Manual Didactico i

M6 Materiales y hardware

Ed. 2 Rev. 00 Julio de 2010

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M 6 Materiales y hardware E F A V Escuela de Formación Aeronáutica Vilanova i la Geltrú

Edición 2



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DOCUMENTACIÓN RECOPILADA POR EL DEPARTAMENTO TÉCNICO DE LA EFAV

VILANOVA I LA GELTRÚ

2010



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Índice de Páginas Efectivas ÍNDICE DE PÁGINAS Pág.

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ÍNDICE DE PÁGINAS Pág.

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1 10/07/2010 51 10/07/2010 101 10/07/2010 2 10/07/2010 52 10/07/2010 102 10/07/2010 3 10/07/2010 53 10/07/2010 103 10/07/2010 4 10/07/2010 54 10/07/2010 104 10/07/2010 Índice General 5 10/07/2010 55 10/07/2010 105 10/07/2010 6 10/07/2010 56 10/07/2010 106 10/07/2010 7 10/07/2010 57 10/07/2010 107 10/07/2010 8 10/07/2010 58 10/07/2010 108 10/07/2010 Materiales 9 10/07/2010 59 10/07/2010 109 10/07/2010 10 10/07/2010 60 10/07/2010 110 10/07/2010

11 10/07/2010 Materiales no

Ferrosos 61 10/07/2010

111 10/07/2010

12 10/07/2010 62 10/07/2010 112 10/07/2010 13 10/07/2010 63 10/07/2010 113 10/07/2010 14 10/07/2010 64 10/07/2010 114 10/07/2010 Materiales ferrosos 15

10/07/2010 65

10/07/2010 115

10/07/2010

16 10/07/2010 66 10/07/2010 116 10/07/2010 17 10/07/2010 67 10/07/2010 117 10/07/2010 18 10/07/2010 68 10/07/2010 118 10/07/2010 19 10/07/2010 69 10/07/2010 119 10/07/2010 20 10/07/2010 70 10/07/2010 120 10/07/2010 21 10/07/2010 71 10/07/2010 121 10/07/2010 22 10/07/2010 72 10/07/2010 122 10/07/2010 23 10/07/2010 73 10/07/2010 123 10/07/2010 24 10/07/2010 74 10/07/2010 124 10/07/2010 25 10/07/2010 75 10/07/2010 125 10/07/2010 26 10/07/2010 76 10/07/2010 126 10/07/2010 27 10/07/2010 77 10/07/2010 127 10/07/2010 28 10/07/2010 78 10/07/2010 128 10/07/2010

29

10/07/2010 Materiales compuestos y no metálicos 79

10/07/2010

129

10/07/2010

30 10/07/2010 80 10/07/2010 130 10/07/2010 31 10/07/2010 81 10/07/2010 131 10/07/2010 32 10/07/2010 82 10/07/2010 132 10/07/2010 33 10/07/2010 83 10/07/2010 133 10/07/2010 34 10/07/2010 84 10/07/2010 134 10/07/2010 35 10/07/2010 85 10/07/2010 135 10/07/2010 36 10/07/2010 86 10/07/2010 136 10/07/2010 37 10/07/2010 87 10/07/2010 137 10/07/2010 38 10/07/2010 88 10/07/2010 138 10/07/2010 39 10/07/2010 89 10/07/2010 139 10/07/2010 40 10/07/2010 90 10/07/2010 140 10/07/2010 41 10/07/2010 91 10/07/2010 141 10/07/2010 42 10/07/2010 92 10/07/2010 142 10/07/2010 43 10/07/2010 93 10/07/2010 Corrosión 143 10/07/2010 44 10/07/2010 94 10/07/2010 144 10/07/2010 45 10/07/2010 95 10/07/2010 145 10/07/2010 46 10/07/2010 96 10/07/2010 146 10/07/2010 47 10/07/2010 97 10/07/2010 147 10/07/2010 48 10/07/2010 98 10/07/2010 148 10/07/2010 49 10/07/2010 99 10/07/2010 149 10/07/2010 50 10/07/2010 100 10/07/2010 150 10/07/2010



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151 10/07/2010 201 10/07/2010 251 10/07/2010 152 10/07/2010 202 10/07/2010 252 10/07/2010 153 10/07/2010 203 10/07/2010 253 10/07/2010 154 10/07/2010 204 10/07/2010 Transmisiones 254 10/07/2010 155 10/07/2010 205 10/07/2010 255 10/07/2010 156 10/07/2010 206 10/07/2010 256 10/07/2010 157 10/07/2010 207 10/07/2010 257 10/07/2010 158 10/07/2010 208 10/07/2010 258 10/07/2010 159 10/07/2010 209 10/07/2010 259 10/07/2010 160 10/07/2010 210 10/07/2010 260 10/07/2010 Dispositivos de Fijación 161

10/07/2010 211

10/07/2010 261

10/07/2010

162 10/07/2010 212 10/07/2010 Cables de mando 262 10/07/2010 163 10/07/2010 213 10/07/2010 263 10/07/2010

164 10/07/2010 Tuberías y

empalmes 21410/07/2010

264 10/07/2010

165 10/07/2010 215 10/07/2010 265 10/07/2010 166 10/07/2010 216 10/07/2010 266 10/07/2010 167 10/07/2010 217 10/07/2010 267 10/07/2010 168 10/07/2010 218 10/07/2010 268 10/07/2010 169 10/07/2010 219 10/07/2010 269 10/07/2010 170 10/07/2010 220 10/07/2010 270 10/07/2010 171 10/07/2010 221 10/07/2010 271 10/07/2010 172 10/07/2010 222 10/07/2010 272 10/07/2010 173 10/07/2010 223 10/07/2010 273 10/07/2010 174 10/07/2010 224 10/07/2010 274 10/07/2010 175 10/07/2010 225 10/07/2010 275 10/07/2010 176 10/07/2010 226 10/07/2010 276 10/07/2010 177 10/07/2010 227 10/07/2010 277 10/07/2010

178 10/07/2010

22810/07/2010 Cables electricos y

conectores 278 10/07/2010

179 10/07/2010 229 10/07/2010 279 10/07/2010 180 10/07/2010 230 10/07/2010 280 10/07/2010 181 10/07/2010 231 10/07/2010 281 10/07/2010 182 10/07/2010 Muelles y resortes 232 10/07/2010 282 10/07/2010 183 10/07/2010 233 10/07/2010 283 10/07/2010 184 10/07/2010 234 10/07/2010 284 10/07/2010 185 10/07/2010 235 10/07/2010 285 10/07/2010 186 10/07/2010 236 10/07/2010 286 10/07/2010 187 10/07/2010 237 10/07/2010 287 10/07/2010 188 10/07/2010 Cojinetes 238 10/07/2010 288 10/07/2010 189 10/07/2010 239 10/07/2010 289 10/07/2010 190 10/07/2010 240 10/07/2010 290 10/07/2010 191 10/07/2010 241 10/07/2010 291 10/07/2010 192 10/07/2010 242 10/07/2010 292 10/07/2010 193 10/07/2010 243 10/07/2010 293 10/07/2010 194 10/07/2010 244 10/07/2010 294 10/07/2010 195 10/07/2010 245 10/07/2010 196 10/07/2010 246 10/07/2010 197 10/07/2010 247 10/07/2010 198 10/07/2010 248 10/07/2010 199 10/07/2010 249 10/07/2010 200 10/07/2010 250 10/07/2010



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Indice CIENCIA DE LOS MATERIALES .................................................................................................................... 9

1. MATERIALES, MATERIALES AUXILIARES, MEDIOS AUXILIARES ....................................................................... 9 2 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ................................................................................................................ 10 3. TIPOS DE SOLICITACIONES Y PROPIEDADES MECÁNICAS................................................................................ 12

3.01 Tipos de solicitaciones......................................................................................................................... 12 3.02. Resistencia mecánica.......................................................................................................................... 12 3.03. Dureza ................................................................................................................................................ 14 3.04. Fragilidad........................................................................................................................................... 14

6.1 CARACTERÍSTICAS, PROPIEDADES E IDENTIFICACIÓN DE ALEACIONES DE ACERO UTILIZADAS NORMALMENTE EN AERONAVES.................................................................................... 15

Constitución de los metales ......................................................................................................................... 16 Enlace metálico ........................................................................................................................................... 16 Estados de agregación de los metales ......................................................................................................... 17 Aleaciones ................................................................................................................................................... 19 Obtención de arrabio (hierro bruto) ........................................................................................................... 23 Procedimientos para obtener acero ............................................................................................................ 27 Agentes aleantes del acero .......................................................................................................................... 35

6.1.2 TRATAMIENTO POR CALOR DE LOS METALES FERROSOS........................................................................... 37 1. Constitución estructural y diagrama hierro-carburo de hierro .............................................................. 38 2. Recocido ................................................................................................................................................. 40 3. Endurecimiento........................................................................................................................................ 42 4. Revenido .................................................................................................................................................. 44

6.1.3 CLASIFICACIÓN Y APLICACIÓN DE LOS ACEROS ....................................................................................... 46 1. Aceros de construcción............................................................................................................................ 46 2. Aceros de herramientas ........................................................................................................................... 48

6.1.4 ENSAYOS DE DUREZA, RESISTENCIA A LA TRACCIÓN, RESISTENCIA A LA FATIGA Y RESISTENCIA AL IMPACTO DE MATERIALES FERROSOS................................................................................................................. 50

1. Ensayos de taller ..................................................................................................................................... 50 2. Ensayos tecnológicos............................................................................................................................... 52

6.2 MATERIALES DE AERONAVES. NO FERROSOS............................................................................... 61 6.2.1 CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES .......................................................................................................... 61

1. Generalidades.......................................................................................................................................... 61 2. Metales no férreos, pesados .................................................................................................................... 62 2.1 Cobre ..................................................................................................................................................... 62 2.2. Cinc ...................................................................................................................................................... 64 2.3 Estaño.................................................................................................................................................... 64 2.4 Plomo..................................................................................................................................................... 65 2.5 Níquel .................................................................................................................................................... 65 3. Metales ligeros ........................................................................................................................................ 65 3.1 Aluminio ................................................................................................................................................ 65 3.2 Magnesio ............................................................................................................................................... 67 3.3 Berilio.................................................................................................................................................... 67 3.4 Titanio ................................................................................................................................................... 67

6.2.2 IDENTIFICACIÓN DE METALES NO FERROSOS UTILIZADOS NORMALMENTE EN AERONAVES ...................... 69 El aluminio y sus aleaciones ....................................................................................................................... 69 El magnesio y sus aleaciones ...................................................................................................................... 71 Titanio y sus aleaciones............................................................................................................................... 72 Aleaciones Alfa............................................................................................................................................ 72 Aleaciones Beta ........................................................................................................................................... 73

6.2.3 TRATAMIENTO TÉRMICO.................................................................................................................. 74 Tratamiento térmico de solución................................................................................................................. 74 Tratamiento térmico de precipitación ......................................................................................................... 75



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Recocido ...................................................................................................................................................... 75 Aleaciones no tratables térmicamente......................................................................................................... 76 Identificación de los tratamientos térmicos................................................................................................. 76 Repetición del tratamiento térmico ............................................................................................................. 77 Endurecido forzado ..................................................................................................................................... 77 Designaciones de dureza............................................................................................................................. 77

6.2.4 ENSAYOS DE DUREZA, RESISTENCIA A LA TRACCIÓN, RESISTENCIA A LA FATIGA Y RESISTENCIA AL IMPACTO DE METALES NO FERROSOS................................................................................................................. 78

6.3. MATERIALES DE AERONAVES MATERIALES COMPUESTOS Y NO METALICOS................ 79 6.3.1. MATERIALES COMPUESTOS Y NO METÁLICOS DISTINTOS DE LA MADERA Y LOS MATERIALES TEXTILES.. 79 6.3.1.A CARACTERÍSTICAS, PROPIEDADES E IDENTIFICACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS Y NO METÁLICOS, DISTINTOS DE LA MADERA, DE USO COMÚN EN AERONAVES.............................................................................. 79

1. Plásticos .................................................................................................................................................. 79 Usos de los plásticos ................................................................................................................................... 81 2. MATERIALES COMPUESTOS ............................................................................................................... 82 2.1. ¿Qué es una estructura compuesta?..................................................................................................... 82 3. PLASTICOS REFORZADOS, COMPOSITES........................................................................................ 84 4.1.4. Boro ................................................................................................................................................... 96 4.1.5. Cerámicos.......................................................................................................................................... 96

6.3.2 SELLANTES Y AGENTES ADHESIVOS ......................................................................................................... 98 Clases de sellantes....................................................................................................................................... 98 Reparación del sellante ............................................................................................................................... 99

6.3.3 DETECCIÓN DE DEFECTOS Y DETERIOROS EN MATERIALES COMPUESTOS Y NO METÁLICOS.................... 100 Calibración y reparación .......................................................................................................................... 100 Clasificación de los daños......................................................................................................................... 100 Tipos de daño ............................................................................................................................................ 100 Metodología en la inspección.................................................................................................................... 101

REPARACIONES DE MATERIALES COMPUESTOS Y NO METÁLICOS .................................................................... 104 Reparación de las estructuras laminadas con fibra de vidrio ................................................................... 104 Reparaciones específicas en estructuras laminadas.................................................................................. 107

6.3.4 ESTRUCTURAS EN MADERA .................................................................................................................... 110 Inspección de la estructura de madera...................................................................................................... 110 Reparación de la estructura de un avión de madera................................................................................. 111 Orientación de la veta ............................................................................................................................... 115

6.3.5 REVESTIMIENTOS DE MATERIAL TEXTIL ................................................................................................. 128 Aviones entelados ...................................................................................................................................... 128

6.3.6 REVESTIMIENTOS DE MATERIAL TEXTIL ................................................................................................. 133 PROCESO CECONITE ............................................................................................................................. 133 Proceso...................................................................................................................................................... 134 Acabado Estándar ..................................................................................................................................... 138 Acabado alternativo .................................................................................................................................. 139 Reparaciones típicas ................................................................................................................................. 140 Comprobación de la tensión una vez concluido el trabajo........................................................................ 142

6.4 CORROSION.............................................................................................................................................. 143 6.4.1 FUNDAMENTOS QUÍMICOS ...................................................................................................................... 143

OXIDACION ............................................................................................................................................. 143 CORROSION............................................................................................................................................. 143

6.4.2 TIPOS DE CORROSIÓN Y SU IDENTIFICACIÓN ........................................................................................... 145 Tipos de Corrosión .................................................................................................................................... 145 Identificación de la Corrosión................................................................................................................... 151 Causas de la corrosión.............................................................................................................................. 153 Tipos de materiales, susceptibilidad a la corrosión .................................................................................. 154

6.5 DISPOSITIVOS DE FIJACIÓN................................................................................................................ 161 6.5.1. TORNILLOS ROSCADOS .......................................................................................................................... 163

Nomenclatura de tornillos y de tuercas..................................................................................................... 164



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Formas de roscas ...................................................................................................................................... 168 Dimensiones de las roscas, códigos de designación ................................................................................. 169 Tolerancias de roscas estándar................................................................................................................. 170

6.5.2 PERNOS, ESPÁRRAGOS Y TORNILLOS ...................................................................................................... 171 STANDARD AIRCRAFT BOLTS ............................................................................................................... 171

6.5.3 DISPOSITIVOS DE BLOQUEO .................................................................................................................... 183 PINS .......................................................................................................................................................... 183 WASHERS ................................................................................................................................................. 184 Safety Wiring ............................................................................................................................................. 185 DISPOSITIVOS DE AFLOJAMIENTO RÁPIDO...................................................................................... 190 HOLE REPAIR HARDWARE.................................................................................................................... 193

6.5.4 REMACHES DE AERONAVES .................................................................................................................... 195 Especificaciones ........................................................................................................................................ 195 Tipos de remaches ..................................................................................................................................... 195 REMACHES ESPECIALES ....................................................................................................................... 202 FIJACIONES ESPECIALES...................................................................................................................... 209

6.6 TUBERÍAS Y EMPALMES ...................................................................................................................... 214 1. Materiales.............................................................................................................................................. 214 2. Designación del Tamaño ....................................................................................................................... 215

MÉTODOS DE EMPALME DE TUBERÍAS RÍGIDAS .............................................................................................. 216 TUBERÍAS DE FLUIDOS FLEXIBLES .................................................................................................................. 220

Racores de Tuberías de Fluidos ................................................................................................................ 224 6.7 MUELLES Y RESORTES......................................................................................................................... 232

EL DISEÑO DE RESORTES ................................................................................................................................. 232 HELICE CILINDRICA. ............................................................................................................................. 232 DESARROLLO DE LA HELICE ............................................................................................................... 232 TIPOS DE RESORTE................................................................................................................................ 234

6.8 COJINETES................................................................................................................................................ 238 Función de los cojinetes ............................................................................................................................ 238 COJINETES DE DESLIZAMIENTO ......................................................................................................... 239 Tipos de cojinetes y denominaciones......................................................................................................... 239 1. Cojinetes lisos................................................................................................................................ 239 Ajuste perfecto ........................................................................................................................................ 240 2. Bujes ............................................................................................................................................... 240 3. Medios cojinetes de empuje ........................................................................................................ 240 COJINETES DE RODADURA .............................................................................................................. 241 DESIGNACION DE RODAMIENTOS ...................................................................................................... 243

MATERIALES PARA COJINETES ........................................................................................................................ 250 6.9 TRANSMISIONES ..................................................................................................................................... 254

6.9.1 TIPOS DE ENGRANAJES Y SUS APLICACIONES.......................................................................................... 255 6.9.2 SISTEMA DE ENGRANAJES....................................................................................................................... 256

RUEDAS DENTADAS ............................................................................................................................... 256 6.9.3 CORREAS Y POLEAS, CADENAS Y RUEDAS DENTADAS............................................................................. 259

SISTEMA DE POLEAS Y CORREAS. ....................................................................................................... 259 SISTEMA DE CADENAS Y PIÑONES ...................................................................................................... 260 SISTEMA DE RUEDAS DE FRICCIÓN ................................................................................................... 261

6.10 CABLES DE MANDO.............................................................................................................................. 262 6.10.1 TIPOS DE CABLES.................................................................................................................................. 262

ALAMBRES ............................................................................................................................................... 262 CABLES..................................................................................................................................................... 262

6.10.2 HERRAJES, TENSORES Y DISPOSITIVOS.................................................................................................. 266 TENSORES................................................................................................................................................ 268

6.10.3 POLEAS Y COMPONENTES DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN POR CABLE .................................................. 270



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6.10.4. BOWDEN CABLES ................................................................................................................................ 272 6.10.5 SISTEMAS DE MANDO FLEXIBLE ........................................................................................................... 276

6.11 CABLES ELÉCTRICOS Y CONECTORES......................................................................................... 278 CONDUCTORES EN EL AVION .............................................................................................................. 278

6.11.1 TIPOS DE CABLES, ESTRUCTURA Y CARACTERÍSTICAS .......................................................................... 280 6.11.2 CABLES DE ALTA TENSIÓN Y COAXIALES.............................................................................................. 287

Justificación de la Alta Tensión................................................................................................................. 287 Clasificación de líneas de Alta Tensión..................................................................................................... 287 Cables coaxiales........................................................................................................................................ 290

6.11.3 ENGARZADO A PRESIÓN........................................................................................................................ 292 6.11.4 TIPOS DE CONECTORES, PATILLAS, ENCHUFES, CASQUILLOS, AISLANTES, INTENSIDADES Y TENSIONES NOMINALES, ACOPLAMIENTOS, CÓDIGOS DE IDENTIFICACIÓN ......................................................................... 294



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Ciencia de los materiales 1. Materiales, materiales auxiliares, medios auxiliares El que como técnico profesional (fig. 1), trabaja con herramientas, dispositivos y máquinas, los construye o repara, debe conocer los materiales que se emplean en la industria del metal. La naturaleza suministra sustancias, por ejemplo, minerales, carbón, petróleo y madera. Estas sustancias reciben el nombre de: Materias primas Después de someter estas sustancias a varios procesos se obtienen, por ejemplo, acero, fundición de hierro, aleaciones de cobre, plásticos y madera para construcción. Estos productos se llaman:

Materiales Durante la elaboración, de las materias primas para obtener materiales y su ulterior transformación en piezas, se usan medios refrigerantes, lubricantes, de afilado y pulido, etc. Los materiales que son indispensables para los procesos de elaboración o transformación, pero que no aparecen en el producto terminado se designan como: Materiales auxiliares Además, para los procesos de transformación son necesarios los medios auxiliares (que aportan energía).

