UNIDAD VI: ALEACIONES LIGERAS

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La Aeronave común de pasajeros con la terminología empleada en cada uno de sus componentes, así como el porcentaje de los materiales estructurales utilizados se puede observar en la figura 51:

[pic 4]

Figura 51 .Propiedades requeridas en diferentes zonas estructurales para una aeronave de pasajeros.[3]8

En los últimos años, la industria del aluminio ha canalizado sus esfuerzos en una fuerte competitividad para buscar alternativas de nuevos materiales ligeros y mejorar la relación resistencia-peso, un ejemplo de esto, son los compuestos orgánicos de fibra reforzada.

A medianos de lo 80’s, se pronosticó que el contenido de aluminio en una aeronave de pasajeros disminuiría de un 80% a menos del 50% en una década, asimismo, también se pronosticaron cambios drásticos para las aeronaves militares. Sin embargo, la utilización de los materiales compuestos han sido menores a lo esperado, por ejemplo, en la reciente aeronave Boeing 777 se utiliza el 70% de aleaciones de aluminio en su estructura comparado con 78-81% en aeronaves anteriores. La situación es similar en las aeronaves Europeas.

Sobre aleaciones ligeras el alumno será capaz de describir los aspectos más importantes del aluminio que son los siguientes :

ALUMINIO.

- Estado natural.

- Propiedades Físicas.

- Obtención.

- Características Químicas.

- Características Mecánicas.

- Aleaciones de aluminio forjadas.

- Nomenclatura.

- Clasificación de las aleaciones de forja.

- Aleaciones de aluminio alclar.

- Tratamiento térmico de aleaciones de aluminio.

- Tratamiento térmico de remaches de aleaciones de aluminio.

- Recocido.

- Aleaciones endurecidas por deformación .

- Tratamiento térmico de lo anterior.

- Propiedades de trabajo.

- Formas que se obtienen en el mercado.

- Usos.

ESTADO NATURAL.

El aluminio no se encuentra nativo en la naturaleza, pero en combinación abunda muchisimo. Llega a forma el 7.85% de la corteza terrestre.

Los principales minerales son:

- El oxido de aluminio o alumina Al2O3

- El ortohidroxido o hidrarginita Al(OH)3

- El pirohidroxido o bauxita Al2O5H4

- El motohidroxido o diásporo AlO2H

- El fluoruro doble de aluminio y sodio o alunita AlF3NuF

- El sulfato de aluminio y potasio o alunita KAl(SO4)2

PROPIEDADES FÍSICAS: Es un metal blanco, algo azulado, muy ligero, tenaz, dúctil y maleable, conduce bien el calor y la electricidad. Su densidad es 2.6 cuando esta recocido 2.7 en estado agrio o en presencia de impurezas (fierro-cobre). Clasifica al aluminio entre los metales más ligeros. Peso atómico 26.97, calor especifico 0.22 conductividad térmico es 36 por eso es muy utilizado para utensilios de cocina. La conductividad eléctrica es 60%. Su resistividad es de 2.82μΩ por cm. Su temperatura de fusión es de 650ºC.

OBTENCIÓN: Se obtiene por electrólisis de una mezcla de criolita y bauxita fundidos en un horno eléctrico.

Por el calor la criolita se disocia :

AlF3 3NaF = Alf3 + 3NaF.

y el fluoruro de aluminio deposita este metal en el cátado.

2AlF3 = 3F2 + 2Al.

al mismo tiempo la bauxita, por el calor pasa a oxido.

Al2O5H4 = 2h2O + Al2O3

Este oxido reacciona con el flúor que deja la criolita y da más fluoruro de aluminio.

Al2O3 + 3F2 = 2AlF3 + 3O.

El oxido reacciona con el carbón del electrodo y da CO.

3O + 3C = 3CO.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS.

La división del aluminio en categorías esta basada en la mayor o menor cantidad de impurezas que acompañan a este metal.

Las impurezas son:

- 1º grupo: El fierro, el silicio.

- 2º grupo: Carburos, sulfuros, cobre, zinc, estaño, sodio, nitrógeno, boro, titanio.

- 3º grupo: Aluminio.

Los electrodos y especialmente el ánodo es el principal causante de las impurezas en el aluminio. Los ánodos pueden estar hechos con coke de petróleo antracita o carbón de retorta. El alquitrán es el aglomerante o aglutinante.

Categorías de Aluminio:

- 1ª Metal de 99.5%, esto es que el total del fierro y silicio es 0.5%.

- 2ª Metal de 99% Fe Si 1%.

- 3ª Metal de 98 a 99% Fe, Si 2%.

CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS : Estas son variables con la acritud (trabajo enfrío), y se presenta bajo 2 aspectos.

a) Intermedia de fabricación, destruida por un recocido final.

b) Estado final de producto fabricado.

ESTADO INTERMEDIO : Bajo el primer aspecto, la utilización de acritudes elevadas de 200 a 300% presenta ventajas reales. Aumenta de una manera general el valor de las propiedades mecánicas depuse del recocido completo.

ESTADO FINAL : Bajo el segundo aspecto, la acritud esta lejos de ser recomendada y particularmente en aeronáutica. Parece no constituir un estado estable de la material y debe evitarse.

ALEACIONES DE ALUMINIO FORJADAS.

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