Nonferrous Aircraft Metals 

El término "no ferroso" se refiere a todos los metales que tienen elementos distintos del hierro como base o constituyente principal. Este grupo incluye metales como el aluminio, el titanio, el cobre y el magnesio, así como metales aleados, como el Monel y el Babbitt.

Aluminio y aleaciones de aluminio El aluminio comercialmente puro es un metal blanco y lustroso, que ocupa el segundo lugar en la escala de maleabilidad, el sexto en ductilidad y ocupa un lugar destacado en su resistencia a la corrosión. El aluminio combinado con varios porcentajes de otros metales forma aleaciones, que se utilizan en la construcción de aviones. Las aleaciones de aluminio cuyos principales ingredientes de aleación son el manganeso, el cromo o el magnesio y el silicio muestran poco ataque en ambientes corrosivos. Las aleaciones con porcentajes importantes de cobre son más susceptibles a la acción corrosiva. El porcentaje total de elementos de aleación rara vez supera el 6 ó 7 por ciento en las aleaciones forjadas.

El aluminio es uno de los metales más utilizados en la construcción de aviones modernos. Es vital para la industria de la aviación por su elevada relación resistencia-peso y su comparativa facilidad de fabricación. La característica más destacada del aluminio es su ligereza. El aluminio se funde a una temperatura comparativamente baja de 1.250 °F. No es magnético y es un excelente conductor.

El aluminio comercialmente puro tiene una resistencia a la tracción de unos 13.000 psi, pero el laminado u otros procesos de trabajo en frío pueden duplicar aproximadamente su resistencia. Si se alea con otros metales o se utiliza un proceso de tratamiento térmico, la resistencia a la tracción puede aumentar hasta 65.000 psi o situarse en el rango de resistencia del acero estructural.

Las aleaciones de aluminio, aunque son fuertes, son fáciles de trabajar porque son maleables y dúctiles. Pueden laminarse en láminas tan finas como 0,0017 pulgadas o estirarse en alambre de 0,004 pulgadas de diámetro. La mayoría de las láminas de aleación de aluminio utilizadas en la construcción de aviones tienen un grosor de entre 0,016 y 0,096 pulgadas; sin embargo, algunos de los aviones más grandes utilizan láminas que pueden tener un grosor de hasta 0,356 pulgadas.

Los distintos tipos de aluminio pueden dividirse en dos clases generales:

- Aleaciones de fundición (las que son adecuadas para fundir en arena, molde permanente o fundición a presión)

- Aleaciones de forja (las que pueden ser moldeadas por laminación, estirado o forjado).

De estas dos, las aleaciones forjadas son las más utilizadas en la construcción aeronáutica, utilizándose para largueros, mamparos, piel, remaches y secciones extruidas.

Las aleaciones de fundición de aluminio se dividen en dos grupos básicos. En uno de ellos, las propiedades físicas de las aleaciones vienen determinadas por los elementos de aleación y no pueden modificarse una vez fundido el metal. En el otro, los elementos de aleación hacen posible el tratamiento térmico de la fundición para producir las propiedades físicas deseadas.

Una letra que precede al número de aleación identifica las aleaciones de fundición. Cuando una letra precede a un número, indica una ligera variación en la composición de la aleación original. Esta variación en la composición es simplemente para impartir alguna cualidad deseable. Por ejemplo, en la aleación de fundición 214, la adición de zinc para mejorar sus cualidades de colada se indica con la letra A delante del número, creando así la designación A214.

Cuando las piezas fundidas han sido tratadas térmicamente, el tratamiento térmico y la composición de la pieza fundida se indican con la letra T, seguida de un número de aleación. Un ejemplo de ello es la aleación de fundición en arena 355, que tiene varias composiciones y temperaturas diferentes y se designa como 355-T6, 355-T51 o C355-T51.

Las fundiciones de aleación de aluminio se producen por uno de los tres métodos básicos: molde de arena, molde permanente o fundición a presión. En la fundición de aluminio, es importante tener en cuenta que, en la mayoría de los casos, deben utilizarse diferentes tipos de aleaciones para los distintos tipos de fundición. Las fundiciones en arena y las fundiciones a presión requieren diferentes tipos de aleaciones que las utilizadas en los moldes permanentes.