Tabla 1: Proceso de conversión de las materias primas en materiales y en piezas.

Materia prima Materiales y medios auxiliares Material Materiales y

medios auxiliares Pieza Mineral de hierro

Corriente eléctrica Coque Aire

Chapa embut. Prof.

Corriente eléctrica Aceite Refrigerantes

Guardabarros de vehículo

Tronco de árbol

Corriente eléctrica Aceite Calor

Vigas, tablas

Corriente eléctrica Cola Calor

Mesa, silla

Carbón Petróleo Caliza

Corriente eléctrica Calor Presión

Plásticos granulados

Corriente eléctrica Calor Presión

Utensilios de dibujo

Fig 1. Soldando en el taller de aprendizaje

Material. Aux/ medios aux. Lubricantes Soldadura Refrigerantes Presión Pulimentadores Electricidad Endurecedores Calor Fig. 2 Materiales y medios auxiliares



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2 Propiedades de los materiales De la diversidad de materiales disponibles debe elegirse, en cada caso el más adecuado a la aplicación correspondiente (fig. 4). Los materiales se juzgan por sus propiedades físicas, tecnológicas y químicas.

Fig 4. Aplicación de chapa de acero de alta resistencia.

Acero

Aceros de construcción y

para herramientas

Metales ferrosos

Materiales fundidos

Fundición de hierro, acero

moldeado

Metales

Metales pesados

Plomo, cobre

Metales no ferrosos

Metales ligeros

Aluminio, magnesio

Materiales

Materiales compuestos

Metal duro, metales

sinterizados

Materiales naturales

Amianto, cuero

Materiales no metálicos

Materiales artificiales

Plásticos



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Propiedades físicas

Importantes para el

uso

Densidad Resistencia mecánica

Elasticidad Dureza

Punto de fusión Conductividad

térmica Conductividad

eléctrica

Propiedades de los materiales

Propiedades tecnológicas

Importantes para la fabricación

Colabilidad Forjabilidad

Maquinabilidad Aptitud al soldado

Aptitud al encolado Soldabilidad

Propiedades químicas

Resistencia a la corrosión

Aleabilidad Combustibilidad

Propiedades venenosas

Inatacable por bacterias

Importantes para la fabricación y el uso

Fig 5. Cuadro sinóptico de las propiedades de los materiales

Material Propiedades físicas Propiedades tecnológicas Propiedades químicas

Cobre (fig. 8) Buena conductividad térmica

Buena conformabilidad sin arranque de virutas por doblado y plegado; buena soldabilidad.

Resistencia a la corrosión.

Acero especial (fig. 7)

Resistencia mec. Elasticidad. Dureza

Buena conformidad sin arranque de virutas por prensado y estampado; aptitud al pulimento.

Resistencia a la corrosión, inatacable por bacterias

Plástico (fig. 6) Resistencia mec. Elasticidad. Baja densidad

Elaborable sin arranque de virutas por hilado, estirado y tejido.

Resistencia a la intemperie y a la oxidación.

Aleación de aluminio

Resistencia mec. Resistencia a fatiga. Baja densidad

Buena conformidad con arranque de virutas por fresado, torneado y taladrado

Resistencia a la corrosión.

Tabla 2: Ejemplos de propiedades de los materiales

Fig 6. Cable para remolque, plástico. Fig 7. Utensilios de cocina, acero Fig. 8. Cable de cobre



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Ti

po d

e so

licita

ción

Tracción

Alargamiento

Compresión

Acortamiento

Flexión

Flexión

Cizallado

Corte

Pandeo

Pandeo

Torsión

Torcedura

Eje

mpl

os

Cables Cadenas Tornillos

Cojinetes

Árboles Estructuras de puentes Ejes

Remaches Tornillos Pernos Pasadores

Columnas Vástagos de émbolos Clavos

Arboles Brocas Barras de torsión

Tabla 3: Tipos de solicitaciones y ejemplos

3. Tipos de solicitaciones y propiedades mecánicas 3.01 Tipos de solicitaciones Según la aplicación de que se trate, los materiales de las máquinas, aparatos y herramientas están expuestos a solicitaciones diferentes. Se distinguen seis tipos de soÍicitaciones. En lo referente a la capacidad para admitir estos tipos de solicitaciones tiene importancia, en primer lugar, una propiedad: la resistencia mecánica. 3.02. Resistencia mecánica Se entiende por resistencia mecánica de un material, su resistencia a deformarse cuando está sometido a la acción de una fuerza exterior.

Resistencia mecánica Símbolos de las magnitudes: s, t Símbolo de la unidad: N / mm2.

s Resistencia mecánica en N/mm2

AF

=σ F Fuerza en N

A Superficie en mm2

Según como actúa la fuerza esta resistencia se llama:

Resistencia a la tracción (en el caso de solicitación a tracción). Resistencia a la compresión (en el caso de solicitación a compresión). Resistencia a la flexión (en el caso de solicitación a flexión). Resistencia a la cortadura (en el caso de empuje y giro).

Para determinar estas resistencias se cargan piezas hasta la rotura con el tipo de solicitación correspondiente a cada caso. Esto se hace en máquinas para ensayos (ver 14).



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El valor de la resistencia se obtiene dividiendo la mayor fuerza que puede admitir un material, sin resultar destruido, por la superficie solicitada de la pieza. Como símbolos de las resistencias se emplean letras griegas minúsculas. Las resistencias a la tracción, a la compresión y a la flexión se designan con s (sigma) y la resistencia a la cortadura con t (tau). En la transformación de los metales un tipo de resistencia importante es la resistencia a la tracción.

El ensayo muestra que: Aceros diferentes con la misma sección transversal se rompen por la acción de fuerzas diferentes. Tienen, por tanto, resistencias a la tracción diferentes. Resistencia a la tracción del acero de construcción ordinario St 37.

22 400360mm

Nmm

NL=σ

Fig 9. Solicitación mecánica excesiva

Ensayo 1: Resistencia a la tracción de varios aceros Disposición: Ejecución: La caja de chapa se cuelga en cada caso de: Un alambre de atar 1 DIN 17 140 Un alambre de acero 1 DIN 17 223 Se carga la caja añadiendo pesas (de 1 o 2 kg.) hasta que se produzca la rotura del alambre Resultado

Material Fuerza rot. F en N

Alam. Atar DIN 17 140 400

Alam. Acero DIN 17 223 1820



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3.03. Dureza En el caso de una solicitación por desgaste debido a rozamiento por deslizamiento o por rodadura, por ejemplo, en el caso de cojinetes o de herramientas de corte de cualquier clase, hay otra propiedad importante, que es la dureza. Por dureza se entiende la resistencia de un material contra la penetración de otro material. El material más duro es el diamante. Para todos los materiales es válida la regla: el material de mayor dureza raya a todos los materiales de menor dureza. Ensayo 2: Dureza de varios materiales Ejecución: Se oprime una bola de acero de 10 sucesivamente contra chapas de acero de construcción y de plomo. Fuerza de compresión F=1000 N Resultado: Se obtienen huellas de distinta profundidad.

El ensayo muestra que: Del tamaño de la impresión se puede deducir la dureza (ver 14). 3.04. Fragilidad Se entiende por fragilidad la propiedad, de un material, de romperse bajo una carga, sin deformarse previamente de forma significativa. Ensayo 3: Fragilidad de varios materiales Ejecución: Se doblan en ángulo recto una varilla de soldadura y otra de madera y se situan en el proyector de luz diurna. Resultado: La varilla de madera está rota y la de acero no lo está

El ensayo muestra que: Materiales diferentes poseen distinta fragilidad. La fragilidad no es una magnitud física. El hierro colado, el vidrio, y la órcelana son materiales particularmente frágiles. Lo contrario de la fragilidad es la tenacidad.



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6.1 Características, propiedades e identificación de aleaciones de acero utilizadas normalmente en aeronaves. Unos 40 materiales metálicos fundamentales son extraordinariaente importantes.

Figura 1. Los metales en el sistema periódico de los elementos

Los metales se diferencian de otros materiales por las siguientes propiedades:

buena conductividad eléctrica y térmica, brillo metálico, son sólidos a 20 °C (excepción: el mercurio), son deformables, son opacos y estancos a los líquidos y a los gases.

Fig 2. Estructura reticular metálica de una punta de wolframio (aumento 500.000:1)



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Constitución de los metales

Los metales, como todos los materiales, están constituidos por áto-mos. Pero la disposición y la cantidad de átomos son diferentes: Mientras que los átomos de muchos materiales no metálicos están dispuestos desordenadamente, los metales poseen una constitución atómica ordenada (fig. 2). La disposición desordenada de los átomos de muchos materiales no metálicos se llama amorfa.' La disposición ordenada de los átomos dedos metales se llama cristalina. Se puede admitir que los átomos tienen forma esférica y que están ordenados en un retículo espacial (fig. 3). La disposición cristalina de los átomos no es la misma para todos los

metales. El retículo espacial puede corresponder a varios sistemas geométricos. Su unidad más pequeña es la celda unitaria (fig. 4). Para facilitar la comprensión, los átomos en la celda unitaria se suelen representar como puntos.

Figura 4. Disposición de celdas unitarias metálicas Enlace metálico Los metales se diferencian de los materiales no metálicos, aparte su estructura reticular, por la forma de enlace de sus átomos. En los átomos metálicos los electrones de la capa externa no están liados a ningún lugar determinado. Se desplazan como nubes de electrones entre las celdas unitarias, pero con sus propias fuerzas no pueden abandonar el conjunto metálico (fig. 6).

Fig 3. Disposición cristalina y

amorfa de los átomos

Fig 5. Representación del enlace metálico



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En la red atómica predomina la carga positiva del núcleo. Los conjuntos atómicos reciben el nombre de iones metálicos. Las fuerzas de atracción (fuerzas de enlace) entre los iones positivos metálicos y los electrones negativos mantienen reunido al retículo metálico. Los iones metálicos oscilan, dependiendo de la temperatura, más o menos alrededor de su posición de reposo. Este tipo de unión se llama enlace metálico (fig. 5). Estados de agregación de los metales Los materiales metálicos, según su temperatura, se presentan en esdo sólido, liquido o gaseoso. Los distintos estados se llaman estados de agregación. En la tabla 1 están representados los distintos posibles estados de agregación, tomando como ejemplo el cinc. El proceso de enfriamiento de un metal fundido permite explicar bien la constitución típica de los metales. Como aclaración es útil un ensayo de enfriamiento de un material no metálico, que se comporte como un metal. Al enfriarse un metal fundido y acercarse a su punto de solidificación se inicia bruscamente el proceso de cristalización (fig. 7).

Tabla 1: Estados de agregación del cinc Estado Temperatura Aclaraciones

20 ºC

Las fuerzas de enlace de los iones metálicos y de los electrones mantienen la cohesión de la estructura reticular. El material es un sólido.

420 ºC

La energía aportada obliga a los iones metálicos a oscilar. Se superan parcialmente las fuerzas de enlace; la estructura cristalina se rompe. El material se funde y se convierte en un líquido.

920 ºC

Al aumentar la energía aportada las oscilaciones se hacen tan fuertes que los iones metálicos se liberan del enlace líquido. El metal se vaporiza. El gas es eléctricamente neutro, ya que la trayectoria de los electrones alrededor de los núcleos atómicos se invierte.

15000 ºC 20000 ºC

Al continuar el calentamiento se desprenden electrones de los átomos gaseosos. Los átomos gaseosos se convierten en iones gaseosos. Este cuarto estado de agregación se llama plasma. Es conductor de la electricidad (Ejemplo: calentamiento del aire al entrar una cápsula espacial en la atmósfera terrestre).

Fig 6. Electrones en el retículo metálico



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Ensayo 1: Comportamiento de un material fundido durante su enfriamiento. Ejecución: Se funde benzofenona entre dos platinas de vidrio. Después se colocan los vidrios en el proyector de luz diurna. Resultado: Al descender la temperatura se forman cristalitas en el material fundido transparente. Crecen hasta chocar unas con otras. Las oscilaciones de los iones metálicos se debilitan, y las fuerzas de atracción entre los electrones y los iones metálicos se acentúan. En varios puntos se forman núcleos cristalinos. Pueden ser núcleos propios o núcleos que cristalizan alrededor de las impurezas del material fundido. Al avanzar la cristalización llega pronto un momento en que los cristales vecinos se encuentran unos con otros. Aquí termina el proceso de cristalización. Las formas surgidas reciben el nombre de cristalitas o granos, y las líneas de contacto se llaman límites de granos (fig. 21). El tamaño de los granos depende de la velocidad de enfriamiento (temperatura del entorno). Un enfriamiento rápido produce granos pequeños; y un enfria-miento lento, granos gruesos. Esto se explica por el comportamiento térmico de los líquidos. Cuando se enfría un material fundido la operación no se realiza uniformemente. El líquido posee diferencias diminutas de temperatura en todo su seno. Los núcleos se forman en los puntos que están a temperaturas más bajas. Cuando el enfriamiento es rápido se forman muchos núcleos de

cristalización, que al crecer chocan pronto con los núcleos vecinos. Cuando el enfriamiento es lento se forman menos núcleos y los granos resultan más grandes. Durante la formación de los cristales se desprende calor (se dice que se trata de una reacción exotérmica), que se opone al enfriamiento. La cantidad de calor de la reacción exotérmica y la cantidad de calor que se pierde por cesión al exterior se mantienen en equilibrio, en el caso de los metales puros, hasta que todo el material fundido ha solidificado.

Fig 7. Curva de enfriamiento de un metal puro.

Fig 8. Curva de enfriamiento de una

aleación.



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La temperatura permanece constante desde el principio hasta el final de la solidificación de los metales puros, ya que durante el periodo de enfriamiento sólo se forma una estructura reticular. Por ello se dice que los metales puros poseen un punto de detención. En una aleación (ver 4) la curva de enfriamiento es diferente (fig. 8). Al comenzar la solidificación desciende la temperatura, porque al formarse los cristales se desprende menos calor del que es cedido al exterior. Por lo tanto, en el caso de aleaciones se habla de márgenes de detención. Estos márgenes dependen de la proporción en que están mezclados los componentes de la aleación. Para una composición determinada se reduce el márgen de detención a un punto de detención. Las aleaciones de esta composición se llaman eutécticas.

Aleaciones La mayoría de los metales no se emplean puros en la industria sino aleados (fig. 12). Por alear se entiende mezclar dos o más metales, o metales y no metales, en estado líquido:

Fig 9. Formación de núcleos en un metal fundido.

Figura 10. Formación de granos gruesos y finos según la velocidad de enfriamiento.

Figura 11. E el límite de los granos se enfrentan los

retículos angularmente.

Fig 12. Válvula de conexión a manguera, de Cu Sn 5 Zn Pb

Tabla 2: Ejemplos de aplicaciones de aleaciones Variación de las propiedades Aplicaciones Aumento de la dureza y de la resistencia mecánica.

Herramientas (Fig. 13)

Fabricación de acero antimagnético resistente a la corrosión.

Cajas de reloj

Descenso del punto de fusión: Cadmio: 321 ºC Bismuto: 271 ºC Sueldas blandas 74 ºC

Contacto fusible de extintores de incendio. (Fig. 15)



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Alear es un artificio con el que se pueden modificar las propiedades de los materiales.

En estado líquido la mayoría de los metales son completamente miscibles. Durante la solidificación esta situación puede variar esencialmente. Se distinguen tres tipos importantes de aleaciones:

1. Completamente solubles en estado liquido y completamente insolubles en estado sólido

Durante el enfriamiento precipitan cristales puros del componente «A» y el componente «B» (fig. 18). Durante el proceso de enfriamiento varía continuamente la composición del material fundido hasta que éste solidifica como eutéctico. Se compone de una mezcla de cristales A y B y se llama aleación mezcla de cristales. Ejemplos:

Aleaciones cobre-silicio. Estaño para sueldas (aleaciones estaño-plomo). Plomo duro (aleaciones plomo-antimonio). Hierro colado (hierro y grafito).

2. Solubilidad cómpleta en estado liquido y solubilidad completa en estado

sólido Durante el enfriamiento precipitan cristales formados por mezcla de los componentes A y B (fig. 16). Después de la solidificación la aleación está formada por una mezcla uniforme de cristales. Recibe el nombre de aleación de cristales mezcla.

Aleaciones cobre-oro. Aleaciones cobre-níquel. Aleaciones hierro-níquel.

Figura 16. Curvas de enfriamiento de aleaciones

Cu-Ni. Figura 17. Curvas de enfriamiento de aleaciones

Fe-C.

Fig. 13. Herramienta de acero aleado con cromo.

Fig. 15. Contacto fusible de un extintor de incendios (punto de fusión 74 ºC).



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3. Solubilidad completa en estado líquido y solubilidad parcial en estado sólido.

Del material fundido precipitan inicialmente cristales mezcla (fig. 17). Al descender la temperatura disminuye el poder disolvente de uno o de ambos componentes. La aleación, al terminar la solidificación está formada, según su composición, por cristales heterogéneos. Se llama también aleación de cristales mezcla. Ejemplos:

Aleaciones aluminio-cobre. Aleaciones cobre-berilio. Aceros al carbono (acero para herramientas).

En el caso de aleaciones de cristales mezcla, según la constitución del retículo cristalino se distingue entre:

Aleaciones por sustitución cristalina Aleaciones por inserción cristalina

Para la formación de una aleación por sustitución cristalina es preciso que se cumplan las siguientes condiciones:

Diámetro de los iones aproximadamente igual, Igual estructura cristalina de los componentes de la aleación.

Pequeñas diferencias de tamaño dificultan los movimientos en la estructura cristalina y aumentan la resistencia.

Fig. 19. Resumen de los tipos de aleación

Una aleación por inserción cristalina se produce cuando los diámetros atómicos de los componentes son tan diferentes, que los átomos más pequeños (preferentemente no metálicos) pueden insertarse entre las celdas unitarias del otro material. Debido a la inserción de los átomos extraños se producen tensiones reticulares, que se réflejan en una mayor dureza y en un aumento de la resistencia mecánica, como por ejemplo, en el caso de una aleación hierro-carbono.

Fig. 18. Curas de enfriamiento de aleaciones Pb-Bi.



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Fig. 20. Retículo espacial de una aleación por sustitución cristalina.

Fig. 21. Retículo espacial de una aleación por inserción cristalina.

Fig. 22. Muestra pulida de una aleación cobre-berilio con 2,5 % de Be. (aumento

1:800).



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Obtención de arrabio (hierro bruto) 1.Mineral de hierro El hierro se presenta en la naturaleza combinado químicamente con el oxígeno (óxido de hierro). Además el mineral de hierro contiene en combinación: azufre, fósforo, silicio y manganeso. Estos materiales se llaman acompañantes del hierro. Según su proporción y composición pueden tener un efecto positivo o negativo en las propiedades de los materiales férreos. Además, los minerales contienen constituyentes tales como cal, sílice, arcilla y magnesia. Estas impurezas se llaman ganga. A partir de ellas se forma, durante el proceso de fusión una escoria que contiene materiales no metálicos.

Fig 2. Batería de coque con su torre de carbón

Tabla 1: Principales minerales de hierro

Nombre Fórmula química Contenido en hierro en %

Magnetita Fe3O4 60 ----- 70 Hematites roja Fe2O3 40 ----- 60 Siderita FeCO3 30 ----- 40

Después de su extracción es preciso proceder a preparar los minerales. La finalidad consiste en separar los materiales acompañantes perjudiciales tales como arcilla suelta, sílice, azufre y fósforo, y en disminuir su tamaño hasta un grano apropiado (6 mm a 35 mm) para su elaboración uIterior.

