¿En qué partes de los aviones se utilizan las aleaciones de aluminio?

El desarrollo de las aleaciones de aluminio siempre ha estado estrechamente vinculado a la aviación. Ya a principios del siglo XX, el avión de los hermanos Wright utilizaba una pieza fundida de Al-Cu-Mn para el cárter del motor. El descubrimiento del endurecimiento por envejecimiento en las aleaciones de Al-Cu-Mg en 1906 convirtió a las aleaciones de aluminio y cobre en materiales estructurales primarios viables para los fuselajes.

El desarrollo de las aleaciones para la aviación ha pasado por varias etapas. En la década de 1950, los principales objetivos eran reducir el peso y aumentar la rigidez y la resistencia específicas. Durante las décadas de 1960 y 1970, la atención se centró en la durabilidad y la tolerancia al daño, lo que dio lugar a los tratamientos T73 y T76 para las aleaciones de la serie 7xxx, la aleación 7050 y las aleaciones de alta pureza. El aumento de los precios del combustible impulsó una mayor reducción de peso en la década de los 80. Desde la década de los 90, el desarrollo ha combinado la reducción de peso con una mayor durabilidad, tolerancia al daño, resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión. Las chapas gruesas con baja tensión residual también permiten que grandes estructuras integrales sustituyan a los conjuntos formados por muchas piezas, lo que reduce el peso al tiempo que mejora la uniformidad.

Aleaciones de aluminio fundido para aeronaves

Las aeronaves modernas contienen aproximadamente entre 1.500 y 2.000 tipos de piezas fundidas de aleación de aluminio. Se seleccionan tres grupos básicos en función de las condiciones de servicio y la ubicación:

• Aleaciones de fundición de alta resistencia: Se trata principalmente de aleaciones de aluminio y cobre fabricadas mediante fundición en arena. Se utilizan para piezas del fuselaje, compartimentos del motor, asientos y sistemas de control, y a menudo pueden sustituir a las piezas forjadas a presión de aluminio.
• Aleaciones de fundición resistentes al calor: Materiales de Al-Cu-Ni altamente aleados que se utilizan cerca de motores y en sistemas de renovación de aire a temperaturas de entre 200 y 400 °C aproximadamente, donde es importante la resistencia a la deformación térmica.
• Aleaciones de fundición resistentes a la corrosión: Las aleaciones de Al-Mg combinan resistencia, ductilidad, tenacidad al impacto, resistencia a la fatiga y soldabilidad. Son adecuadas para estructuras de hidroaviones expuestas a entornos corrosivos.

Aleaciones de aluminio trabajadas para aeronaves

Entre los materiales forjados más utilizados en aviación se encuentran las aleaciones de Al-Cu de la serie 2xxx, las aleaciones de Al-Zn de la serie 7xxx y las aleaciones de Al-Li. Son habituales en revestimientos, alas, bastidores, vigas de suelo y otras estructuras portantes.

Aplicaciones típicas de las aleaciones de aluminio y cobre

La serie 2xxx fue la primera familia de aleaciones de aluminio tratables térmicamente que se adoptó de forma generalizada en la aviación.

Aplicaciones habituales de las aleaciones de Al-Zn

La serie comercial 7xxx incluye algunas de las aleaciones de aluminio forjado más resistentes. Estos materiales ofrecen una elevada resistencia específica y rigidez, buena resistencia a la corrosión y a los daños, y buena mecanizabilidad. A lo largo de más de 90 años, el desarrollo ha pasado de centrarse en la optimización de una única propiedad a buscar el equilibrio entre todas las prestaciones, al tiempo que las dimensiones de los productos han aumentado considerablemente. Entre las familias sucesivas se incluyen las aleaciones 7×75, 7×50/7010, 7055/7449 y 7136/7056.

Aplicaciones típicas de las aleaciones de Al-Li

El litio es el elemento metálico más ligero, y su solubilidad máxima en aluminio es de 4,2%. Añadir 1% de Li a una matriz de aleación de aluminio puede reducir la densidad en aproximadamente un 3% y aumentar el módulo de elasticidad entre un 5% y un 6%. En comparación con las aleaciones convencionales de alta resistencia de las series 2xxx y 7xxx, las aleaciones de Al-Li ofrecen baja densidad, alto módulo de elasticidad, alta resistencia específica y módulo específico, una baja tasa de propagación de grietas por fatiga y un buen comportamiento a altas y bajas temperaturas. En comparación con los materiales compuestos, también conservan ventajas en cuanto a resistencia al impacto, ductilidad y facilidad de reparación.

Otras aleaciones de aluminio utilizadas en la industria aeronáutica

Otras series también tienen funciones específicas. La fuente señala que los materiales 3003 y 5052 son habituales para depósitos, tuberías y piezas resistentes a la corrosión, y que el 5052 se utiliza para estructuras de revestimiento. Su tabla detallada de aplicaciones utiliza las designaciones chinas de aleaciones 5A02 y 5A05.