable. En términos de durabilidad y resistencia, el acero inoxidable es superior al aluminio.

Aunque el uso de aluminio ha disminuido en muchos aspectos de la producción aeroespacial, el aluminio todavía se usa ampliamente en los aviones modernos. Para muchos propósitos específicos, el aluminio sigue siendo el material más fuerte y liviano. Debido a su alta ductilidad, es fácil de procesar y es relativamente económico en comparación con muchos materiales compuestos o titanio. También se puede mejorar aún más aleándolo con otros metales (como cobre, magnesio, manganeso y zinc) o mediante tratamiento en frío o calor. Cuando el aluminio se expone al aire, los estrechos enlaces químicos de óxido aíslan el aluminio del medio ambiente. Esta característica lo hace extremadamente resistente a la corrosión.

Las aleaciones de aluminio más populares utilizadas en la fabricación de piezas aeroespaciales incluyen:

• Aleación de aluminio 7075 (aluminio/zinc)
• Aleación de aluminio 7475-02 (aluminio/zinc/magnesio/silicio/cromo)
• Aleación de aluminio 6061 (aluminio/magnesio/silicio)

7075 es una combinación de aluminio y zinc y es la aleación más utilizada en aplicaciones aeroespaciales con excelentes propiedades mecánicas, ductilidad, resistencia y resistencia a la fatiga.

7475-02 es una combinación de aluminio, zinc, silicio y cromo, mientras que 6061 contiene aluminio, magnesio y silicio. La aleación requerida depende completamente de la aplicación prevista de la pieza final. Aunque muchas piezas de aviones de aluminio son puramente decorativas, ciertas piezas son esenciales para el funcionamiento de la aeronave y deben tener características específicas.

Un tipo común de aleación de aluminio utilizado en la industria aeroespacial es el aluminio-escandio. La adición de escandio al aluminio refuerza la resistencia y la capacidad del metal para resistir el calor. El uso de aluminio-escandio también puede aumentar la eficiencia del combustible. Como es una alternativa a los materiales más densos como el acero y el titanio, la sustitución de estos por aluminio-escandio más ligero conduce a una reducción de peso que, a su vez, proporciona una mayor eficiencia de combustible.

Piezas de acero inoxidable para aplicaciones aeroespaciales

En la industria aeroespacial, el acero inoxidable parece ser una opción sorprendente en comparación con el aluminio. Aunque el acero inoxidable tiene un mayor peso, recientemente se ha descubierto que aumenta su uso en aplicaciones aeroespaciales.

El acero inoxidable se refiere a la familia de aleaciones a base de hierro que contiene al menos un 11 % de cromo, que es un compuesto que previene la corrosión del hierro y brinda resistencia al calor. Los diferentes tipos de acero inoxidable incluyen los elementos nitrógeno, aluminio, silicio, azufre, titanio, níquel, cobre, selenio, niobio y molibdeno. El tipo de acero inoxidable ha sido clasificado y representado por tres dígitos. Aunque el acero inoxidable de uso frecuente es solo una décima parte, hay más de 150 grados de acero inoxidable. Además, el acero inoxidable se puede formar en placas delgadas, placas, barras, alambres y tubos, lo que lo hace útil para una variedad de aplicaciones. Hay cinco grupos principales de acero inoxidable, clasificados principalmente por su estructura cristalina. Estos grupos son aceros inoxidables austeníticos, ferríticos, martensíticos, dúplex y de endurecimiento por precipitación.

Como se mencionó anteriormente, el acero inoxidable es una aleación hecha de una combinación de acero y cromo. La resistencia del acero inoxidable está directamente relacionada con el contenido de cromo en la aleación. Cuanto mayor sea el contenido de cromo, más resistente será el acero. Se ha descubierto que el uso de aleaciones de acero inoxidable aumenta en los componentes de aeronaves que requieren alta resistencia pero que pueden hacer frente al aumento de peso. El acero inoxidable tiene una alta resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas, lo que lo hace adecuado para una variedad de componentes aeroespaciales, incluidos actuadores, sujetadores y componentes del tren de aterrizaje.

Ventajas:

Aunque más resistente que el aluminio, el acero inoxidable suele ser mucho más pesado. Sin embargo, en comparación con el aluminio, las piezas de acero inoxidable tienen dos ventajas principales:

El acero inoxidable tiene una alta resistencia a la corrosión.

La resistencia del acero inoxidable al trióxido de hierro se debe a la presencia de cromo en la aleación, que forma una película de pasivación para proteger el material de la corrosión. Ya sea que se trate de condiciones atmosféricas o de solventes químicos, el acero inoxidable tiene una alta resistencia a la corrosión. Debido a su capa protectora de óxido, el acero inoxidable evita la oxidación y la corrosión. De hecho, cuando se expone al oxígeno, la membrana puede repararse a sí misma. La resistencia a la corrosión y a la contaminación, los bajos costos de mantenimiento y el brillo familiar hacen del acero inoxidable un material común en aplicaciones que requieren fuerza y ​​resistencia a la corrosión.

El acero inoxidable es más fuerte y más resistente al desgaste.

El acero inoxidable tiene una mayor resistencia a la tracción que el aluminio y puede soportar mejor el estrés, la vibración, los rayones, los impactos y los daños. Por ejemplo, la máxima resistencia a la tracción del acero inoxidable grado 304 es mayor que la del aluminio, a 505 MPa (73 200 psi) y 310 MPa (45 000 psi) respectivamente.

El módulo de corte y el punto de fusión del acero inoxidable también son más altos que los del aluminio .

Estas características son esenciales para muchas piezas aeroespaciales y hacen que las piezas de acero inoxidable sean una opción versátil para aplicaciones aeroespaciales.

Otras ventajas del acero inoxidable incluyen su excelente resistencia al calor y al fuego, apariencia brillante y hermosa y excelentes cualidades higiénicas. El acero inoxidable también es fácil de fabricar, lo cual es una consideración importante cuando todas las partes de la aeronave deben soldarse, mecanizarse o cortarse según especificaciones precisas. Finalmente, ciertas aleaciones de acero inoxidable tienen una resistencia al impacto extremadamente alta, lo cual es un factor importante en la seguridad y durabilidad de las aeronaves grandes.

Conclusión

Con el paso del tiempo, la industria aeroespacial se ha vuelto cada vez más diversa, y es más probable que los vehículos aeroespaciales modernos se fabriquen con fuselaje o fuselaje de acero inoxidable. A pesar del precio más alto, también son mucho más resistentes que el aluminio y, según el grado utilizado, aún pueden proporcionar una excelente relación resistencia-peso.

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