Fig 1. Instalación de hornos altos

Extracción mineral Preparación mineral Reducción óxidos metálicos

Fusión del mineral

Hierro bruto gris

Hierro bruto

blanco Escoria



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2. Horno alto y proceso del horno alto En el horno alto se elimina el oxígeno de los minerales por reducción con carbono, y se separa la ganga por fusión, obteniéndose el arra-bio (hierro bruto). Los dos procesos principales del horno alto son la reducción y la fusión. El horno alto se carga sucesivamente con una mezcla de minerales, caliza, sílice y coque. El mineral, la caliza y la sílice constituyen el lecho de fusión. El coque se emplea como combustible. El aire necesario para la combustión se calienta a 1000 °C y se sopla con una sobrepresión de 2 bar.

Los minerales de hierro son combinaciones químicas del hierro con otros elementos, fundamentalmente con oxígeno. Para des-componer estas combinaciones hace falta un medio reductor y gran cantidad de energía. Por ello el coque tiene dos misiones:

aporta carbono como medio reductor.

aporta energía para la combustión. En el horno alto hay movimiento en dos sentidos (fig. 4):

las capas de lecho de fusión y coque pasan por la cuba hacia abajo.

los gases producto de la combustión

del coque y parte del aire caliente soplado circulan hacia arriba.

Los gases ascendentes calientan la columna de coque y mineral, y el óxido de carbono gaseoso extrae el oxígeno del mineral de hierro. Al mismo tiempo el mineral de hierro absorbe carbono. El carbono absorbido rebaja el punto de fusión del mineral desde 1600 °C a 1200 °C. Se inicia el proceso de fusión, el hierro bruto líquido comienza a descender goteando y se reune en el crisol. La ganga, que es más ligera, se convierte en escoria líquida y flota sobre el hierro. Mediante adiciones proporcionadas (principalmente de caliza) se evita la combinación química de la escoria con el hierro. La escoria que va cayendo puede escapar permanentemente por una escoriera abierta. El hierro bruto líquido se extrae por la piquera a intervalos determinados (fig. 5).

Fig 3. Representación esquemática de un horno alto

Fig 4. Sentidos de los movimientos en el horno alto

Fig 5. Picada de un horno alto



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La escoria solidificada se tritura y se emplea en construcción. Los gases producidos (gases de tragante) se reúnen, se limpian y se emplean como combustible en las instalaciones siderúrgicas. El mineral tarda en atravesar el horno, por término medio, de 8 a 10 horas. Procesos químicos del horno alto Reducción del mineral a hierro elemental:

Reducción indirecta (reducción con monóxido de carbono).

Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2 FeO + CO Fe + CO2

Reducción directa (reducción con carbono)

3C + Fe2O3 2Fe + 3CO

Carburación, mediante CO y C

3 Fe + 2 CO Fe3C + CO2 3Fe + C Fe3C

El manganeso, silicio y fósforo están contenidos en el mineral en forma de óxidos. El carbono los reduce directamente y son absorbidos en forma pura por el hierro. El fósforo se reduce por completo, el manganeso en gran medida y el silicio sólo se reduce a altas temperaturas. Por consiguiente, según la temperatura se obtiene:

hierro gris, rico en silicio, o

hierro blanco, bajo en silicio y alto en manganeso. 3 Productos del horno alto El hierro bruto líquido contiene de 3,5 % a 4,5 % de carbono, cantidades variables de manganeso y silicio, y además azufre procedente del coque. Según el color de la fractura, recién obtenida, se distingue entre hierro blanco y hierro gris. El hierro bruto destinado a la fabricación de acero suele transportarse en grandes recipientes (fig. 6) desde el horno alto hasta la acería, situada en las proximidades. En ella se reúne en mezcladores, de donde se va retirando con arreglo a las necesidades (fig. 9). Fig. 6. Transporte de arrabio líquido



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El hierro bruto destinado a obtener hierro colado se funde en moldes planos, se lo deja solidificar y se transporta en forma de lingotes de fundición (figs. 7 y 8) a su lugar de destino.

Figura 7. Colada de lingotes de arrabio

Figura 8. Lingotes de arrabio después de su enfriamiento.

Figura 9. Llenado de un mezclador de arrabio líquido.

MnO + C Mn + CO SiO2 + 2C Si + 2CO P2O5 + 5C 2P + 5CO

Tabla 2: Propiedades de los hierros brutos gris y blanco

Designación Superficie de fractura Elementos

acompañantes del hierro

Estado del carbono Aplicación

Hierro bruto blanco (arrabio para acería)

Estructura radial

Blanco brillante

Carbono 4 a 4,5 % Silicio < 1,0 % Manganeso 0,8 a 2 % Fósforo < 0,25 % Azufre < 0,04 %

El carbono está combinado en la estructura fundamental en forma de carburo de hierro (Fe3C).

Elaboración subsiguiente para obtener acero, acero moldeado y fundición maleable blanca.

Hierro bruto gris (arrabio para fundición).

Estructura de grano basto

Color gris grafítico

Carbono 3,5 a 4 % Silicio 2,25 a 3 % Manganeso < 0,8 % Fósforo < 0,7 % Azufre < 0,04 %

El carbono está en forma de grafito acicular en la estructura fundamental.

Elaboración subsiguiente para obtener fundición de hierro y fundición maleable gris.



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Procedimientos para obtener acero El hierro bruto contiene grandes cantidades de carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre, y por ello es duro y frágil, e inadecuado para ser transformado en piezas. La transformación del hierro bruto en acero consiste en rebajar hasta límites admisibles las proporciones de carbono y de los elementos acompañantes del hierro. Los distintos procedimientos empleados para ello reciben el nombre general de afino. Se distinguen las siguientes clases:

Procedimiento Thomas (afino con aire). Procedimiento de soplado con oxígeno (afino con oxígeno). Procedimiento Siemens-Martin (afino en solera). Procedimiento eléctrico (afino en solera).

El acero es una aleación forjable de hierro y carburo de hierro, con un "contenido de carbono de hasta el 2,06% en peso”.

1 Procedimiento Thomas Se llena de hierro bruto líquido un convertidor provisto de un revestimiento refractario (fig. 11). A través de toberas dispuestas en el fondo del convertidor se sopla aire o una mezcla de aire y oxígeno a una presión de 2,5 bar. Con ello aumenta la temperatura del líquido y se quema la mayor parte de los elementos mezclados (oxidación). Este procedimiento cada vez se utiliza menos, debido a que contamina el medio ambiente y a la baja calidad del acero obtenido (gran cantidad de impurezas de nitrógeno debido al soplado con aire).

2. Procedimiento de soplado con oxígeno Además de la denominación: procedimiento de soplado con oxigeno o de procedimiento al oxígeno, se ha extendido de forma general la de Procedimiento LD, debido a que el gran desarrollo técnico del mismo tuvo lugar en las ciudades de Linz y Donawitz (en Austria, en 1952). En el procedimiento LD se sopla oxígeno puro desde arriba a través de un tubo de cobre refrigerado con agua (lanza de oxigeno) a una presión de 4 bar a 12 bar sobre el material fundido (fig. 12). En los puntos de incidencia del oxígeno sobre el hierro bruto líquido se origina una zona de alta temperatura (2000 °C) y de gran velocidad de reacción. De los elementos acompañantes se quema el carbono en primer lugar, y de forma tan violenta que todo el líquido resulta fuertemente agitado. El carbono quemado escapa del convertidor

Fig 10. Procedimientos de fabricación de acero

Tabla 3: Carbono y contenido de elementos acompañantes de un acero Thomas y de un acero al oxígeno en %. Acero

Thomas Acero al Oxígeno

Carbono Manganeso Fósforo Azufre Nitrógeno

0.05 … 0.7 0.25 0.40 0.05 0.075 0.025 0.35 0.012 0.020

0.05… 0.08 0.3… 1.5 0.010 0.015… 0.030 0.002… 0.004

Fig 11. Convertidor Thomas



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en forma de gas. Los elementos acompañantes, también oxidados: silicio, manganeso, azufre y fósforo quedan combinados como escoria mediante fuertes adiciones de cal.

Fig. 12. Diversas posiciones del convertidor LD Para formar una cantidad suficiente de escoria debe añadirse la cantidad adecuada de cal. Debido al fuerte desprendimiento del calor de reacción es preciso añadir chatarra para enfriar. Los aceros obtenidos por este procedimiento se llaman aceros al oxígeno. Como no contienen casi nitrógeno están más libres de tensiones y son más resistentes al envejecimiento que el acero Thomas. Este procedimiento, económico y favorable respecto al medio ambiente, ocupa actualmente el primer lugar en la producción mundial de acero bruto.

3 Procedimiento Siemens Martin (afino en solera) El procedimiento Siemens Martin (procedimiento SM) fue desarrollado para reconvertir en acero la chatarra y el hierro viejo. Para ello se construyó un hogar en forma de artesa calentado por llamas (fig. 13). La carga del horno Siemens Martin se compone de chatarra (cerca del 70 %), de hierro bruto líquido y de caliza para formar la escoria. La fusión de la chatarra y la oxidación de los elementos que acompañan al hierro se produce mediante llama libre de gas o de aceite. Mediante el precalentamiento de aire en las

cámaras de calentamiento (regeneradores) se rebajan los costes de forma considerable. Los quemadores y los regeneradores se invierten a intervalos de tiempo prefijados, de forma que el horno se calienta por los dos lados. Para el afino se emplea una llama oxidante (con exceso de oxigeno). De esta manera se forma una escoria rica en óxido de hierro (Fe0). El oxígeno de la escoria oxida al silicio, fósforo y manganeso para formar óxidos insolubles, y la cal los fija a la escoria. Las burbujas ascendentes de óxido de carbono mezclan bien el material fundido. La capa flotante de escoria impide que el acero se combine con el nitrógeno del aire.

Tabla 4: Composición de un acero Siemens Martin, en % en peso C 0.06 ---- 0.25 Mn 0.4 ----1.5 Si 0.25 ----0.5 S 0.04 P 0.04

Tabla 5: Comparación de los métodos de trabajo de varios procesos de afino. Procedimiento Thomas LD Siemens

Martin Contenido del convertidor o del horno en toneladas

50 300 250

Proporción de chatarra

------- 25 %

75 %

Tiempo soplado o carga, en minutos

20 45 360

Fig. 13. Sección de un horno Siemens Martin



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El acero Simenes Martin posee pocas impurezas perjudiciales y una estructura uniforme. Por este motivo los aceros obtenidos por el proceso Siemens Martin reciben el nombre de aceros de calidad. 4. Procedimiento eléctrico En el procedimiento eléctrico se utiliza el efecto térmico de la corriente eléctrica. La carga del horno se hace sólo con coladas preafinadas o con chatarra de buena calidad. Además es preciso añadir cal y espato flúor para formar la escoria. En el horno de arco eléctrico se aprovechan las altas temperaturas del arco eléctrico. Una vez conectada la corriente el arco salta entre barras de carbón (electrodos) y el material de la colada. Se obtienen temperaturas de hasta 3500 °C. La chatarra de acero cargada se funde. Puede limitarse con mucha precisión la proporción de los elementos acompañantes fósforo, azufre y silicio, así como el contenido de carbono. Los aceros de construcción de alta calidad y los aceros para herramientas de trabajos duros se funden casi exclusivamente en hornos de arco eléctrico. Los aceros obtenidos por este procedimiento se llaman, en general, aceros eléctricos. Debido a su pureza y a la uniformidad de su composición reciben el nombre de aceros especiales. Los hornos de arco eléctrico se construyen con una capacidad de hasta 300 t. El horno de inducción está rodeado de una bobina de cobre refrigerada por agua. Cuando circula por la bobina una corriente (de 500 Hz) se producen corrientes inducidas. Estas calientan el crisol hasta tal punto que la carga se funde. Los hornos de inducción se construyen con capacidades de hasta 50 t y se emplean preferentemente para producir aceros muy aleados. El procedimiento eléctrico de obtención de acero es favorable con respecto al medio ambiente, porque el oxígeno necesario para la combustión y los gases producidos se introduce y escapan, respectivamente, por un sistema cerrado de tubos. Tabla 6: Composición de dos grupos de aceros eléctricos (proporciones en % en peso). Resistentes a: C Si Mn Ni Mo W Co Oxidación y ácidos 0.1 0.3 0.5 8 --- --- --- calor 0.1 -- 0.5 0.2 -- 1 0.4 -- 1 10 -- 60 0 -- 25 0.4 -- 1 0 -- 20 5 Reducción directa Desde hace siglos la producción de acero se basa en reducir el mineral en el horno alto y en afinar a continuación el hierro bruto líquido. Desde hace algunos años se intenta realizar la reducción en estado sólido. Una forma de conseguirlo es la reducción directa del mineral de hierro.

Fig. 14. Sección de un horno de arco eléctrico



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Para realizar la reducción directa (por ejemplo en el procedimiento Purofer) se cargan nódulos de hierro o mineral en grano de alta calidad por medio de un elevador inclinado a un horno de cuba (figs. 16 y 17). Por abajo entra una corriente de gas reductor (gas CO y gas H2) al horno, atraviesa el mineral, lo calienta a la temperatura de la reacción (900 °C a 1050 °C) y lo reduce. El producto de este proceso es esponja de hierro, con un contenido de hierro del 92 al 96 %. Esta esponja se

transforma en acero en un horno de arco eléctrico.

Los gases que escapan por la parte superior se emplean para convertir el gas natural en gas CO y en gas H2. El tiempo de paso de la carga es pequeño y el procedimiento es susceptible de regulación automática disponiendo en serie la instalación de reducción directa, el horno de arco eléctrico, una instalación de colada continua y el taller de laminación.

Fig. 15. Balance de materiales

Fig. 16. Reducción directa según el proceso Purofer.

1 Gas natural 5 Compresor del circuito de gas

2 Reformado del gas 6 Soplante del aire comburente

a Reformador 7 Chimenea

b Quemador 8 Horno de cuba baja

c Cámara del quemador 9 Instalación de cribado del mineral

d Cámara de enfriamiento 10 Cinta transportadora

e Cámara de compensación 11 Vigas soporte

3 Gas de tragante

4 Lavador 12 Recipientes para la esponja de

hierro

Fig. 17. Balance de materiales en la reducción directa



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Clasificación de los aceros Cualquier aleación que contiene hierro como su principal constituyente se llama metal ferroso. El metal ferroso más común en las estructuras de aviones es el acero, una aleación de hierro con una cantidad controlada de carbono agregado. Hierro El hierro es un elemento químico bastante blando, maleable y dúctil en su forma pura. Es de color blanco plateado y muy pesada, tienen una densidad de 7,9 gramos por centímetro cúbico. El Hierro se combina fácilmente con el oxígeno para formar óxido de hierro lo que más comúnmente se conoce como herrumbre. Se trata de una de las razones por qué el hierro generalmente es mezclado con diversas formas de carbón y otros agentes aleantes o impurezas. El hierro que se vierte de un horno en moldes se conoce como hierro fundido y normalmente contiene más de un dos por ciento de carbono y algo de silicio. El Hierro fundido (fundición de hierro) tiene pocas aplicaciones en aviones debido a su baja relación resistencia/peso. Sin embargo, se utiliza en motores para elementos como guías de válvula donde su característica de porosidad y desgaste permiten mantener una película de lubricante. También se utiliza en aros de pistón El hierro es producida por la mezcla de mineral de hierro con coque y caliza y sometido a una corriente de aire caliente. El coque quema y forma monóxido de carbono sobrecalentado que absorbe oxígeno desde el mineral liberando el hierro fundido que se hunde a la parte inferior del horno. La piedra caliza reacciona con las impurezas del mineral de hierro y el coque para formar una escoria que flota encima del hierro fundido. Se quita la escoria y el metal refinado, a continuación, se vierte del horno. El metal resultante se conoce como arrabio y es generalmente se vuelve a fundir y se fabrican elementos moldeados de fundición o se convierte en acero. Acero Para hacer acero, el lingote de fundición de hierro se vuelve a fundir en un horno especial. A continuación se hace pasar oxígeno puro a través del metal fundido donde se combina con el carbono del hiero y se quema. A continuación se vuelve a colocar una cantidad controlada de carbono en el metal fundido junto con otros elementos para obtener las características deseadas. El acero fundido, a continuación, se vierte en moldes donde solidifica en lingotes. Los lingotes se colocan en un recinto de “empapado” donde se calientan a una temperatura uniforme de unos 2.200 °F, a continuación, se extraen del horno y pasa a través de los rodillos de acero para formar lámina de acero para los diferentes usos Gran parte del acero usado en la construcción de aviones se realiza en hornos eléctricos, que permiten mejor control de los agentes aleantes que los hornos de combustión de gas. Un horno eléctrico se carga con chatarra de acero, piedra caliza y fundente. Se introducen electrodos de carbono en el acero, produciendo los arcos eléctricos entre el acero y el carbón. El intenso calor de los arcos derrite el acero y las impurezas que se mezclan con el fundente. Una vez que se eliminan las impurezas, se agregan cantidades controladas de agentes aleantes, y el metal líquido se vierte en moldes. Clasificación SAE de los aceros La sociedad de ingenieros automotrices (SAE) ha clasificado las aleaciones de acero con un sistema de índice numérico de cuatro dígitos. Por ejemplo, una aleación de acero común es identificada por la designación de SAE 1030. Tabla 1

El primer dígito identifica el principal elemento de aleación en el acero. El segundo dígito denota el porcentaje de este elemento de aleación. Los dos últimos dígitos dan el porcentaje en centésimas de un porcentaje de carbono en el

acero.



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Tipos de acero Digitos ACEROS SIMPLES AL CARBONO

10xx

ACEROS AL MANGANESO (MANGANESO ENTRE 1.60 TO 1.90

%) .

13xx

ACEROS AL CROMO NIQUEL

9.70% NIQUEL, 0.07% CROMO 1.25% NIQUEL, 0.60% CROMO 1.75% NIQUEL, 1.00% CROMO 3.50% NIQUEL. 1.50% CROMO INOXIDABLES Y RESISTENTES A ALTA TEMPERATURA

3xxx 30xx 31xx 32xx 33xx 30xxx

ACEROS AL CROMO MOLIBDENO

41xx

ACEROS AL NIQUEL MOLIBDENO

1.75% NIQUEL, 0.25% MOLIBDENO 3.50% NIQUEL 1.50% CROMO

46xx 48xx

ACEROS AL CROMO VANADIO 1.00% CROMO

6xxx 61xxx

ACEROS AL SILICIO MANGANESO 2.00% SILICON

9xxx 92xx

Tabla 1. La sociedad de ingenieros automotrices ha establecido un sistema de clasificación de las aleaciones de acero. Por ejemplo, SAE 1030 identifica acero al carbono simple que contiene carbono en un .30 %.

Elementos de aleación Se puede influir mucho en las propiedades físicas, tecnológicas y químicas de los materiales de acero y de hierro por medio de elementos de aleación. Para ello tienen especial importancia el tipo, la proporción y la acción mutua de los materiales de adición, metálicos y no metálicos, en la estructura del hierro.



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Elementos no metálicos Metales Elementos de

aleación Propiedades

C N Si S P Co Cr Mn Mo Ni V W

Resistencia a tracción en estado laminado/recocido

▲ ▼ ▲ ● ▼ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲

Tenacidad ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▲ ▲ ▲ ▲ Resistencia calor ▲ ▼ ● ▼ ▼ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ Conformable en caliente ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ● ▼ ● ▲ ● ▼

Conformable en frio ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ● / ▼ / ● ▲▼

Mecanización ▼ / ▼ ▲ ▼ ● ▼ ▼ ● ▼ ● ● Resistencia corrosión ● ▼ ▲ ▼ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▼

Templabilidad comparada con “C”

● / ▲ / ▲ / ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲

Soldabilidad ▼ / ● ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ /

Ejemplos relativos a aceros (proporción de los distintos elementos de aleación).

Ace

ro: h

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2.0

6%

Ace

ros

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0.0

5-0.

22%

A

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0.3

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dos ≤5

%

Ace

ros

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dos

8-20

%

▲efecto positivo ▼efecto negativo / no se puede establecer ningún efecto ● sin efecto ▲▼ el efecto es distinto según el contenido de carbono

Tabla 8. : Influencia de los principales elementos de aleación en las propiedades de los materiales de hierro y acero.