Las piezas fundidas en arena y en moldes permanentes son piezas que se fabrican vertiendo metal fundido en un molde previamente preparado, dejando que el metal se solidifique o se congele y retirando después la pieza. Si el molde es de arena, la pieza es una fundición en arena; si es un molde metálico (normalmente de hierro fundido), la pieza es una fundición en molde permanente. Las piezas fundidas en arena y en molde permanente se producen vertiendo metal líquido en el molde, y el metal fluye sólo por la fuerza de la gravedad.

Los dos tipos principales de aleaciones de fundición en arena son el 112 y el 212. Hay poca diferencia entre los dos metales en cuanto a propiedades mecánicas, ya que ambos se adaptan a una amplia gama de productos.

El proceso de molde permanente es un desarrollo posterior del proceso de fundición en arena, cuya principal diferencia radica en el material con el que se fabrican los moldes. La ventaja de este proceso es que hay menos aberturas (denominadas porosidad) que en los moldes de arena. La arena y el aglutinante, que se mezcla con la arena para mantenerla unida, desprenden una cierta cantidad de gas, que provoca la porosidad en una fundición de arena.

Los moldes permanentes se utilizan para obtener mayores propiedades mecánicas, mejores superficies o dimensiones más precisas. Hay dos tipos específicos de piezas fundidas en moldes permanentes: los moldes metálicos permanentes con núcleos metálicos y los semipermanentes con núcleos de arena. Dado que en las aleaciones sometidas al rápido enfriamiento de los moldes metálicos se produce una estructura de grano más fino, son muy superiores a las fundiciones de tipo arena. Las aleaciones 122, A132 y 142 se utilizan comúnmente en fundiciones de molde permanente, cuyos usos principales son los motores de combustión interna.

Las fundiciones en molde utilizadas en los aviones suelen ser de aleación de aluminio o de magnesio. Si el peso es lo más importante, se utiliza la aleación de magnesio, porque es más ligera que la de aluminio. Sin embargo, la aleación de aluminio se utiliza con frecuencia porque es más fuerte que la mayoría de las aleaciones de magnesio.

Al forzar el metal fundido bajo presión en una matriz metálica y dejar que se solidifique se produce una fundición a presión; luego se abre la matriz y se extrae la pieza. La diferencia básica entre la fundición en molde permanente y la fundición a presión es que, en el proceso de molde permanente, el metal fluye hacia la matriz por gravedad. En la operación de fundición a presión, el metal es forzado bajo una gran presión.

La fundición a presión se utiliza cuando se trata de una producción relativamente grande de una pieza determinada. Recuerde que cualquier forma que pueda forjarse, puede fundirse.

El aluminio forjado y las aleaciones de aluminio forjado se dividen en dos clases generales: aleaciones no tratables térmicamente y aleaciones tratables térmicamente.

Las aleaciones no tratables térmicamente son aquellas en las que las propiedades mecánicas están determinadas por la cantidad de trabajo en frío introducido después de la operación final de recocido. Las propiedades mecánicas obtenidas por el trabajo en frío son destruidas por cualquier calentamiento posterior y no pueden ser restauradas excepto por un trabajo en frío adicional, lo que no siempre es posible. El temple "completamente duro" se produce mediante la máxima cantidad de trabajo en frío que sea comercialmente practicable. El metal en la condición de "fabricado" se produce a partir del lingote sin ninguna cantidad controlada de trabajo en frío o tratamiento térmico posterior. En consecuencia, existe una cantidad variable de endurecimiento por deformación dependiendo del espesor de la sección.

En el caso de las aleaciones de aluminio tratables térmicamente, las propiedades mecánicas se obtienen mediante un tratamiento térmico a una temperatura adecuada, manteniéndola el tiempo suficiente para permitir que el componente de aleación entre en solución sólida y, a continuación, se enfría para mantener el componente en solución. El metal se deja en un estado sobresaturado e inestable y luego se endurece por envejecimiento natural a temperatura ambiente o por envejecimiento artificial a una temperatura elevada.