Hay mucho en juego en la investigación, el desarrollo y la fabricación del sector aeroespacial. En los sectores de la aviación militar, comercial y privada, la industria se ha centrado en el desarrollo de piezas de mejor ingeniería que soporten un servicio abusivo durante largos periodos de tiempo.

La búsqueda de aviones más rápidos, ligeros y eficientes ha impulsado el desarrollo de innumerables aleaciones complejas. Y para que esas aleaciones funcionen como se han diseñado, han surgido tratamientos térmicos igualmente complejos.
El desarrollo de estas piezas y los avanzados tratamientos térmicos necesarios para que alcancen unas propiedades mecánicas superiores estarán siempre vinculados.

Tipos de aleaciones aeroespaciales comunes

Los aviones cuentan con una gran variedad de materiales complejos. Los fabricantes deben equilibrar importantes preocupaciones de diseño y selección de materiales con la presión ejercida por los OEMs aeroespaciales para producir piezas duraderas a costes razonables.

En un juego de compensaciones, las opciones son casi infinitas. Los tratadores térmicos pueden desempeñar un papel importante en la selección de opciones para lograr el equilibrio adecuado de una amplia gama de aleaciones.

Aleaciones de aluminio

Las aleaciones de aluminio han sido cruciales para los avances en materiales y diseños aeroespaciales durante décadas. A medida que las técnicas de producción maduraron, las aleaciones de aluminio como la 6061 ayudaron a que los aviones fueran más ligeros y resistentes.

Hoy en día, las aleaciones de aluminio modernas siguen siendo integrales en algunas aplicaciones aeroespaciales debido a su alta relación resistencia-peso. Los tipos más comunes son:

  • Aleaciones 5xxx con silicio y manganeso que son relativamente trabajables y se caracterizan por su alta dureza y alta resistencia a la tracción a pesar de su baja densidad.
  • Las aleaciones 2xxx se utilizan habitualmente para el servicio estructural y como elementos de fijación y remaches.
  • Aleaciones 7xxx que también se comportan bien en aplicaciones estructurales y que cuentan con una gran tenacidad y resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Más información sobre las aleaciones de aluminio aquí.

Aleaciones de titanio

El titanio y las aleaciones de titanio se utilizan habitualmente en aplicaciones aeronáuticas críticas en las que es necesaria la resistencia a la tensión constante.

El Ti6Al4V, una fórmula de titanio que contiene aluminio y vanadio como elementos de aleación, es el más popular. Es conocido por su rendimiento bajo un movimiento severo y constante en las secciones frías de los motores a reacción. El Ti6Al4V se especifica a menudo para discos, conductos, álabes de turbina y alojamientos de rodamientos. Unos ligeros retoques en la fórmula dan como resultado un excelente rendimiento a temperaturas criogénicas. También se utiliza a veces para fabricar elementos de fijación.

El titanio funciona bien en muchos entornos aeroespaciales, pero no se utiliza tan ampliamente como muchos en la industria desearían. Esto se debe a que el elemento es difícil de extraer y procesar. Es posible que su uso se generalice a medida que mejoren las técnicas de extracción y procesamiento.

Aleaciones de níquel

Las aleaciones de níquel también son alabadas por su rendimiento en entornos de servicio de alta tensión. Además, suelen ser muy resistentes a la corrosión, lo que las hace ideales para su uso en componentes de motores a reacción en constante movimiento y sometidos a altas temperaturas y gases corrosivos. Las aleaciones de níquel más comunes en el sector aeroespacial son:

  • WASPALOY y sus variantes, que son muy resistentes a las altas temperaturas.
  • El Inconel 718 y el Inconel 625, cada uno de los cuales presenta una alta resistencia en ambientes calientes; el 718 es más fuerte que el 625, pero el 625 es más resistente a la corrosión.
  • La aleación 36, que conserva las propiedades dimensionales a altas temperaturas y se especifica a menudo para la instrumentación compleja de los aviones.
  • Aleación 230, que resiste a la corrosión bajo grandes esfuerzos y es adecuada para el servicio de sección fría.
  • PWA 1484, una fórmula muy resistente a la fluencia a alta temperatura. Las alternativas son las aleaciones René N5 y N636, entre otras.

Aleaciones de cobalto

Las aleaciones de cobalto, como la L-605, presentan una buena resistencia a la oxidación y una gran solidez a temperaturas elevadas. Se utilizan habitualmente en rotores de turbinas, válvulas de diafragma de toberas, muelles y otros componentes.

Aleaciones de acero inoxidable

Las aleaciones de acero inoxidable se encuentran entre las más versátiles de la industria moderna. Desde la automoción hasta la generación de energía, pasando por las aplicaciones farmacéuticas, las aleaciones de acero inoxidable se especifican ampliamente por su excelente resistencia a la corrosión.