La gran variedad de elementos de aleación permite satisfacer los diversos requisitos de la técnica. Cabe diferenciar tres tipos de aceros:

Aceros generales de construcción (de consumo masivo).

Aceros de calidad, sin alear y aleados. Aceros especiales, sin alear y aleados.

Ejemplos de aplicación Brocas espirales de acero especial aleado (fig. 23). Elementos de aleación, en % Carbono 0,85 Volframio 6.5 Molibdeno 5,0 Vanadio 1,2 Cobalto 5,0 Cromo 4,3 Figura 23



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Pies de rey de acero de calidad aleado (fig. 24). Elementos de aleación, en % Carbono 0,95 Manganeso 1,0 Cromo 0,5 Volframio 0,6 Vanadio 0,2

Herramientas simples de acero de calidad sin alear (fig. 25). Elemento de aleación: 0,60% de carbono (estructura fina y uniforme).

Rueda de turbina para grupo propulsor aeronáutico de acero especial aleado (fig. 26). Elementos de aleación, en % Carbono 0,11 Molibdeno 1,75 Cromo 16,0 Volframio 2,6 Níquel 60,0 Niobio 0,9 Cobalto 9,5 Titanio 3,4 Aluminio 3,4 Tántalo 1,75

Figura. 24

Figura. 25

Figura. 26



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Agentes aleantes del acero Como se explicó anteriormente, el hierro tiene pocos usos prácticos en su estado puro. Sin embargo, la adición de pequeñas cantidades de otros materiales al hierro fundido cambia drásticamente sus propiedades. Algunos de los agentes aleantes más comunes son el carbono, azufre, silicio, fósforo, níquel y cromo. Carbono El carbono es el elemento aleante más común que se encuentran en el acero. Cuando se mezcla con el hierro, se forma un compuesto, carburo hierro, llamado cementita. Es el carbono en el acero el que permite que el acero sea tratado térmicamente para obtener diversos grados de dureza, resistencia y tenacidad..Cuanto mayor sea el contenido de carbono, el acero es más receptivo al tratamiento térmico y, por lo tanto, puede obtenerse el mayor valor de dureza y resistencia a la tracción. Sin embargo, el contenido de carbono alto disminuye la maleabilidad y la soldabilidad del acero.

Los aceros de bajo contenido de carbono entre 0,10 y 0,30% de carbono se clasifican como SAE 1010 a SAE 1030. Estos aceros se utilizan principalmente en cables de seguridad, casquillos para cables y terminales de varillas roscadas. En forma de chapa, estos aceros se utilizan para las estructuras secundarias donde las cargas no son elevadas. El acero con bajo contenido en carbono es fácil de soldar y se maquina fácilmente, pero no acepta bien un tratamiento térmico.

Los aceros con contenido medio de carbono contienen entre 0,30 y 0,50% de carbono. El

incremento del carbono ayuda a estos aceros a aceptar un tratamiento térmico, mientras aún conservan un grado razonable de ductilidad. Este acero es especialmente adaptable para mecanizado o forjado y donde es deseable obtener dureza superficial.

Los aceros de Alto contenido en carbono, tienen entre el 0,50 y 1,05% de carbono y son

muy duros. Estos aceros se utilizan principalmente en muelles, limas y algunas herramientas de corte

Azufre El azufre hace que el acero sea frágil cuando es laminado o forjado y, por lo tanto, debe eliminarse en el proceso de refinado. Si no se puede quitar todo el azufre sus efectos pueden contrarrestarse mediante la adición de manganeso. El manganeso se combina con el azufre formando sulfuro de manganeso, que no es tan perjudicial para el acero. Además de eliminar el azufre y otros óxidos del acero, manganeso mejora las características de forja del metal, haciéndola menos quebradiza a las temperaturas de laminado y forjado. Silicio Cuando el silicio es aleado con el acero actúa como un endurecedor. Cuando se utiliza en pequeñas cantidades, también mejora la ductilidad. Fósforo El fósforo eleva el límite elástico del acero y mejora la resistencia del acero con bajo contenido de carbono a la corrosión atmosférica. Sin embargo, no más de un 0,05 por ciento de fósforo se utiliza normalmente en el acero, ya que cantidades mayores hacen que la aleación se convierta en quebradiza cuando se trabaja en frío.



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Níquel El níquel agrega resistencia y dureza del acero y aumenta su límite elástico (tenacidad). También ralentiza el régimen de endurecimiento cuando el acero es tratado térmicamente, lo que aumenta la profundidad del endurecimiento y produce una estructura de grano más fino. La estructura de grano más fino reduce la tendencia del acero a deformarse cuando es tratado térmicamente. El acero SAE 2330 contiene un 3 por ciento de níquel y 0,30% de carbono y se utiliza para fabricar el “hardware” de los aviones productos tales como tornillos, tuercas, extremos de varillas y pasadores. Cromo El cromo es aleado con el acero para aumentar la resistencia y la dureza, así como mejorar su resistencia al desgaste y la corrosión. Debido a sus características, el acero al cromo se utiliza en bolas y rodillos de cojinetes antifricción. Además de su uso como un elemento de aleación del acero, el cromo se deposita electrolíticamente en las paredes de cilindro y pistas de rodamiento para proporcionar una superficie dura y resistente al desgaste. Acero al cromo-níquel Como se mencionó anteriormente, el níquel da tenacidad al acero, y cromo lo endurece. Por lo tanto, cuando ambos elementos se alean le dan al acero estas características deseables para su uso en aplicaciones estructurales de alta resistencia. Los aceros al cromo-níquel como el SAE 3130, 3250, y 3435 son utilizados para piezas forjadas y mecanizadas que requieren elevada resistencia, ductilidad, resistencia al impacto y tenacidad. Acero inoxidable El acero inoxidable es una clase de acero resistente a la corrosión que contiene grandes cantidades de cromo y níquel. Su resistencia mecánica y resistencia a la corrosión las hace adecuadas para aplicaciones que trabajan a alta temperatura, como chapas cortafuego y componentes del sistema de escape. Estos aceros pueden dividirse en tres grupos generales basados en su estructura química:

Austeniticos, Ferriticos, Martensiticos.

Los aceros austeníticos, también contemplados como aceros inoxidables de las series 200 y 300, contienen un gran porcentaje de cromo y níquel y en el caso de la serie 200, algo de manganeso. Cuando estos aceros son calentarse a una temperatura por encima de su temperatura crítica y se mantienen ahí, se forma una estructura conocida como austenita. La austenita es una solución sólida de perlita, una aleación de hierro y carbón y hierro gamma, que es una forma no magnética de hierro. Los aceros inoxidables austeníticos puede ser endurecidos sólo por trabajo en frío mientras tratamiento térmico sólo sirve para recocerlos. Los aceros ferríticos están principalmente aleados con cromo, pero muchos también contienen pequeñas cantidades de aluminio. Sin embargo, no contienen carbono y, por lo tanto, no responden al tratamiento térmico. La serie 400 de acero inoxidable es un acero martensítico. Estos aceros están aleados sólo con cromo y por lo tanto, son magnéticos. Los aceros martensíticos se convierten en extremadamente duros si se enfrian rápidamente sumergiéndolos en un baño de templado desde una temperatura elevada.



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El acero resistente a la corrosión que se utiliza más a menudo en la construcción de aeronaves se conoce como acero 18-8 porque contiene 18 por ciento de cromo y 8 por ciento de níquel. Una de las características distintivas del acero 18-8 es que su resistencia mecánica puede incrementarse con el trabajo en frío. Molibdeno Uno de los agentes de aleación más ampliamente utilizados para el acero estructural de aeronaves es el molibdeno. Reduce el tamaño de grano de acero e incrementa su resistencia al impacto y el límite elástico. Los aceros al molibdeno son extremadamente resistentes al desgaste y poseen una gran resistencia a la fatiga. Esto aconseja su uso en miembros estructurales de alta resistencia y camisas de cilindros del motor. El acero al cromo-molibdeno es la aleación más comúnmente utilizada en los aviones. Su designación SAE 4130 denota una aleación de aproximadamente un 1 por ciento molibdeno y 0,30% carbono. Se maquina fácilmente, es fácilmente soldable tanto por arco eléctrico como por gas y responde bien al tratamiento térmico. Tratado térmicamente el acero SAE 4130 tiene una resistencia a la tracción final de alrededor cuatro veces la del acero SAE 1025, convirtiéndolo en una elección ideal para las estructuras de tren de aterrizaje y bancadas de motor. Por otra parte, la tenacidad y resistencia al desgaste del acero al cromo-molibdeno lo hacen un buen material para cilindros de motor y otras piezas del motor altamente estresadas. Vanadio Cuando se combina con cromo, el vanadio produce una aleación de acero dúctil, tenaz y fuerte. Cantidades de hasta 0,20 por ciento mejoran la estructura del grano e incrementan la resistencia a la tracción final y la tenacidad. La mayoría de los rodamientos de bolas y llaves están hechos de acero de cromo vanadio. Tungsteno (Wolframio) El tungsteno tiene un extremadamente alto punto de fusión y agrega esta característica al acero con el que es aleado. Debido a que los aceros al tungsteno conservan su dureza a temperaturas de funcionamiento elevadas, normalmente se utilizan para contactos de interruptor de magnetos (platinos) y para herramientas de corte de alta velocidad. 6.1.2 Tratamiento por calor de los metales ferrosos Las propiedades físicas de los materiales de acero se pueden modificar de forma positiva, además de por aleación, por tratamiento térmico adecuado. Se entiende por tratamiento térmico una modificación estructural permanente originada en los materiales de acero por la acción del calor. Se distinguen los procedimientos siguientes:

Recocido (recocido para eliminar tensiones, recocido de ablandamiento, normalizado, recocido de recristalización).

Endurecimiento (temple a fondo, temple superficial, nitruración).

Revenido.

Bonificado.



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1. Constitución estructural y diagrama hierro-carburo de hierro Las propiedades de los aceros sin alear que se pueden modificar por tratamiento térmico dependen de:

El contenido de carbono, que en el acero se presenta en combinación química, en forma de carburo de hierro Fe3C, y

De las estructuras que, a consecuencia de los diferentes contenidos de carbono, se forman a

las distintas temperaturas. La dependencia entre estas propiedades modificables se representa en el diagrama hierro-carburo de hierro. El acero es una aleación de hierro y de carburo de hierro. En las consideraciones estructurales se denomina ferrita al hierro puro y cementita al carburo de hierro (fig. 1). El carburo de hierro, según su proporción, se presenta en formas diferentes en la estructura del acero:

Acero eutectoide

Acero hipoeutectoide

Acero hipereutectoide Acero eutectoide El acero con 0,80 % de contenido de carbono aparece, en una muestra pulida, con un aspecto uniforme. La cementita está dispuesta en capas regulares dentro de la ferrita. Debido a su aspecto perlado esta estructura recibe el nombre de perlita (fig. 2). Acero hipoeutectoide Si el contenido de carbono es inferior a 0,80 % se forman sólo zonas aisladas de perlita embebidas en la matriz ferritica (fig. 3).

Fig 1. Ferrita y cementita.

Fig 2. Estructura perlítica (500 aumentos).



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Acero hipereutectoide Cuando el contenido de carbono es superior a 0,80 %, junto a la estructura perlitica uniforme aparecen además carburos de hierro que se concentran en los límites de los granos en forma de cementita intergranular (fig. 4).

Al calentar un acero con 0,80 % de carbono cambia su estructura reticular. A temperatura ambiente la red cristalina del hierro se compone de celdillas de hierro cúbicas centradas en el cuerpo (hierro a) y de celdillas de carburo de hierro. Al calentar por encima de 723 °C, los átomos de hierro se disponen formando celdillas reticulares cúbicas centradas en las caras (hierro g), encerrando un átomo de carbono. Este se disuelve en cierto modo dentro de la estructura cristalina del hierro. Este estado recibe el nombre de «solución sólida» y su estructura el nombre en honor de su descubridor:

austenita.

Fig 5. Red de hierro centrada en las caras y centrada en el cuerpo

Fig 3. Acero hipoeutectoide (200 aumentos)

Fig 4. Acero hipereutectoide (500

aumentos)



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Fig 6. Diagrama del hierro-carburo de hierro (parcial).

2. Recocido Se entiende por recocido del acero:

Un calentamiento lento hasta una temperatura determinada,

Un mantenimiento a esta temperatura durante un cierto tiempo, y

Un enfriamiento, lento subsiguiente.

Tabla 1: Resumen de los tipos de estructuras hierro-carbono

Designación de la estructura Constitución

Ferrita Cristales de hierro a.

Cementita Combinación química del hierro y el carbono Fe3C (carburo de hierro).

Perlita Mezclas de ferrita y cementita.

Austenita Cristales de mezcla g (solución sólida).



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Recocido para eliminar tensiones En las piezas, debido a conformaciones en frío, a operaciones de soldadura, al mecanizado con arranque de viruta o a un enfriamiento desigual, pueden presentarse tensiones internas que deforman plásticamente el material o disminuyen su resistencia mecánica. Recociendo el material, antes de proseguir las operaciones, durante unas 2 horas a temperatura superior a 600 °C y enfriándolo muy despacio y uniformemente desaparecen casi todas las tensiones. Recocido de ablandamiento La estructura perlítica se presenta generalmente en forma de láminas o de bandas. Debido a ello, en los aceros ricos en carbono, aumenta mucho la resistencia durante las operaciones mecánicas. Mediante un recocido pendular a temperaturas alrededor de 723 °C las bandas de cementita se coagulan en forma de granos. La cementita esferoidal actúa más suavemente sobre el filo de las herramientas y facilita la conformación en frío. Normalizado El recocido de normalización o normalizado, se aplica cuando debido a procesos de laminación, forja o fundición, se forma un grano muy grueso o irregular (por ejemplo por sobrecalentamiento). Mediante un recocido breve entre 820 y 920 °C seguido de enfriamiento al aire, los cristales de austenita se descomponen para formar una estructura de grano fino y uniforme (Figs. 9 y 10). Las acerías, sobre demanda, suministran los perfiles de acero «normalizados» (por ejemplo 34 CrMo 4 N).

Fig 8. Estructura perlítica globular

después del recocido de ablandamiento (500 aumentos)

Fig 9. Estructura de grano basto antes del normalizado (100

aumentos)

Fig 10. Estructura de grano fino después del normalizado (100

aumentos)

Recocido de recristalización Durante la conformación en frío sin arranque de viruta se altera la disposición cristalina de los metales. Cuando el grado de deformación es muy grande, los planos de deslizamiento de los granos quedan bloqueados, el acero adquiere acritud y se hace frágil, llegando a romperse. Un recocido de recristalización restaura la estructura. A partir de una temperatura de 450 ºC empiezan a crecer nuevos núcleos cristalinos de los lugares de la red que están todavía intactos, y «consumen por el fuego» la red tensionada y bloqueada, formando una nueva sin tensiones. El tiempo de recristalización, una vez alcanzada la temperatura necesaria, es inferior a una hora.

Fig 7. Estructura austenítica (200 aumentos)



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Fig 11. Estructura de un acero

deformado en frío antes del recocido de recristalización (200

aumentos)

Fig 12. Estructura de un acero deformado en frío después del

recocido de recristalización (200 aumentos)

Fig 13. Estructura martensítica (500 aumentos)

3. Endurecimiento Temple a fondo Las herramientas de todo tipo, tanto para conformar con arranque de viruta como sin, deben fabricarse, por estar sometidas a fuertes solicitaciones de desgaste, con acero templable. El proceso de temple suele realizarse hacia el final de la operación de mecanizado, de forma que la pieza después de templada tiene que someterse tan sólo a un rectificado, o a un rectificado fino, para conseguir las dimensiones finales. El temple del acero se basa en que en la estructura cristalina del acero se producen alteraciones debidas a la acción del calor. Las alteraciones dependen de la temperatura y tienen lugar en un periodo de tiempo determinado. Al calentar un acero con un contenido de carbono superior a 0,20 % por encima de la línea G-S-K de la fig. 6 la estructura ferrítico-perlítica se convierte en austenítica. Con enfriamiento lento la estructura austenítica volvería a convertirse en ferrítico-perlítica. Pero si es mediante enfriamiento rápido (temple) en agua, aceite o aire que se extrae rápidamente el calor de la austenita, no hay tiempo suficiente para la transformación estructural cuando la caída de tempe-ratura es de 1000 °C/s. La estructura austenítica permanece estable hasta temperaturas bastante inferiores a 723 °C, para convertirse finalmente en una red centrada en el cuerpo. El carbono encerrado ya no puede abandonar su celdilla. Por ello, distorsiona la red y la tensa. Esto hace que aumenten la dureza y la fragilidad. Esta estructura se denomina martensita (fig. 13).

Fig 14. Proceso de temple

Fig 15. Instalación de temple con inductor, chorros de agua y pieza



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El efecto del temple depende de la velocidad de enfriamiento. Existe una velocidad límite superior y otra inferior; si se sobrepasa el límite su-perior se producen grietas por tensiones en la pieza, y si no se llega al límite inferior la pieza no endurece. La velocidad del temple es diferente para los aceros sin alear, para los aceros de baja aleación y para los de alta aleación. Depende también del medio de enfriamiento, según se trate de agua, aceite o aire (temple en agua, en aceite, o en aire). Temple superficial Temple superficial con el carbono propio Si se calienta durante corto tiempo un acero, que contenga más de 0,2 % de carbono, superficialmente, a la temperatura de temple y se enfría a continuación, se forma martensita sólo en las zonas del borde. El acero resulta duro y resistente al desgaste en la superficie, pero su inte-rior permanece resistente y tenaz. El calentamiento de la superficie puede hacerse con una llama o con

corriente alterna de frecuencia elevada. El enfriamiento se realiza inmediatamente después con un chorro de agua. La penetración de la dureza depende de la velocidad a que se mueve el conjunto inductor-chorro. Temple superficial con carbono aportado En el temple con cementación, cuando se trata de aceros bajos en carbono (< 0,2 %, por ejemplo, 16 MnCr 5), es necesario carburarlos previamente por difusión de carbono a alta temperatura en la zona del borde. Esto se hace recociendo la

pieza en un medio carburante (atmósfera gaseosa, polvo, pasta o baño de sales) a 900 °C durante un tiempo hasta de 10 horas (fig. 17). El carbono en forma gaseosa penetra atómica-mente en la capa del borde de la pieza. Este proceso se llama difusión. Según la duración del recocido se obtiene una capa con cerca de 0,8 % de carbono y 0,2 a 1,8 mm de espesor (fig. 18). El crecimiento excesivo de grano debido a un recocido demasiado prolongado puede corregirse con un normalizado. Cuando sólo deben endurecerse algunas partes de una pieza, se cubren las restantes con una pasta, se cobrean o se les asigna una demasía

que se puede eliminar después de la carburación. Para conseguir el endurecimiento se calientan las piezas a la temperatura adecuada y se templan.

Fig 16. Macrografía de un eje

trasero templado

Fig 17. Árboles de accionamiento dispuestos para la cementación.

Fig 18. Micrografía de la estructura de un acero cementado y templado

(carburación; 200 aumentos)



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Nitruración La nitruración es un endurecimiento superficial con el que se consigue la dureza, no por medio de tensiones en la red de hierro-carbono, sino mediante combinación química del Fe, Cr, Al o Ni con nitrógeno ga-seoso. Estas combinaciones extremadamente duras se denominan nitruros. Un procedimiento muy utilizado es la nitruración gaseosa. Son adecuados para el mismo solamente los aceros aleados con

cromo y aluminio, o con cromo, aluminio y níquel. Las piezas se colocan en un horno eléctrico hermético a los gases (fig. 19). Se introduce gas amoníaco a través de las cámaras calientes, a una temperatura de 500 a 520 °C. El nitrógeno atómico se difunde por la superficie caliente y forma nitruros extraordinariamente duros. Después de un tiempo determinado (10 a 100 h) se enfrían las piezas lenta y uniformemente en el horno. Debido a la pequeña temperatura de calentamiento, a la lentitud del enfriamiento y a la ausencia de oxígeno en la atmósfera, las piezas no presentan cascarilla ni deformaciones y pueden, por consiguiente, terminarse antes de la nitruración. El inconveniente de este procedimiento es el pequeño espesor de la capa nitrurada (hasta 0,7 mm).

4. Revenido La estructura de las piezas endurecidas es muy dura y frágil (dureza del vidrio). Por este motivo tales piezas se vuelven a calentar a una temperatura determinada (temperatura de revenido; 200 a 300 °C) y después se enfrían rápidamente en agua o en aceite. Las temperaturas de revenido se pueden mantener con precisión observando los colores que aparecen en la superficie de las piezas (fig. 21). El acero pierde algo de dureza, pero adquiere la tenacidad deseada. El revenido es un tratamiento térmico que convierte la “dureza del vidrio” en una «dureza utilizable». Bonificado El objeto de este procedimiento es aumentar la resistencia mecánica y la tenacidad. Se emplean aceros de bonificación con un contenido de carbono del 0,2 al 0,6 %.

Fig 19. Representación esquemática de una instalación de nitruración.

Fig 20. Profundidad y duración de la

nitruración

Fig 21. Colores de revenido



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Las piezas construidas con aceros de bonificación, por lo general, se mecanizan previamente, se bonifican, y después se terminan por fresado, cepillado o torneado. Debido al revenido a alta temperatura, disminuye mucho la dureza. Se forma una estructura fina y la resistencia mecánica y la tenacidad aumentan enormemente. Ejemplo: Ck60 sin tratar, resistencia a la tracción 690 N/mm2, Ck60 bonificado (Ck 60 V 85), resistencia a la tracción 840 N/mm2.

Fig 22. Resumen de los tratamientos térmicos del acero



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6.1.3 Clasificación y aplicación de los aceros Entre la gran variedad de aceros, teniendo en cuenta el fin de su aplicación, cabe distinguir dos grupos principales:

los aceros de construcción y

los aceros de herramientas. Ambos grupos pueden ser no aleados, de baja aleación y de alta aleación. Según el grado creciente de pureza y de uniformidad de su estructura se distingue entre: Aceros de fabricación masiva → aceros de calidad → aceros especiales Los aceros de alta aleación son siempre aceros especiales.

1. Aceros de construcción Reciben este nombre aquellos aceros utilizados para fabricar máquinas, mecanismos y motores, así como, en general, los destinados a edificaciones de acero (representan cerca del 90 % de la producción de acero) Acero de construcción para usos generales (DIN 17 100) Son aceros sin alear, clasificados según su resistencia a la tracción.

Ejemplo: St37: acero con una resistencia mínima a la tracción de 360 N/mm2 a 440 N/mm2. Los aceros de construcción para usos generales se conforman bien sin arranque de viruta, y son fácilmente soldables. Se suministran en barras, piezas de forma, perfiles y tubos. Aceros de cementación (DIN 17 210) Las piezas que deben poseer una superficie dura y resistente al desgaste, y un núcleo tenaz, se fabrican con aceros de cementación. Como estos aceros deben ser sometidos a un tratamiento térmico, es preciso indicar su contenido de carbono, por ejemplo, C10; Ck15. Los aceros de cementación aleados contienen cromo, manganeso, molibdeno y níquel, por ejemplo, 15Cr 3. El contenido de carbono de los aceros de

Fig 2. Perfil pulido y atacado de una rueda dentada que muestra la capa cementada

(material 20 MnCr 5)

Acero de

herramientas Herramientas

de corte

Herramientas para

conformar

Herramientas de sujeción

Herramientas de mano

Producción de acero

Acero de construcción

Construcción de vehículos Edificación Construcción

de aparatos

Fig 1. Aplicaciones del acero



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cementación no debe ser mayor del 0,2 %. Por carburación de las capas exteriores hasta 0,8 % a 0,9 % de carbono, seguida de temple, las piezas adquieren una superficie dura y resistente al desgaste conservando el núcleo con bajo contenido en carbono, tenaz y blando. Esta propiedad es decisiva, por ejemplo, para ruedas dentadas (fig. 2). Aceros de bonificación (DIN 17 200) Mediante un tratamiento térmico adecuado (de bonificación) se consiguen en toda la sección de estos aceros resistencia a la tracción y tenacidad elevadas. Para ello es necesario que posean un contenido de carbono suficiente (0,2 a 0,6 %). Los aceros de bonificación desempeñan un papel destacado, por ejemplo, en la fabricación de vehículos. Se suministran sin alear y aleados. Ejemplos: C35: 36CrNiMo 4.

Aceros de nitruración (DIN 17 211) Las piezas que deben tener una superficie muy dura y resistente al desgaste se fabrican con aceros de nitruración, por ejemplo, husillos de rectificadoras y piezas para aparatos de medida, de precisión. Su contenido de carbono es de 0,3 % a 0,35 % y están aleados con cromo, molibdeno, níquel y aluminio. Ejemplos: 34 CrAlMo 5; 34 CrAl 6 (fig. 4).

Aceros para resortes (DIN 17 220 y 17 225) Estos aceros deben ser especialmente elásticos y resistentes a la fatiga. Estas propiedades se consiguen mediante la composición del material y sobre todo, por medio de un tratamiento térmico adecuado y de un grado de acritud equilibrado (estirado). Según el tipo de aplicación se emplean aceros para resortes sin alear y aleados, por ejemplo, Ck 67; 67 SiCr 5; X 12 CrNi 17 7; CrV4 (fig. 5).

Fig 3. Cigüeñal de acero bonificado

Fig 4. Calibre de husillo de acero nitrurado

Fig 5. Muelles de válvula de acero para resortes.



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Aceros para tornos automáticos (DIN 1651) Cuando se fabrican piezas en serie en tornos o fresadoras automáticos, es preciso, para que el proceso se desarrolle sin dificultad, que se produzcan virutas cortas. Aleando el acero durante su elaboración con pequeñas cantidades de azufre y plomo se consigue que las virutas se rompan con facilidad. Además la adición de plomo confiere una buena calidad superficial. Ejemplos de aceros para tornos automáticos: 9 S 20; 9 SMnPb 28; 35 S 20.

Aceros con propiedades especiales (para aplicaciones físicas) Los aceros resistentes a la corrosión contienen cromo o cromo y níquel. El contenido de cromo es del 12 % al 18 % y el de níquel del 8 % al 20 %. Los tipos de acero X 12 CrNi 18 8 y X 5 CrNi 18 9 resisten a la corrosión del aire húmedo, del agua y en alto grado, de los ácidos y las lejías. Los campos de aplicación principales son los fregaderos y los utensilios de cocina (fig. 6), recipientes, dispositivos para la industria química, así como aparatos para las industrias de la alimentación y de las bebidas.

Los aceros resistentes al calor, con proporciones predominantes de cromo y de molibdeno poseen características mecánicas que permanecen casi inalteradas hasta más de 600 °C. Los elementos de aleación favorecen la formación de carburos en los limites de los granos. Con ello se contrarresta la disminución de las características mecánicas a temperaturas elevadas, que siempre empieza en los límites de los granos. Los aceros refractarios (con elevadas adiciones de Cr, Si, Ni y W) forman en la superficie de las piezas, con el oxigeno del aire, una capa de óxido muy compacta, resistente y adherente. Esta capa de óxido permanece estable incluso a temperaturas muy elevadas (hasta de 1200 °C) e impide la formación de cascarilla. Esta propiedad es muy importante en piezas de ajuste de motores de combustión (fig. 7) y en turbinas de gas, así como para resistencias eléctricas.

Los aceros no magnetizables, debido a sus contenidos elevados de Cr, Ni y Mn no se magnetizan ni siquiera a temperaturas inferiores al punto de Curie (768 °C). Los restantes aceros dejan de ser magnéticos sólo por encima de esta temperatura.

2. Aceros de herramientas Los aceros destinados a conformar otros materiales, sin o con arranque de virutas, deben poseer una gran resistencia mecánica y una dureza especialmente elevada. Estos aceros reciben el nombre de aceros de herramientas y se clasifican en no aleados, de baja aleación y de alta aleación. Además, según la temperatura del material sobre el que tienen que actuar, se distingue entre aceros para trabajo en frío y para trabajo en caliente.

Fig 6. Fregadero de acero al cromo

níquel

Fig 7. Válvula de acero refractario

Fig 8. Cojinete de bolas de acero antimagnético resistente a la corrosión 100 Cr 6.



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Todos los aceros de herramientas deben ser sometidos, antes de su utilización, a un tratamiento térmico (de temple o bonificación).

Fig 9. Martillo de acero de herramientas sin alear C 45.

Aceros de herramientas sin alear (aceros al carbono) El contenido de carbono de estos aceros (0,5 % a 1,5 %) es de importancia decisiva. Cuanto mayor es el contenido de carbono más elevada es la dureza que se puede alcanzar. Un acero de herramientas sin alear, con 1,5 % de carbono adquiere mayor dureza que un acero de alta aleación, pero conserva su dureza sólo hasta una temperatura de trabajo de unos 200 °C. Por este motivo el acero de herramientas sin alear se emplea sólo cuando el trabajo produce poco calor. Como ejemplos de aplicación cabe citar: martillos, cinceles, punzones y cizallas.

Aceros de herramientas de baja aleación (proporción de los elementos de aleación inferior al 5 %, sin contar el contenido de carbono). Los aceros de herramientas de baja aleación contienen adiciones de Cr, Mo, Ni, V y W. Gracias a estos elementos de aleación conservan su aptitud de corte y su dureza hasta 400 °C. Ejemplos de aplicación: matrices de acuñación, moldes para prensar plásticos, herramientas para estirar y herramientas para roscar. Aceros de herramientas de alta aleación (proporción de los elementos de aleación superior al 5 %, sin contar el contenido de carbono). Elevados contenidos de wolframio, cobalto, cromo y molibdeno permiten trabajar a temperaturas de hasta unos 600 °C. Esto significa, en el caso de herramientas para arrancar viruta (fig. 11) una gran velocidad de corte. Los aceros de herramientas de alta aleación se emplean,

para trabajar en caliente, en estampas de forja y matrices de prensa, así como para placas y troqueles, en los que se aprovecha la pequeña variación dimensional de estos aceros.

Fig 10. Terraja macho de acero de herramientas de baja aleación.

Fig 11. Fresas de vástago de acero de herramientas de alta aleación S2-10-1-8.



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6.1.4 Ensayos de dureza, resistencia a la tracción, resistencia a la fatiga y resistencia al impacto de materiales ferrosos. Ensayo de materiales Los ensayos de materiales deben arrojar luz sobre el tipo, las propiedades y el comportamiento de los materiales bajo la acción de influencias externas tales como la conformación con y sin arranque de viruta, el calor, el frío, la corrosión, el rozamiento y los ataques químicos. Además pueden determinar la composición química y los posibles defectos, por ejemplo, grietas, cavidades e inclusiones de escorias. El procedimiento de ensayo y las condiciones de los ensayos tecnológicos están estable-cidos detalladamente en las normas DIN e ISO. 1. Ensayos de taller Prueba de sonido Se cuelga la pieza que se va a ensayar de modo que se pueda mover libremente y se la golpea ligeramente con una madera dura. El sonido producido debe ser puro, durar largo tiempo y apagarse lentamente. Si la pieza es defectuosa (grietas) el sonido producido es impuro y amortiguado. Prueba de plegado Se dobla la pieza en el tornillo de banco varias veces en ambos sentidos hasta que se rompa. El número de veces que se puede doblar permite juzgar la tenacidad y la deformabilidad de la pieza. Cuanto mayor es este número, mayores son la tenacidad y la deformabilidad de la pieza. Prueba de la chispa Al aplicar el acero a la piedra esmeril se producen chispas que por su forma y color permiten conocer la composición química (fig. 1). Sobre todo se determina el contenido de carbono y se puede clasificar la pieza como perteneciente a un grupo determinado de aceros. El ensayo se hace con más precisión si se obscurece el local y se esmerila conjuntamente con la pieza una barra de composición conocida. Prueba de la lima Se aplica la lima en un sitio de la pieza. Si los dientes de la lima muerden a la pieza ello significa que la pieza no está endurecida en ese sitio, pero si la lima desliza sin efecto es señal de que está endurecida.



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Fig 1. Imágenes de las chispas de varias clases de acero.

Prueba visual Muchas veces los productos semimanufacturados vienen de la fábrica de acero marcados con pintura de color o con un sello. Si faltan estas marcas se puede recurrir a los signos de reconocimiento de la tabla 1.

Tabla 1: Signos de reconocimiento para pruebas visuales

Aspecto Material Cantos redondeados, superficie con cascarilla, secciones distorsionadas y caras bombeadas.

Acero construcción Laminado en caliente

Superficie mate, cantos vivos, secciones rectas, caras planas. Acero construcción Laminado o estirado en frío.

Negro brillante, radios pequeños, cantos casi vivos, poca cascarilla, secciones rectas.

Acero herramientas Laminado en caliente.

Superficie lisa, brillo plateado, sin acabar, a menudo con pulimento, secciones exactas.

Acero herramientas Estirado y rectificado.

Varios colores naturales: amarillo, pardo rojizo, blanco, gris, radios pequeños, cantos vivos.

Metales no ferreos

Superficie mate con poros, color gris claro brillante, cantos redondeados.

Acero moldeado

Superficie basta granular, color gris negruzco, bordes redondeados. Hierro fundido



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a b c d e f

Fig 2. a) acero de herramientas laminado en caliente; b) acero de herramientas estirado en frío; c) aleación Cu-Zn (latón); d) productos semimanufacturados de cobre; e) productos semimanufacturados de aluminio; f) fundición de hierro.

2. Ensayos tecnológicos Los ensayos tecnológicos son pruebas destinadas a determinar ciertas propiedades de los materiales. En los distintos procedimientos se obtienen valores numéricos exactos. A la vista de informes escritos de los ensayos pueden comprobarse y demostrarse más tarde los datos distintivos del material. Ensayo de tracción (DIN 50 145) Mediante el ensayo de tracción se determina el comportamiento del material cuando está sometido a una solicitación uniforme de tracción. La probeta se fabrica con la clase de material que se va a ensayar. Las di-mensiones de la probeta están normalizadas. Las probetas redondas se preparan con una relación de longitud entre puntos Lo a diámetro do, de 10:1 o de 5:1 (fig. 3). Estas probetas se llaman probetas proporcionales.

Fig. 4. Máquina universal de ensayos (Fuerza de ensayo hasta 600 kN)

1. Armario de mando con

dispositivos de medida y de

registro.

2. Indicador de la fuerza de ensayo.

3. cilindro de presión con émbolo de

trabajo.

4. Suspensión guía.

5. Mesa de plegado (para situar las

probetas de plegado) con cabeza

tensora superior.

6. Probeta de tracción.

7. Cabeza tensora inferior.

8. Ajuste aproximativo.

Fig 3. Probeta de tracción normalizada



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La probeta se tensa por sus dos extremos en una máquina de ensayo (fig. 4) y se alarga uniformemente hasta que se rompe. Un tambor registrador arrastrado anota la relación entre la tensión de tracción y el alargamiento (variación de longitud) de la probeta, y dibuja el diagrama tensión-alargamiento (fig. 5).

En la fig. 5, el ascenso de la curva discurre primeramente de forma lineal. La tensión que actúa posee una relación constante respecto al alargamiento producido (es proporcional). El material se comporta en esta zona elásticamente. Al seguir aumentando la fuerza de tracción el alargamiento crece más rápidamente que la tensión. El material en esta zona es todavía elástico, pero al descargarlo el alargamiento ya no retrocede al valor cero. La tensión correspondiente a este alargamiento se llama límite elástico Rp. Suelen determinarse los alargamientos del 0,01 % (límite técnico de elasticidad), del 0,2 % (límite elástico aparente del 0,2 %) y del 1 %. Al seguir aplicando la carga se produce un alargamiento permanente. En la zona del límite de fluencia Re la tensión permanece casi constante, mientras que el alargamiento sigue creciendo. Este comportamiento de un material, de seguir deformándose con tensión constante, se denomina fluencia. Después vuelve a aumentar la tensión y el alargamiento crece rápidamente. La curva alcanza su punto máximo, que es el fundamento del cálculo, y que, se llama resistencia a la tracción Rm. Finalmente la curva vuelve a descender de forma manifiesta. El alargamiento aumenta hasta que se produce la rotura de la probeta. La relación entre el aumento de longitud DL, en el momento de la rotura y la longitud Lo recibe el nombre de alargamiento de rotura A.

Fig. 5. Diagrama tensión alargamiento

Rp Límite elástico.

Re Límite de fluencia.

Rm Resistencia a la tracción.

A Alargamiento de rotura.

Límite de fluencia Re

0SF

R ee =

en 2mm

N

Resistencia a la tracción Rm

0

max

SF

Rm = en

2mmN

Alargamiento de rotura A

1000

⋅Δ

=LLA

en % F0 Fuerza en N, causante de la inestabilidad de la curva. S0 Sección inicial en mm2. Fmax Fuerza máxima en N. ΔL, Aumento de longitud, en mm, en el estado de rotura. L0 Longitud inicial en mm.



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Los diagramas tensión-alargamiento son diferentes para los distintos materiales. Son característicos para cada material (fig. 6).

Fig 6. Diagrama tensión-alargamiento de varios materiales

Procedimientos para ensayar la dureza La dureza se define como la resistencia que opone un cuerpo a la penetración de otro. La resistencia se determina haciendo penetrar un penetrador duro, bajo la acción de una fuerza de ensayo de-terminada, durante un tiempo prefijado con exactitud (fig. 7). Los ensayos se pueden hacer en las piezas originales ya que sólo se produce una pequeña cantidad de huellas.

Fig 7. Resumen de los métodos del ensayo de dureza Ensayo de dureza Brinell (DIN 50 351) En el ensayo de dureza Brinell se emplea como penetrador una bola de acero templada, o una bola de metal duro. Se aplica al material con una fuerza de ensayo prefijada. Se mide el diámetro de la huella. La dureza Brinell se calcula como relación entre la fuerza aplicada y la superficie de la huella. El valor de la dureza HB se expresa sin unidades. El diámetro D de los penetradores está normalizado y es de: 10; 5; 2,5 ó 1 mm. La fuerza de ensayo debe elegirse de forma que se obtenga un diámetro de huella d = 0,2 ·D a 0,7 ·D. Para poder ajustar exactamente la fuerza del ensayo y que los resultados sean comparables se han nomalizado algunos grados de carga: 30 10 5 2,5 1,25

Dureza Brinell HB

AFHB 102,0⋅

=

F Fuerza de ensayo, en N A Superficie de la huella, en mm2

Grado de carga

2

102.0D

F⋅ en

2mmN

102.0arg 2DacdeGradoF ⋅

=



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Los valores de dureza son comparables solamente si se determinan con los mismos grados de carga y los mismos tiempos de penetración. El ensayo de dureza Brinell se aplica a materiales de acero no endurecidos y a metales no férreos. Partiendo del grado de carga y del diámetro de bola utilizado se puede calcular la fuerza de ensayo. El tiempo de penetración depende del material que se va a ensayar.

Ejemplo para acero: 102.010030

102.030 2 ⋅

=⋅

=DF

Diámetro de la bola D = 10 mm Grado de carga del acero: 30 F = 29420 N

Tabla 2: Margen de durezas conseguibles en los distintos grupos de materiales

Grado de carga 30 10 5 2.2 1.25

Margen de durezas HB alcanzables

22 hasta 450

11 hasta 315

11 hasta 158

6 hasta

78

3 hasta

39 Materiales de

hierro y aleaciones de alta resistencia

Metales no ferreos

Preferible para ensayar la dureza de

Hierro blando Acero

Acero moldeado Fund. Maleable Fund. De hierro Aleac. De titanio Aleaciones muy

resistentes al calor, de níquel

y cobalto

Aleaciones de metales

ligeros, para fundición y

forja. Aleac. Fund.