Las siguientes fórmulas de acero inoxidable se utilizan ampliamente en una amplia gama de entornos aeroespaciales:

  • 304, utilizado en los depósitos de combustible y en algunos componentes estructurales no sometidos a temperaturas muy elevadas.
  • 309, una fórmula resistente al calor que contiene cromo y níquel adicionales.
  • 316, 316L, 321, S30415 y S30815, todos ellos más resistentes al calor y adecuados para su uso en sistemas de escape, motores y algunos servicios estructurales de alta temperatura.
  • 17-4Ph, una fórmula que contiene aleaciones de cobre y niobio y que es comparable al inoxidable 304, pero que se elige cuando se desea una mayor resistencia a la corrosión.

Tratamiento térmico al vacío de aleaciones aeroespaciales

Los componentes aeroespaciales complejos requieren tratamientos térmicos complejos. Hornos de vacío son ideales para endurecer y reforzar los componentes aeroespaciales porque:

  • Las piezas no pueden oxidarse ni contaminarse de otro modo cuando se retira la atmósfera de la cámara.
  • Permiten a los metalúrgicos diseñar los complicados ciclos de tratamiento necesarios para los complejos componentes aeroespaciales.
  • Nuestro prensado isostático en caliente (HIP) El horno aplica una presión muy alta en una atmósfera de argón para mejorar las características de las piezas fundidas y de las complejas piezas aeroespaciales fabricadas con aditivos.

Además, los controles de proceso que acompañan a los hornos de vacío los hacen capaces de ejecutar recetas de tratamiento muy precisas y específicas para cumplir las especificaciones increíblemente estrictas de la industria. Esto es crucial: en el sector aeroespacial, no hay lugar para el error.

Algunos proyectos vienen con especificaciones que dictan los parámetros exactos de tratamiento que debemos seguir. Otros pedidos especifican tratamientos basados en las propiedades que deben presentar las piezas, y nos corresponde a nosotros desarrollar el tratamiento que lo haga posible. En cualquier caso, confiamos en nuestro experimentado equipo de metalúrgicos y en los equipos más avanzados del sector.
Los hornos de vacío que funcionan en Paulo División Cleveland ejecutan rutinariamente complejos tratamientos de un día de duración que superan los 2.400 grados Fahrenheit. Tenga en cuenta estas notables capacidades de control de procesos:

  • Podemos crear tratamientos con velocidades de rampa muy lentas (hasta aproximadamente 1 grado por minuto). Esto garantiza que las piezas alcancen la temperatura de tratamiento requerida de forma lenta y uniforme, lo que favorece una disolución adecuada.
  • Los termopares ajustados ayudan a nuestros hornos a mantener la temperatura con una precisión de +/- 2 grados durante un período prolongado.
  • Gracias a los controladores lógicos programables (PLC), podemos aplicar factores de corrección a los tratamientos en curso.
  • Decenas de sensores controlan unas 1.000 variables diferentes en tiempo real y activan alarmas si se observan condiciones fuera de las especificaciones.

También realizamos pruebas clave según las especificaciones de los clientes del sector aeroespacial para optimizar el rendimiento de los hornos. Las pruebas incluyen estudios de uniformidad de la temperatura (TUS), pruebas de precisión del sistema (SAT) y control de la tasa de fugas.
Incluso controlamos las RPM y la frecuencia de los hercios de los motores que accionan los ventiladores que empujan el aire u otros gases dentro y fuera de las cámaras de vacío. Hasta el más mínimo problema en los sistemas secundarios puede afectar al éxito de un tratamiento térmico.

Las partes interesadas del sector aeroespacial confían en Paulo

Paulo ha proporcionado tratamientos térmicos de la más alta calidad a clientes de todo el espectro industrial desde su fundación en 1943. Durante gran parte de nuestra 75 años de actividadHemos ayudado a desarrollar los procesos térmicos críticos que garantizan que los aviones comerciales, militares y privados permanezcan en el aire. Conozca más sobre cómo seguimos el ritmo de una industria cambiante en nuestro Guía completa de procesamiento térmico aeroespacial avanzado.

Nuestro currículum incluye el tratamiento de innumerables piezas aeroespaciales comerciales, componentes de motores de cohetes utilizados durante el programa del transbordador espacial de la NASA y conjuntos sensibles actualmente en órbita en la Estación Espacial Internacional.
Contacto con nosotros para saber más sobre nuestro Aprobado por Nadcap capacidades. Y si está listo para discutir un proyecto específico, solicitar un presupuesto ahora.

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