Inyectada Cobre Latón

Bronce Níquel

Aluminio puro. Magnesio

Cinc Latón fundido

Metal antifricción

Plomo Estaño

Metal blando

Una designación de dureza Brinell se compone de los datos siguientes: 150 HB 5 250 30

Valor dureza

Abreviatura del método de ensayo

Diámetro de la bola de ensayo

Fuerza ensayo en 0,102 N

Duración de la carga, en segundos

Fig 8. Ensayo de dureza Brinell.



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Cuando la fuerza de ensayo es de 29420N, el diámetro de la bola de 10 mm, y el tiempo de penetración está comprendido entre 10 y 15 segundos, se pueden omitir los datos. Para los aceros sin alear existe una relación entre la resistencia a la tracción y la dureza Brinell. Ensayo de dureza Vickers (DIN 50 133) En este ensayo se oprime contra la superficie de la pieza la punta de una pirámide tetragonal de diamante (fig. 9). Es especialmente adecuado para materiales de acero endurecidos, pequeñas profundidades de cementación y piezas delgadas. Se designa como dueza Vickers HV a la relación entre la fuerza y la superficie de la huella, obtenida con una pirámide de diamante que abarque en el vértice un ángulo de 136°. Para calcular la superficie de la huella se aumentan ópticamente sus diagonales y se miden con una precisión de ± 0,002 mm. Las fuerzas de ensayo están comprendidas entra 49N y 980N, y están normalizadas. Las fuerzas de ensayo preferidas son: 49N; 98N; 196N; 294N; 490N; 980N. La designación abreviada de la dureza Vickers se compone de los siguientes datos: Cuando la duración de la penetración es de 10 a 15 segundos se puede omitir este dato. Ensayo de dureza Rockwell (DIN 50 103) En el ensayo de dureza Rockwell se oprime en dos etapas contra la superficie de la pieza un penetrador por medio de un aparato de ensayos (fig.10). La evaluación del resultado es sencillo porque se puede medir directamente la profundidad de la huella y leer el valor de la dureza en la escala. Según la forma del penetrador se distinguen dos procedimientos: En el ensayo de dureza HRC se oprime contra la superficie lisa y horizontal de la pieza una fuerza

previa de 98N con un cono de diamante. Después se coloca a cero la escala móvil del medidor y se aumenta la carga sin brusquedad en 1373 N para alcanzar 1471 N. Cuando termina la deformación se retira la carga principal. El

indicador retrocede algo, y se puede leer el valor de la dureza.

Ejemplo: 300 HB 300 HB 10/300/0/10 Rm ≈ 3.5 · HB Rm en N/mm2

Dureza Vickers HS

2

854.1102.0dFHV ⋅⋅

=

F Fuerza de ensayo en N d Valor medio de las diagonales de la huella, en mm.

Fig 9. Ensayo de dureza Vickers

250 HV 100 30

Valor dureza

Abreviatura del método de ensayo

Fuerza ensayo en 0,102 N

Duración de la carga, en segundos



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La escala del medidor está dividida en 100 unidades. Una vuelta completa del indicador corresponde a una carrera de medición de 0,2 mm. Para una profundidad de huella de 0,2 mm o para una vuelta completa del indicador el valor de la dureza es 0 HRC. Si con toda la carga no se produce ninguna huella, ello corresponde a una dureza de 100 HRC. El acero de herramientas templado posee una dureza Rockwell de 58 a 66 HRC, y las piezas nitruradas alcanzan una dureza superficial de 70 HRC. Según este ensayo el diamante tiene una dureza de 100 HRC. El ensayo de dureza HRB se realiza de manera análoga. En lugar del cono de diamante se emplea una bola de acero templada, de 1,59 mm de diámetro. La carga previa es de 98 N y la carga principal de ensayo de 883 N. La dureza Rockwell 0 HRB corresponde a una profundidad de huella de 0,26 mm. Cada 0,002 mm de menos, con respecto a esta profundidad, equivalen a una unidad de dureza.

Ejemplo: La bola penetra por la acción de la carga de ensayo 0,18 mm, fal-tando 0,08 mm hasta la penetración máxima de 0,26 mm.

HRBmmmm 40

002.008.0

=

Fig 10. Ensayo de dureza Rockwell.

1. Cristal esmerilado lector.

2. Escala indicadora.

3. Dispositivo tensor.

4. Alojamiento del penetrador.

5. Placa de control.

6. Husillo de ajuste.

7. Casquillo guía del husillo.

8. Peso de fuerza previa (98 N).

9. Dispositivo de carga.

10. Iluminación.

11. Botones selectores de fuerza.

12. Palanca de accionamiento.

13. Nivel de posición horizontal.

Fig 11. Aparato de Ensayo de dureza Rockwell.



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Procedimientos dinámicos para medir la dureza Para ensayos de dureza en el lugar de trabajo se emplean procedimientos menos costosos. Medición comparativa de dureza con el martillo de bola Con un golpe de martillo se aplica simultáneamente una bola a la pieza y a una barra comparativa de dureza Brinell conocida (fig. 2.160). Se miden ambas huellas y se lee la dureza Brinell en una tabla de equivalencias. Ensayo de dureza con el martillo Baumann Se aplica de golpe una bola de acero templada a la superficie de la pieza a ensayar por la acción de un resorte calibrado. Como se conoce la fuerza del resorte se puede, partiendo del diámetro de la huella, determinar la dureza Brinell por medio de tablas.

Tabla 3: Principales métodos de ensayo de materiales no destructivo.

Designación Ensayo Fundamentos Aplicación Líquidos penetrantes

Ensayo de grietas superficiales

Se sumergen las piezas en una solución de sulfuro de cinc, seguidamente se lavan y secan. Bajo la acción de luz ultravioleta se iluminan las grietas rellenas de la solución

Método para comprobar en serie la presencia de grietas de rectificado y de temple en las piezas.

Método magnético

Ensayo con polvo magnético

Los defectos desvían las líneas magnéticas hacia fuera, orientándose por esta causa el polvo magnético en las zonas defectuosas

Detección de grietas y de inclusiones en y debajo de la superficie de materiales magnetizables.

Método del eco

Ensayo con ultrasonidos

Las ondas ultrasónicas, al igual que las luminosas, se reflejan parcialmente en las superficies limítrofes de densidades diferentes.

Comprobación de la estructura de los materiales para detectar grietas, rechupes o escorias en el interior de las piezas (piezas fundidas) y en cordones de soldadura.

Método de las radiaciones

Ensayo con rayos X o γ

Los rayos x atraviesan los materiales e impresionan una película situada detrás de las piezas objeto del ensayo.

Comprobación de la estructura de los materiales para detectar rechupes, inclusiones de escoria y grietas en el interior de las piezas (piezas fundidas), comprobación de cordones de soldadura.

Fig 12. Martillo de percusión con bola



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Fig 13. Ensayos con ultrasonidos y con rayos X

Ensayo de resiliencia por flexión, con entalla (DIN 50 115) El ensayo de resiliencia con entalla permite juzgar la tenacidad y la deformabilidad del acero y del acero moldeado. En un péndulo de percusión (fig. 14); un martillo de caida rompe una probeta normalizada (fig. 15) o la arrastra, si la tenacidad es la correspondiente, por los contraapoyos. El martillo oscilante conduce un indicador deslizante. La energía consumida en el golpe se puede leer directamente (fig. 17). El trabajo del golpe de entalla W es el producto de la fuerza del peso FG del martillo por la diferencia entre la altura de caída h1 y la altura de subida h2: W = Fe - (h1 - h2) en Nmm; FG en N; h1 en mm; h2 en mm. Con estos datos se determina la resiliencia con entalla ak,

dividiendo el trabajo del golpe de entalla W por la sección A en el fondo de la entalla:

AW

k =α en N mm/cm2

Cuanto más frágil es el material tanto mayor es la altura de subida h2 y tanto menor es el valor correspondiente de ak. La deformabilidad del acero y del acero moldeado varían con la temperatura ambiente. Por este motivo los ensayos de resiliencia se hacen a temperaturas comprendidas entre -180 °C y + 120 °C.

Fig 14. Péndulo de resiliencia

Fig 15. Probetas de resiliencia normalizadas.



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Para evaluar y comparar los ensayos de resiliencia son necesarios los siguientes datos:

El trabajo del golpe de entalla o la resiliencia. La designación de la forma de la probeta. La temperatura del ensayo. Si la solicitación es transversal o longitudinal con respecto a la dirección de laminación. Capacidad de trabajo del péndulo utilizado.

La diferencia entre materiales tenaces y frágiles se reconoce muy bien en los bordes de rotura de las probetas (fig. 16).

Fig 17. Representación del trabajo resiliente.

Fig 16. Probetas de resiliencia izquierda material tenaz, derecha material frágil.



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6.2 Materiales de aeronaves. No ferrosos 6.2.1 Características y propiedades 1. Generalidades Se designa a los materiales con el nombre de metales no férreos cuando se trata de:

metales sin alear, con la excepción del hierro, o de aleaciones, en las que predomina un metal, con la excepción del

hierro. Los metales que tienen una densidad de hasta 5 kg/dm3 se llaman metales ligeros. Los metales con mayor densidad se llaman metales pesados. Los metales no férreos son muy resistentes a la corrosión al aire, e incluso algunos resisten a las lejías y a los ácidos. Ello es debido a que por reacción con el óxigeno del aire se forma en su superficie una capa de óxido compacta, resistente y muy adherente.

Obtención de los metales no férreos En la naturaleza sólo se encuentran libres los metales nobles (puros). Los restantes metales están combinados con los elementos no metálicos azufre, carbono y oxígeno, formando minerales contenidos en las menas. Las menas que contienen minerales se extraen y preparan igual que las de hierro, reduciéndose y fundiéndose a continuación en hornos. Después de este proceso los metales suelen refinarse por nueva fusión, por destilación, o eléctricamente. La mayoría de los metales no férreos en estado muy puro son blandos y poco resistentes. Sin embargo, mediante aleación es posible aumentar de forma considerable su dureza y su resistencia.

Fig 1. Comparación del acero con los metales no

férreos Tabla 1: Principales metales no ferrosos

Metales pesados Metales ligeros

Nombre Símbolo químico

Densidad Kg / dm3 Nombre Símbolo

químico Densidad Kg / dm3

Cobre Cinc Estaño Plomo Níquel

Cu Zn Sn Pb Ni

8.9 7.1 7.3 11.3 8.83

Aluminio Magnesio Berilio Titanio

Al Mg Be Ti

2.7 1.74 1.9 4.5

Fig 2. Minerales de cobre, malaquita y

azurita.



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2. Metales no férreos, pesados 2.1 Cobre

Tabla 2: Propiedades y campos de aplicación del cobre Propiedades Aplicaciones Buena conductividad térmica y eléctrica. Buena resistencia a la corrosión. Buena conformabilidad. Buena resistencia al calor. Buena soldabilidad. Mala maquinabilidad. Mala colabilidad.

Alambres, cables, pletinas y recubrimientos para la industria eléctrica. Tubos y recipientes para calefacción. Juntas resistentes al calor y a la corrosión. Aparatos de llama y eléctricos para soldar. Sueldas duras. Chapas de revestimiento y canalones para la edificación.

Existen dos tipos de cobre puro, uno que contiene oxígeno y otro exento de oxígeno. El cobre puro sólo se puede mecanizar con herramientas de corte provistas de un gran ángulo de ataque, y utilizando un lubricante ade-cuado (petróleo). Durante el rectificado la rueda esmeril

se «ciega». Debido a su maleabilidad y ductilidad se puede conformar muy bien por martilleo y a presión. La acritud que se manifiesta después de un intenso conformado se puede eliminar mediante un recocido de recristalización. El cobre suele alearse con cinc, estaño, níquel y aluminio. Aleaciones cobre-cinc (latones) Se distinguen dos clases de latones: una para conformación con arranque de virutas y otra para conformación sin arranque de virutas (ver tabla 4).

Fig 3. Puntas de cobre de soldadores.

Tabla 3: Clases de cobre con oxígeno y sin oxígeno (DIN 1708)

Clases de cobre con oxígeno Clases de cobre sin oxígeno

E1-Cu58. E2-Cu58. E-Cu57. F-Cu. (las cifras se refieren a valores eléctricos). Contenido de cobre ≥99.9%, barras, tubos, chapas y bandas

OF-Cu. SE-Cu. SW-Cu. SF-Cu. Contenido de cobre ≥99.95%, cuando se requiere buena soldabilidad.

Fig 4. Flejes laminados (CuSn8)



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Aleaciones cobre-estaño (bronces al estaño) Según el contenido de estaño se distingue entre aleaciones para fundir y aleaciones para forjar. Aleaciones cobre-plomo-estaño, para fundir Estos materiales, debido a sus buenas propiedades deslizantes y antifricción (adición de plomo), se emplean principalmente para cojinetes (G-CuPb 15Sn, fig. 5).

Aleaciones cobre-aluminio Según el contenido de aluminio se distingue entre aleaciones para forjar (2 % a 8 %) y aleaciones para fundir (9 %). El contenido de aluminio aumenta la resistencia mecánica. Aleaciones cobre-níquel-cinc (alpacas) Al aumentar el contenido de níquel del 10% al 25 % la aleación pre-senta aspecto de plata. Contenidos crecientes de níquel aumentan las resistencias contra el agarrotamiento y contra la corrosión (fig. 6).

Tabla 4: Aleaciones de cobre

Aleaciones de Cobre-Cinc, según DIN 17 660 Designación según DIN 1700

Composición química Campo de aplicación

CuZn 36 Pb 1 CuZn 39 Pb 2 CuZn 40 Pb 3 CuZn 37 CuZn 28 CuZn 30 G-CuZn 35

63% Cu 36% Zn 1% Pb 58% Cu 39% Zn 3% Pb 57% Cu 40% Zn 3% Pb 63% Cu 37% Zn 72% Cu 28% Zn 70% Cu 30% Zn 65% Cu 35% Zn

Conformado de todo tipo, con arranque de viruta (latón para tornos automáticos) Material estándar para conformar sin arranque de viruta. Fabricación de instrumentos de viento y vainas de pared delgada. Fabricación de piezas coladas (moldeo en arena)

Aleaciones Cobre-Estaño, según DIN 17 662 CuSn 6 CuSn 8 G-CuSn 14 G-CuSn 10 Zn

94% Cu 6% Sn 92% Cu 8% Sn 86% Cu 14% Sn 87% Cu 10% Sn 3% Zn

Chapas, bandas. Tubos, resortes. Casquillos de cojinetes. Tuercas de husillo, coronas sin fin.

Aleaciones Cobre-Plomo-Estaño, según DIN 1716 G-CuPb 15 Sn 82% Cu 15% Pb 3% Sn Metal de apoyo para cojinetes deslizantes. Aleaciones Cobre-Aluminio, según DIN 17 665 CuAl 8 CuAl 11 Ni

92% Cu 8% Al 87% Cu 11% Al 2% Ni

Piezas resistentes a la corrosión para la minería y la industria química. Coronas y tornillos sin fin muy cargados.

Fig 5. Casquillos de cojinetes

Fig 6. Caja de objetivo (Cu-Ni-Zn).



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Aleaciones Cobre-Níquel-Cinc, según DIN 17 663 CuNi 25 Zn 15 CuNi 18 Zn 19 Pb

60% Cu 44% Ni 15% Zn 62% Cu 18% Ni 1% Pb

Bisutería y cubertería. Piezas para mecánica fina y para óptica.

Aleaciones Cobre-Níquel, según DIN 17 664 CuNi 44 CuNi 25

55% Cu 44% Ni 1%Mn 75% Cu 25% Ni

Material resistente a la corrosión. Aleación para monedas.

Aleaciones cobre-níquel Las aleaciones cobre-níquel, con 40 % a 45 % de níquel se emplean preferentemente en la industria eléctrica, para resistencias de arranque y de regulación. 2.2. Cinc El cinc puro (Zn 98,5) resiste a la corrosión al aire. Se puede soldar, fundir y colar con facilidad. El cinc es muy frágil, y por este motivo antes de plegar una chapa de cinc es necesario precalentarla a 100-150 °C. Aplicaciones: protección de los materiales de hierro y de acero contra la corrosión y ánodos para elementos galvánicos. El cinc se alea principalmente con aluminio y cobre. La aleación GZnAl 6 Cu 1 se utiliza para toda clase de piezas fundidas poco solicitadas, y la G-Znl 14 Cu 1 para fabricar piezas inyectadas a presión, sobre todo juguetes.

2.3 Estaño El estaño puro (Sn 99,75) resiste a la corrosión frente a los alimen-tos, a los ácidos orgánicos sin presencia de aire, a las bebidas alcohólicas, a los aceites y a los carburantes. Es muy blando y dúctil. A temperaturas inferionres a 18°C la celda unitaria cristalina se transforma. El material se descompone en forma de polvo gris («peste del estaño»). Al doblar alambres de estaño se oye, debido al roce mutuo de las cristalitas, un ruido crujiente al que se llama grito del estaño. Aplicaciones: recubrimiento metálico de chapas de acero (hojalata)

para fabricar latas de conservas, recubrimiento metálico de recipientes domésticos de cobre y de artículos decorativos, fabricación de cristal opalino. El estaño se alea con plomo, antimonio, bismuto y cadmio, empleándose como metal para cojinetes LgSn 90 o para sueldas de estaño-plomo -Sn 60 Pb.

Fig 7. Cinc puro (superficie de fractura)

Fig 8. Vasija de estaño puro



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2.4 Plomo El plomo puro (Pb 99,99) es blando y dúctil, y posee una elevada resistencia a la corrosión, incluso frente al ácido sulfúrico (baterías). Aplicaciones: recipientes resistentes a los ácidos cubiertas protecto-ras para cables enterrados, placas de acumuladores, protección contra rayos X y radiaciones radiactivas, fabricación de pinturas antioxidantes, (fig. 9) vidrios para cristales y lentes, y pesos equilibradores para ruedas de automóviles. El plomo se alea con estaño, cadmio y antimonio, y se emplea como suelda de plomo (L-PbSn40) para soldadura blanda y como metal para cojinetes. (Lg-PbSn 9 Cd). La manipulación del plomo, de sus aleaciones y de los colores al plomo, está sujeta a prescripciones especiales (hoja de datos del sindicato profesional) Las combinaciones del plomo son muy venenosas y tienen consecuencias muy perjudiciales para la salud de hombres y animales. 2.5 Níquel El níquel puro (E-Ni 99,8) es tenaz, posee brillo blanco plateado, y gracias a su superficie de poro fino se puede pulir bien. El níquel es atraido por los imanes y es extraordinariamente resistente a la corrosión. Aplicaciones: recubrimientos electrolíticos, elemento de aleación para aceros resistentes a la corrosión y refractarios, y placas polares para baterías níquel-cadmio. El níquel se alea con manganeso, aluminio y berilio. 3. Metales ligeros 3.1 Aluminio

Tabla 5: Propiedades y campos de aplicación del aluminio

Propiedades Aplicaciones Buena conductividad térmica y eléctrica. Buena resistencia a la corrosión. Buena conformabilidad. Buena maquinabilidad. Buena colabilidad. Buena aleabilidad. Pequeña resistencia a la tracción.

Láminas, alambre, tubos. Bandas, remaches. Recipientes, accesorios para vehículos, molduras ornamentales. Reflectores, guarniciones para la construcción. Aparatos de alumbrado, envases para la industria de la alimentación.

Fig 9. Puente pintado con pintura de minio, protectora contra la

oxidación



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Aleaciones de aluminio

Para aumentar la resistencia y la dureza del aluminio, se alea de diversas maneras. Los principales elementos de aleación son el Cu (hasta 6 %), Mg (hasta 11 %), Zn (hasta 6 %) y Cr, Mn, Ti, Pb (cantidades meno-res). Según DIN 1725 se distinguen aleaciones de aluminio para forjar y para fundir.

En algunos tipos de aleaciones se pueden disminuir, durante corto tiempo, mediante tratamiento térmico, la dureza y la resistencia mecánica, lo que es una gran ventaja para la conformación sin arranque de virutas. Las aleaciones de aluminio se pueden mecanizar muy bien con herramientas de corte provistas de gran ángulo de ataque y con grandes volúmenes de viruta.

Tabla 6: Aleaciones de aluminio Aleaciones de aluminio (no endurecibles), según DIN 1725 Designación DIN 1700

Composición química Campos de aplicación

Al Mn Al Mg 1 Al Mg 2 Al Mg 3 Si

0.8 – 1.5 Mn 0 – 0.3 Mg resto Al 0.6 – 1.2 Mg 0 – 0.3 Mn resto Al 1.7 – 2.4 Mg 0 – 0.4 Mn resto Al 2.3 – 3.5 Mg 0.5 – 0.8 Si 0.3 – 0.8 Mn 0 – 0.3 Cr resto Al

Molduras ornamentales y bandas, revestimientos y cubiertas resistentes a la corrosión. Envases para alimentos en la industria del empaquetado (papel aluminio uso doméstico) Artículos de metal, industria del mueble. Construcción de aparatos, de vehículos y embarcaciones.

Aleaciones de aluminio forjables (endurecibles) según DIN 1725 Al Mg Si Pb Al Cu Mg 0.5 Al Zn Mg 3 Al Cu Mg 2 Al Zn Mg 1

1.0 – 3.0 Pb 0.6 – 1.6 Si 0.6 – 1.4 Mg 0.6 – 1.0 Mn 0 – 0.3 Cr resto Al 2.0 – 3.0 Cu 0.2 – 0.5 Mg resto Al 4.2 – 5.3 Zn 2.0 – 3.5 Mg 0.1 – 0.6 Mn 0.1 – 0.3 Cr resto Al 3.8 – 4.9 Cu 1.2 – 1.8 Mg 0.3 – 1.1 Mn resto Al 4.2 – 5.3 Zn 0.4 1.0 Mg 0.1 – 0.6 Mn 0.1 – 0.3 Cr

Piezas de fácil mecanización por torneado o fresado (poco solicitadas). Material para remaches Minería, construcción de vehículos y máquinas. Aleación de alta resistencia para aviones, vehículos y maquinaria. Automotores, vagones para el metro y para trenes rápidos.

Fig 10. Diagrama cuantitativo del aluminio.

Fig 11. Rueda de un coche deportivo de aleación GK-AlSi 12 Mg (masa: 9.3 kg)



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resto Al Aleaciones de aluminio para fundir (no endurecibles y endurecibles ), según DIN 1725 G-Al Mg 3 G-Al Si 10 Mg G-Al Cu 4 Ti GD-Al Mg 9

2.0 – 4.0 Mg 0 – 1.3 Si 0 – 0.5 Mn 0 – 0.2 Ti resto Al 9 – 11 Si 0.2 – 0.4 Mg 0 – 0.5 Mn resto Al 4 – 5 Cu 0.1 – 0.3 Ti resto Al 0 – 1 Si 7 – 10 Mg 0.2 – 0.5 Mn resto Al

Accesorios resistentes a la corrosión, se pule bien Cajas de engranajes y de motores, buena soldabilidad, elevada resistencia mecánica. Piezas resistentes a las vibraciones y para solicitaciones elevadas en la construcción de aviones y de vehículos. Aparatos ópticos, máquinas de oficina.

3.2 Magnesio El magnesio puro (Mg 99,8) es muy blando, tiene aspecto blanque-cino, y posee poca resistencia a la corrosión y muy poca resistencia mecánica. Se emplea como desoxidante en las fundiciones de acero y de metales, como aditivo combustible en fuegos de artificio, en forma de virutas dentro de las bombillas flash (fig. 12) y de las antorchas de magnesio; y prensado en forma de barras, como ánodo de protección en depósitos de acero. Para aumentar la resistencia mecánica, la dureza y la resistencia a la corrosión de este material, que es el más ligero de los metales, se alea con aluminio, cinc y manganeso. La aleación forjable MgAI 8 Zn se transforma para obtener piezas forjadas y prensadas, así como productos semimanufacturados. La aleación para fundir G-MgAI 9 Zn se emplea, para piezas coladas, muy solicitadas, en la construcción de vehículos (transmisiones y motores). Durante el mecanizado, el calor del rozamiento puede originar incendios de magnesiao que ¡en ningún caso deben apagarse con agua!. (¡Deben emplearse extintores de polvo, o arena!) 3.3 Berilio El berilio puro (Be 99,5) es un metal blanco plateado, duro y frágil. Aplicaciones: vainas de combustibles nucleares, debido a ser transparentes para la radiación de onda corta, reflectores de espejos solares, conos frontales de cohetes, como elemento de aleación para obtener las aleaciones cobre-berilio, en forma de óxido de berilio para bujías de encendido de aviones y para crisoles de fusión. 3.4 Titanio El titanio puro (Ti 99,8) con menor densidad, posee características mecánicas semejantes a las del acero. Resiste a la corrosión, a la fatiga y al calor. Su obtención y elaboración están técnicamente resueltas, pero son difíciles (en parte deben hacerse al vacío) y por lo tanto, caras. Las piezas de titanio se utilizan en la industria aetoespacial para dispositivos propulsores de cohetes y para toberas, así como en las industrias química y galvanotécnica. El titanio es un valioso elemento

Fig 12. Lámpara Flash con

relleno de magnesio.

Fig 13. Plaquitas de corte, postizas de metal duro, para cuchillas de torno



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de aleación para fabricar aceros de herramientas. El carburo de titanio es un material básico para la obtención de metales duros (fig. 13). El titanio se alea con aluminio, cromo, molibdeno y vanadio, y se utiliza para álabes de turbinas, chapas de fuselaje de aviones ultrasónicos, antenas de radar, vehículos de carreras y chapas de blindaje, así como para cabezas de rotores de helicópteros (fig. 14).

Fig 14. Cabeza de rotor de un helicóptero, de aleación de titanio



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6.2.2 Identificación de metales no ferrosos utilizados normalmente en aeronaves Gran parte de los metales usados en los aviones de hoy no contienen hierro. El término que describe a los metales que tienen elementos distintos del hierro como base es el de no ferrosos. Aluminio, cobre, titanio y magnesio son algunos de los metales no ferrosos más comunes utilizados en la reparación y construcción de aeronaves. El aluminio y sus aleaciones El aluminio puro carece de suficiente resistencia mecánica para ser utilizado en la construcción aeronáutica. Sin embargo, su resistencia aumenta considerablemente cuando se alea, o mezcla, con otros metales compatibles. Por ejemplo, cuando el aluminio es mezclado con cobre o zinc, la aleación resultante es tan resistente como el acero con sólo un tercio del peso. Por otra parte, la resistencia a la corrosión que posee el aluminio se transfiere a la recién formada aleación. Agentes aleantes Las aleaciones de aluminio se clasifican por su principal ingrediente de aleación. Los elementos más comúnmente utilizados para alearse con el aluminio son cobre, magnesio, manganeso y zinc. El aluminio forjado y las aleaciones de aluminio forjadas se identifican por un sistema índice de cuatro dígitos. El primer dígito de una designación identifica el elemento principal de la aleación utilizado en la formación de la aleación. Los elementos de aleación más comunes utilizados con su dígito indicador son los siguientes:

1xxx — aluminio 2xxx — cobre 3xxx — manganeso 4xxx — silicio 5xxx — magnesio 6xxx — magnesio y silicio 7xxx — cinc 8xxx — otros elementos

El segundo número representa una modificación específica de la aleación. Por ejemplo, si este dígito es cero, indica que no hubo controles especiales sobre impurezas individuales. Sin embargo, un dígito del 1 al 9 indica el número de controles sobre las impurezas en el metal. Los dos últimos números del grupo de aleaciones 1xxx se utilizan para indicar las centésimas del 1 por ciento por encima de la pureza original del aluminio de 99 por ciento. Por ejemplo, si los dos últimos dígitos son 75, la aleación contiene aluminio puro en un 99.75%. Sin embargo, de la serie 2xxx a la 8xxx los dos últimos dígitos identifican aleaciones diferentes en el grupo. (Figura 2).



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Porcentaje de los elementos aleantes

Aleación no tratable

térmicamente COBRE SILICIO MANGANESO MAGNESIO CINC CROMO

3003 1.2

Aleación tratable

térmicamente

2117 2.5 0.3

6061 0.25 0.6 1.0 0.25

Figura 1. Ejemplo de elementos usados para producir aleaciones de aluminio

La serie 1xxx de las aleaciones de aluminio representa al aluminio comercialmente puro, de 90 por ciento o más alta pureza. El aluminio puro ofrece alta resistencia a la corrosión, excelentes propiedades térmicas y eléctricas y es fácilmente trabajable. Sin embargo, el aluminio puro tiene muy baja resistencia mecánica. Las aleaciones de la serie 2xxx utilizan cobre como el agente principal de aleación. Cuando el aluminio es mezclado con el cobre, ciertos cambios metálicos tienen lugar en la estructura del grano resultante de la aleación. En su mayor parte, estos cambios son beneficiosos y producen una mayor resistencia mecánica. Sin embargo, un gran inconveniente para las aleaciones de aluminio y cobre es su susceptibilidad a la corrosión intergranular cuando son inadecuadamente tratadas térmicamente. La mayoría de aleaciones de aluminio utilizadas en las estructuras de aviones son una aleación de cobre y aluminio. Dos de la mas comúnmente utilizadas en la construcción de recubrimientos y remaches son las 2017 y 2024. Las aleaciones de la serie 3xxx tienen manganeso como elemento principal de aleación y generalmente se consideran no tratables térmicamente. La variación más común es la 3003, que ofrece resistencia mecánica moderada y cuenta con buenas características de trabajabilidad. El aluminio de la serie 4xxx es aleado con silicio, que reduce la temperatura de fusión del metal. Esto resulta en una aleación que funciona bien para la soldadura fuerte homogénea y heterogénea. El magnesio se utiliza para producir las aleaciones de la serie 5xxx. Estas aleaciones poseen buenas características de soldadura y resistencia a la corrosión. Sin embargo, si el metal es expuesto a altas temperaturas o excesivo trabajo en frío, su susceptibilidad a la corrosión aumenta. Si se agregan silicio y magnesio al aluminio, la aleación resultante se designa como de serie 6xxx. En estas aleaciones, el silicio y el magnesio forman siliciuros de magnesio que hace a la aleación tratable térmicamente. Además, la serie 6xxx tiene una resistencia mecánica media con buenas propiedades de conformado y resistencia a la corrosión. Cuando las piezas requieren más resistencia mecánica y poco trabajo de conformado, se emplean las aleaciones de aluminio más duras. Las aleaciones de aluminio de la serie 7xxx son más duras y más resistentes mecánicamente por la adición de cinc. Algunas de las aleaciones de aluminio y cinc más ampliamente usadas son la 7075 y 7178. La aleación de aluminio y cinc 7075 tiene una resistencia a la tracción de 77 KSI. Sin embargo, la aleación es muy dura y difícil de doblar. Una aleación de zinc aún más fuerte es la 7178 que tiene una resistencia a la tracción de 84 Ksi.



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Aleación de aluminio ALCLAD Las superficies de aviones más exteriores están hechas de Aluminio Alclad. El Alclad es un recubrimiento de aluminio puro que es depositado por laminación sobre la superficie de la aleación de aluminio tratada térmicamente. El espesor de esta capa es aproximadamente el 5 por ciento de espesor de la chapa total, depositado a cada lado de la pieza. Por ejemplo, si una chapa de aluminio tiene un espesor de .040 pulgadas, un 5 por ciento, o .002 pulgadas de aluminio puro se aplica a cada lado. Esto resulta en un espesor de chapa de aleación de.036 pulgadas. Esta superficie aumenta considerablemente la resistencia a la corrosión de una aleación de aluminio. Sin embargo, si es penetrado, los agentes corrosivos pueden atacar la aleación del interior. Por esta razón, la chapa debería ser protegida de arañazos y abrasiones. Además de proporcionar un punto de partida para la corrosión, las abrasiones crean puntos potenciales de concentración de esfuerzos. El magnesio y sus aleaciones Las aleaciones de magnesio se utilizan para piezas fabricadas por fundición y en su forma forjada están disponibles en chapas, barras, tubos y extrusiones. El magnesio es uno de los metales más ligeros teniendo suficiente resistencia mecánica y características de trabajado que lo hacen adecuado para su uso en estructuras de aviones. Tiene una densidad de 1,74, en comparación con 2,69 para el aluminio. En otras palabras, pesa sólo alrededor de 2/3 de lo que pesa el aluminio. El magnesio se obtiene principalmente por electrólisis de agua de mar o salmuera de pozos profundos y carece de suficiente resistencia mecánica en su estado puro para su uso como un metal estructural. Sin embargo, cuando es aleado con zinc, aluminio, torio, circonio o manganeso, desarrolla las características de resistencia mecánica que lo hacen muy útil. La sociedad americana para el ensayo de materiales (American Society for Testing Materials ASTM) ha desarrollado un sistema de clasificación para aleaciones de magnesio que consta de una serie de letras y números para indicar los agentes de aleación y la condición de tratamiento térmico. [Figura 2]

AGENTES DE ALEACION CONDICION DE TRATAMIENTO TERMICO

A - ALUMINIO F – TAL COMO SALE DE FABRICA

E – TIERRA RARA 0— RECOCIDO

H — TORIO H24 — ENDURECIDO POR TRABAJO Y PARCIALMENTE RECOCIDO

K — CIRCONIO T4 — TRATAMIENTO TERMICO DE SOLUCION

M — MANGANESO T5 — ENVEJECIDO ARTIFICIAL SOLAMENTE

Z — CINC T6 — TRATAMIENTO DE SOLUCION Y ENVEJECIDO ARTIFICIAL

Figura 2. Las aleaciones de magnesio utilizan un sistema de designación diferente que el aluminio. Por ejemplo, la designación AZ31A-T4 identifica una aleación que contiene 3 % de aluminio y un 1 por ciento de cinc y que

ha sido tratada térmicamente por solución.

El magnesio tiene algunos inconvenientes bastante graves que hay que superar antes de poder ser utilizado plenamente con éxito. Por ejemplo, el magnesio es altamente susceptible a la corrosión y tiende a agrietarse. El agrietamiento contribuye a dar dificultad en su conformado y limita su uso para piezas de chapa delgadas. Sin embargo, esta tendencia se supera en gran medida mediante el conformado de las piezas mientras el metal está caliente. El problema de la corrosión se minimiza por el tratamiento de la superficie con productos químicos que forman una película de óxido para impedir que el oxígeno alcance el metal. Cuando el oxígeno es excluido de la superficie, no se produce



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ninguna corrosión. Otro paso importante en reducir al mínimo la corrosión es siempre utilizar “hardware” tales como remaches, tuercas, pernos y tornillos que estén hechos de un material compatible. Además de la facilidad para el agrietamiento y la corrosión, el magnesio arde fácilmente cuando está presente en forma de polvo o en forma de pequeñas partículas. Por esta razón, debe tenerse cuidado cuando se rectifique o mecanice una pieza de magnesio. Si se produce un incendio, extinguirlo por asfixia con arena o algún otro material seco que excluye el aire del metal y enfríe su superficie. Si se utiliza agua, sólo intensificará el fuego. El tratamiento térmico de solución de las aleaciones de magnesio aumenta la resistencia a la tracción, ductilidad y su resistencia al choque. Después de que una pieza de aleación de magnesio haya sido tratada térmicamente por solución, puede ser tratada térmicamente por precipitación calentándola a una temperatura inferior a la que se utiliza para el tratamiento térmico de solución manteniendo la pieza a esta temperatura durante un período de varias horas. Esto aumenta la dureza de la pieza y su resistencia al choque. Titanio y sus aleaciones El titanio y sus aleaciones son metales ligeros con muy alta resistencia mecánica. El titanio puro pesa .163 libras por pulgada cúbica, por lo que es aproximadamente un 50% más ligero que el acero inoxidable, sin embargo, tiene aproximadamente igual resistencia mecánica que el hierro. Además, el titanio puro es blando y dúctil con una densidad entre la del aluminio y la del hierro. El titanio es un elemento metálico que, cuando se descubrió en primer lugar fue clasificado como un metal raro. Sin embargo, en 1947, su estatus cambió debido a su importancia como metal estructural. En el área de la metalurgia estructural, se dice que ningún otro metal estructural ha sido estudiado tan ampliamente o ha desarrollado tan rápidamente las estructuras de los aviones. Además de su peso ligero y alta resistencia, el titanio y sus aleaciones tienen unas excelentes características de resistencia a la corrosión, particularmente a los efectos corrosivos del agua salada. Sin embargo, dado que el metal es sensible tanto al nitrógeno como al oxígeno, la superficie debe ser convertida a dióxido de titanio con gas de cloro y un agente reductor antes de que se puede utilizar. El titanio está clasificado como aleaciones alfa, alfa-beta y beta. Estas clasificaciones se basan en enlaces químicos específicos dentro de la aleación en sí misma. Las características específicas de la composición química no son criticas para trabajar con la aleación, pero deben ser conocidos algunos detalles acerca de cada clasificación. Aleaciones Alfa Las aleaciones Alfa tienen resistencias medias de 120 Ksi a 150 Ksi y buena resistencia mecánica a temperaturas elevadas. A causa de esto, las aleaciones alfa pueden ser soldadas y usadas en forjados. El número estándar de identificación para las aleaciones alfa de titanio es 8Al-1Mo-1V-Ti, que también se conoce como Ti-8-1-1. Esta serie de números indica los elementos de aleación y sus porcentajes que son de aluminio el 8 por ciento, de molibdeno un 1 por ciento y vanadio un 1 por ciento. Aleaciones Alfa-Beta Las aleaciones Alfa beta son la más versátiles de las aleaciones de titanio. Tienen una resistencia media en condición recocida y mucha mayor resistencia mecánica cuando se hace un tratamiento térmico. Mientras que esta forma de titanio es generalmente no soldable, tiene buenas características de conformación.



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Aleaciones Beta Las aleaciones Beta tienen una resistencia mecánica media, excelentes características de conformado y contienen grandes cantidades de elementos de aleación de alta densidad. A causa de esto, el titanio beta puede ser tratado térmicamente para obtener una muy alta resistencia mecánica. El tamaño del grano del titanio se afina cuando se agrega aluminio a la mezcla de la aleación. Sin embargo, cuando se agrega cobre al titanio, se produce una aleación endurecida por precipitación. El titanio agregado a una aleación de níquel-cobalto-cromo a alta temperatura produce una reacción de endurecimiento por precipitación que proporciona resistencia mecánica a temperaturas de hasta 1.500 °F. (Figura 3). Debido a su alta relación resistencia/peso, el titanio se usa ampliamente en la industria aeroespacial civil. Aunque todavía es raro en el avión comercial los reactores modernos utilizan aleaciones que contienen titanio entre un 10 - 15 por ciento en zonas de naturaleza estructural.

ALFA 5% AL-2.5% SN 130 KSI 15%

ALFA-BETA 6% AL - 4% V 140 KSI 15%

ALFA-BETA TRATADA TERMICAMENTE 6% AL - 4% V 180 KSI 7%

BETA 13%V-11%CR-3%AL 150 KSI 15%

BETA TRATADA TERMICAMENTE 13% V - 11% CR - 3% AL 200 KSI 6%

Definiciones de los símbolos químicos de los metales AL - ALUMINIO CR – CROMO V - VANADIO SN – ESTAÑO

Figura 3. Esta tabla muestra la composición, la resistencia a la tracción y la elongación de las aleaciones de titanio. El grado de resistencia es denotado por el menor porcentaje de elongación de un agujero que se muestra en la última columna. La

aleación de titanio más comúnmente utilizada por la industria aeroespacial es una aleación tratada térmicamente alpha-beta, llamada 6A1-4V. Esta aleación tiene una resistencia a la tracción de 180 KSI o 180.000 libras por pulgada cuadrada. Con

frecuencia se utiliza para fijaciones especiales.



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6.2.3 TRATAMIENTO TÉRMICO El tratamiento térmico es una serie de operaciones que implican el calentamiento y enfriamiento de metales en su estado sólido. Su propósito es hacer al metal más útil, utilizable y seguro para una finalidad concreta. Por tratamiento térmico, un metal puede hacerse más duro, más resistente mecánicamente y más resistentes al impacto. El tratamiento térmico también puede hacer a un metal más blando y más dúctil. Sin embargo, una operación de tratamiento térmico no puede producir todas estas características. De hecho, algunas propiedades son mejoradas a menudo a expensas de otras. Al ser endurecido, por ejemplo, un metal puede volverse frágil. Todos los procesos de tratamiento térmico son similares, se caracterizan por el calentamiento y enfriamiento de metales. Difieren, sin embargo, en las temperaturas a que se calienta el metal y el régimen al que se enfría. Hay dos tipos de tratamiento térmico usados en aleaciones de aluminio:

Tratamiento térmico de solución, Tratamiento térmico de precipitación.

Algunas aleaciones, tales como la 2017 y la 2024, desarrollan sus propiedades completas como resultado de un tratamiento térmico de solución seguido por alrededor de 4 días de enfriamiento o de envejecimiento, a temperatura ambiente. Sin embargo, otras aleaciones, tales como la 2014 y la 7075, requieren ambos tratamientos térmicos. Tratamiento térmico de solución Cuando el aluminio es aleado con materiales tales como cobre, magnesio o zinc, las aleaciones resultantes son mucho más resistentes mecánicamente que el aluminio. Para comprender por qué ocurre esto, es necesario examinar la estructura microscópica del aluminio. El aluminio puro tiene una estructura molecular que está compuesto de átomos de aluminio débilmente unidos y, por lo tanto, es extremadamente blando. Las aleaciones de aluminio, por otra parte, consisten en un metal de base de aluminio y un elemento de aleación que se dispersa a lo largo de la estructura. En esta configuración, cuando la aleación de aluminio es sometida a esfuerzos, estas partículas de aleación se adhieren a las moléculas de aluminio y resisten la deformación. Sin embargo, deben utilizarse procesos especiales para permitir que el metal base y la aleación se mezclen correctamente. Por ejemplo, cuando el aluminio es aleado con cobre a través de procesos convencionales, aproximadamente el 0,5 por ciento del cobre se disuelve, o se mezcla con el aluminio. El cobre restante toma la forma de los compuestos CuAl2. Sin embargo, cuando la aleación de aluminio se calienta suficientemente, el cobre restante entra en el metal base y endurece la aleación. El proceso de calentamiento de ciertas aleaciones de aluminio para permitir que el elemento de aleación mezcle con el metal base se llama tratamiento térmico de solución. En este procedimiento, el metal se calienta en un baño de nitrato de potasio o sodio fundido o en un horno de aire caliente a una temperatura justo por debajo de su punto de fusión. La temperatura es entonces mantenida en este valor con un margen de mas o menos 10 ºF y el metal base es “empapado” hasta que el elemento de aleación queda uniforme repartido. Una vez que el metal se ha empapado suficientemente, se retira del horno y se enfría a temperatura ambiente o en baño. Es extremadamente importante que no transcurran más de unos diez segundos entre la extracción de una aleación del horno y el enfriado en baño. La razón de esto es que cuando el metal abandona el horno y empieza a enfriar, los metales de la aleación comienzan a precipitarse fuera del metal base. Si este proceso no se detiene, granos grandes de aleación quedan suspendidos en el aluminio y debilitan la aleación. Excesiva precipitación también aumenta la probabilidad de corrosión intergranular.



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Para ayudar a minimizar la cantidad de elemento de aleación que precipitan fuera del metal base, se selecciona un medio de enfriamiento que asegure la velocidad de enfriado adecuada. Por ejemplo, un rociado de agua o un baño de agua proporciona la velocidad de enfriamiento adecuada para las aleaciones de aluminio. Sin embargo, los grandes forjados típicamente se enfrían en agua caliente para minimizar el choque térmico que podría ocasionar grietas. Las chapas finas, normalmente se ondulan y distorsionan cuando se enfrían en baño, por lo que deben enderezarse inmediatamente después de que se retiran del baño. Después del baño, todos los metales deben enjuagarse minuciosamente dado que cualquier residuo de sal del baño de nitrato de potasio o sódico puede llevar a iniciar el proceso de corrosión en la aleación. Tratamiento térmico de precipitación Las aleaciones de aluminio tratables térmicamente son comparativamente blandas al principio de retirarlas del baño de enfriamiento. Con el tiempo, sin embargo, el metal se vuelve duro y gana resistencia mecánica. Cuando se permite a una aleación enfriar a temperatura ambiente, se conoce como envejecido natural y puede tardar de varias horas a varias semanas. Por ejemplo, el aluminio aleado con cobre alcanza aproximadamente el 90 por ciento de su resistencia en la primera media hora después de que se extrae del baño y se convierte en plenamente duro al cabo de cuatro o cinco días. La duración del proceso de envejecimiento de una aleación puede alargarse o acortarse. Por ejemplo, el proceso de envejecimiento puede ser más lento introduciendo un metal en un congelador inmediatamente después de retirarlo del baño. Por otra parte, se puede acelerar el proceso de envejecimiento por el recalentamiento de un metal y permitiendo que se empape durante un período de tiempo especificado. Este tipo de envejecimiento se identifica por varios términos tales como endurecido por envejecido artificial, endurecimiento por precipitación o tratamiento térmico de precipitación. Este proceso desarrolla dureza, resistencia mecánica y resistencia a la corrosión por bloqueando la estructura de grano de un metal unida. Las aleaciones envejecidas naturalmente, tales como las aleaciones de cobre-zinc-magnesio, obtienen su plena resistencia a temperatura ambiente en un período relativamente corto y no requieren ningún tratamiento térmico adicional. Sin embargo, otras aleaciones, especialmente aquellas con un contenido de cinc alto, necesitan tratamiento térmico para desarrollar toda su resistencia. Estas aleaciones se denominan aleaciones envejecidas artificialmente. Recocido El recocido es un proceso que ablanda un metal y disminuye la tensión interna. En general, el recocido es lo contrario del endurecimiento. Para recocer una aleación de aluminio, se eleva la temperatura del metal a un valor de temperatura de recocido y se mantiene hasta que el metal queda completamente “empapado” de la temperatura (alcanza toda la masa de la pieza la temperatura por igual). A continuación, se enfría hasta 500 °F a un ritmo de alrededor de 50 °F por hora. Por debajo de los 500 °F, la velocidad de enfriamiento no es importante.

TRATAMIENTO TERMICO

ALEACION RECOCIDO TRATAMIENTO DE SOLUCIÓN

TRATAMIENTO DE PRECIPITACION

TEMP-°F TEMP-°F TEMP-°F TIEMPOHORAS

1100 650º 3003 775° 5052 650° 2017 775° 940° 2117 775° 940º 2024 775° 920° 375° 7- 9 6061 775° 970° 350° 6-10 7075 775° 870° 250° 24 - 28

Figura 1. las aleaciones de aluminio son tratadas térmicamente para incrementar su Resistencia mecánica y mejorar sus características de

trabajado. La temperatura y el tiempo de empapado son críticos para dispersar los agentes aleantes



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When annealing clad aluminum metals, they should be heated as quickly and as carefully as possible. The reason for this is that if clad aluminum is exposed to excessive heat, some of the core material tends to mix with the cladding. This reduces the metal’s corrosion resistance. [Figure 1] Cuando se recuecen metales de aluminio alclad, deben calentarse tan rápido y tan cuidadosamente como sea posible. La razón de esto es que si el aluminio alclad es expuesto a una temperatura excesiva, algunos de los materiales del núcleo tiende a mezclarse con el revestimiento. Esto reduce la resistencia a la corrosión del metal. Aleaciones no tratables térmicamente El aluminio comercialmente puro no se beneficia de un tratamiento térmico ya que no hay ningún material de aleación en su estructura. Del mismo modo, la aleación 3003 es un metal casi idéntico y, excepto por una pequeña cantidad de manganeso, no se beneficia de ser tratada térmicamente. Ambos de estos metales son ligeros y un poco resistentes a la corrosión. Sin embargo, tampoco tiene una gran resistencia y, por lo tanto, su uso en los aviones está limitado a componentes no estructurales tales como carenados y envolturas aerodinámicas que soportan poca o ninguna carga. La aleación 5052 es quizás la más importante de las aleaciones de aluminio no tratables térmicamente. Contiene cerca del 2,5% magnesio y una pequeña cantidad de cromo. Se utiliza para piezas soldadas tales como tanques de gasolina o aceite y para tuberías de fluidos rígidas. Su resistencia se incrementa por el trabajo en frío. Identificación de los tratamientos térmicos Las aleaciones tratables térmicamente tienen su condición de dureza designada por la letra –T seguida por uno o más números. Un listado de estas designaciones:

T Pieza tratada por tratamiento de solución.

T2 Pieza recocida (sólo productos de fundición)

T3 Tratamiento de solución seguido de un endurecido forzado (trabajado mecánico). Diferentes cantidades de endurecido forzado de la aleación tratada vienen indicadas por un Segundo dígito. Por ejemplo, -T36 indica que el material ha sido tratado térmicamente por solución y se ha reducido su espesor en un 6 % mediante el laminado en frío.

T4 Tratamiento de solución seguido de un envejecido natural a temperatura ambiente

hasta una condición estabilizada (características uniformizadas en todo el material).

T5 Envejecido artificial después de ser rápidamente enfriada durante un proceso de fabricación tal como una extrusión o fundición.

T6 tratamiento de solución seguido de un envejecido artificial (tratamiento de

precipitación).

T7 Tratamiento de solución y estabilizado para controlar ondulaciones y distorsiones.

T8 Tratamiento de solución, endurecido forzado y envejecido artificial.

T9 Tratamiento de solución, envejecido artificial y endurecido forzado.

T10 Envejecido artificial y trabajado en frío.



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Repetición del tratamiento térmico El material que ha sido previamente tratado térmicamente puede ser generalmente vuelto a tratar cualquier número de veces. Como ejemplo, los remaches de aleación 2017 o 2024 son extremadamente duros y normalmente reciben varios tratamientos térmicos para hacerlos suficientemente blandos para colocarlos. Como se explicó anteriormente, el número de tratamientos de solución permitidos para piezas alclad es limitado debido a la creciente difusión del material del núcleo en el revestimiento. Esta difusión provoca la disminución de la resistencia a la corrosión. Como resultado, las piezas alclad generalmente están limitadas a no más de tres tratamientos térmicos. Endurecido forzado Ambas aleaciones de aluminio, las tratables y no tratables pueden fortalecerse y endurecer a través de un endurecimiento forzado que también se denomina trabajado en frío o endurecimiento por trabajo. Este proceso requiere trabajar mecánicamente un metal por debajo de su temperatura crítica. El endurecido forzado altera la estructura del grano y endurece el metal. El trabajado mecánico puede consistir en la laminación conducción o prensado. Las aleaciones tratables térmicamente incrementan su resistencia mecánica laminándolas después de que han sido tratadas térmicamente por solución. Por otra parte, las aleaciones no tratables son endurecidas durante el proceso de fabricación cuando se laminan hasta las dimensiones deseadas. Sin embargo, a veces estas aleaciones son endurecidas demasiado y deben ser parcialmente recocidas. Designaciones de dureza En su caso, la dureza de un metal, o templado, se indica mediante una letra separada de la designación de la aleación por un guión. Cuando la designación de templado básica debe definirse más específicamente, uno o más números siguen la letra de designación. Estas denominaciones son las siguientes:

F Tal como ha salido de fabrica.

O Recocido, recristalizado (materiales fundidos solamente).

H Endurecido forzado.

H1 Endurecido forzado solamente.

H2 Endurecido forzado y parcialmente recocido.

H3 Endurecido forzado y estabilizado. El dígito siguiente a las designaciones H1, H2 y H3 indica el grado de endurecido forzado. Por ejemplo, el número 8 representa la máxima resistencia a la tracción, mientras que 0 indica un estado recocido. Las denominaciones más comunes incluyen:

Hx2 Cuarto de duro

Hx4 Medio duro

Hx6 Tres cuartos de duro

Hx8 Completamente duro

Hx9 Extra-duro



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6.2.4 Ensayos de dureza, resistencia a la tracción, resistencia a la fatiga y resistencia al impacto de metales no ferrosos. Los diferentes tipos de ensayo para los metales ya los vimos en el capítulo 06.01. pag. 33. Para los metales no ferrosos se emplean los mismos ensayos físicos que para los metales ferrosos, por lo que no vamos a volver a repetir el contenido y nos remitimos a quellas páginas para conocer los procesos. La única diferencia digna de observar se refiere a las lecturas obtenidas en los diferentes ensayos que corresponderán a las específicas para esos materiales.



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6.3. MATERIALES DE AERONAVES MATERIALES COMPUESTOS Y NO METALICOS

6.3.1. Materiales compuestos y no metálicos distintos de la madera y los materiales textiles 6.3.1.a Características, propiedades e identificación de materiales compuestos y no metálicos, distintos de la madera, de uso común en aeronaves. 1. Plásticos

Antes de empezar a describir las características de los materiales plásticos estableceremos un cuadro identificativo de los tipos de plástico más conocidos. Los plásticos son productos obtenidos artificialmente por síntesis a partir de compuestos orgánicos en los que predomina el carbono. Se caracterizan por poseer un tamaño molecular excepcional, pero no todos tienen el mismo tamaño. El sistema de obtención del plástico se hará a través de polímeros, moléculas de diversos tamaños.

PLASTICO: es un polímero más los aditivos necesarios para darle unas determinadas características. RESINA SINTETICA: es un polímero puro, sin aditivo alguno.

1. TIPOS DE PLASTICOS Los plásticos los podemos clasificar de la siguiente manera: TERMOPLASTICOS: plásticos de cadena lineal que pueden conformarse mediante calor. Tienen el inconveniente de poder utilizarse en un margen muy estrecho de temperaturas. TERMOESTABLES: plásticos de cadena ramificada. No se pueden reciclar ni conformar mediante calor. ELASTOMEROS: constituyen lo que conocemos como gomas. Su estructura es en forma de malla tridimensional en lugar de ser filamentosos. Se consigue estabilizar su reticulación mediante el vulcanizado, por el que se crean uniones entre puntos de la cadena.

Molécula de estireno



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2. TIPOS ESPECIFICOS DE PLASTICOS

TERMOPLÁSTICOS CELULOSICOS:

Nitrocelulosa, se deriva el celuloide. Acetato de celulosa, son transparentes, dan nombre al concepto de plásticos celulósicos.

TERMOPLASTICOS VINILICOS:

Polietileno, es el de uso más común, se emplea para revestimiento de cables eléctricos. Polipropileno, es el plástico común rígido, se emplea para carrocerías y embellecedores de

baja calidad. Existe una variedad de gran resistencia tanto química como a la temperatura. Se emplea para fabricar engranajes sin lubricación.

Poliestireno, suele emplearse expandido, su uso es para fabricación de envases desechables o espumas para embalajes.

Policloruro de vinilo, PVC, plástico con gran resistencia química, se emplea generalmente para tuberías en su variedad rígida, también se emplea para elementos decorativos. En su variedad flexible se emplea para flotadores.

Poliacetato de vinilo, plástico empleado como adhesivo preparado con temperatura. Polimetacrilato de metilo, es el plástico que da nombre a los acrílicos, transparente, se

emplea como acristalamiento plástico en los aviones. Recibe el nombre comercial de plexiglás.

Poliamidas, NYLON, resistente mecánico, eléctrico y químico, se emplea como fibra para tejidos, hilo de pescar, pelo de muñecas, prótesis, tripa de salchichas.

TERMOESTABLES:

Fenol-formaldehido, baquelita, aislante térmico. Urea-formaldehido, plásticos de elementos eléctricos. Melamina, recubrimiento decorativo. Poliéster, TERGAL, resina de fabricación. Epoxi. Policarbonato, plástico de máxima resistencia, puede ser transparente, se hacen los

Compact-Disc cascos protectores, biberones de plástico. Cristal líquido, estructura alineada de las moléculas, avión invisible, pedales plástico.

Celulosa

Polietileno

Resina de epoxi



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VARIOS:

Silicona, sustituye el carbono de la molécula por silicio. Hay variedades termoplásticas y termoestables.

Politetrafluoroetileno, TEFLON, se puede usar como adhesivo de fusión como termoplástico.

Poliuretanos, es de todo tipo, se presentan como espumas rígidas y flexibles, pinturas

–CF2–CF2–CF2–CF2–Teflón

ELASTOMEROS:

Buna-N, resistente a los disolventes, se emplea como manguera para gasolina, correas contaminadas por aceite.

Neopreno, resistente a aceites, no tanto como la Buna-N, resiste al envejecimiento por calor y luz, al desgarro y a la abrasión.

Así es como se ven las cadenas

poliméricas en un trozo de caucho no estirado. Esto le gusta ala entropía.

Plastics are used in many applications throughout modern aircraft. These applications range from structural components of thermosetting plastics reinforced with fiberglass to decorative trim of thermoplastic materials to windows. Usos de los plásticos Plásticos se usan en muchas aplicaciones en los aviones modernos. Estas aplicaciones van desde componentes estructurales de plástico termoestable reforzado con fibra de vidrio o carbono hasta guarnecido decorativo con materiales termoplásticos para ventanas. Plásticos transparentes Los materiales plásticos transparentes que se utilizan en cúpulas de aviones, parabrisas, ventanas y otros recintos transparentes similares pueden dividirse en dos grandes clases o grupos. Estos plásticos se clasifican según su reacción al calor. Las dos clases son: termoplástico y termoestable. Los materiales termoplásticos se ablandan cuando se calientan y se endurecen cuando se enfrían. Estos materiales pueden calentarse hasta ablandarlos y, a continuación, darles la forma deseada. Cuando se enfrían, conserven esta forma. La misma pieza de plástico puede recalentarse y remodelarse cualquier número de veces sin cambiar la composición química de los materiales.



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El plástico termoestable endurece al calentarlo y un recalentamiento no tiene ningún efecto de ablandamiento sobre él. Estos plásticos no pueden ser reformados una vez que está completamente curado por la aplicación de calor. Además de la clasificación mencionada anteriormente, el plástico transparente se fabrica en dos formas:

monolítico (sólido) y laminado.

Laminado plástico transparente está hecho de láminas de plástico transparente unidas mediante un material adhesivo, normalmente butirato de polivinilo. Debido a sus cualidades de resistencia a la dispersión, el plástico laminado es superior a los plásticos sólidos y se utiliza en muchos aviones presurizados. La mayor parte de las hojas transparentes utilizadas en aviación se fabrican en conformidad con las especificaciones militares diversas. Un nuevo desarrollo de plástico transparente es el acrílico. El acrílico es un tipo de plástico que, antes de darle la forma, se estira en ambas direcciones para reorganizar su estructura molecular. Los paneles de plástico acrílico estirado tienen una mayor resistencia al impacto y están menos sujetos a dispersión; su resistencia química es mayor, el contorneado es más simple y el “crazing” y los arañazos son menos perjudiciales. Las hojas individuales de plástico están recubiertas con una máscara de papel al que se ha agregado un adhesivo sensible a la presión. Este papel ayuda a prevenir accidental de rayaduras durante el almacenamiento y manipulación. Tener cuidado para evitar arañazos y cortes que pueden ser causados por deslizamiento de las hojas una sobre la otra o encima de mesas rugosas o sucias. Si es posible, almacenar hojas en bandejas que se inclinen aproximadamente 10 ° de la vertical. Si deben almacenarse horizontalmente, los montones no deben ser de más de 18 pulgadas de espesor, y las hojas finas o más pequeñas deben ser apiladas sobre las más grandes para evitar voladizos no compatible. Almacenar en un lugar fresco y seco, lejos de vapores de disolventes, estufas, radiadores y tuberías de calefacción. La temperatura en la sala de almacenamiento no debe exceder de 120 °F. Aunque la luz solar directa no perjudique al plástico acrílico, causará secado y endurecimiento del adhesivo de enmascaramiento, dificultando la eliminación del papel. Si el papel no se retira fácilmente, colocar la hoja en un horno a 250 °F durante 1 minuto, como máximo. El calor ablanda el adhesivo de enmascaramiento para facilitar la eliminación del papel. Si no está disponible un horno, retire el papel de enmascaramiento endurecido, ablandando el adhesivo con nafta alifática. Frotar el papel de enmascaramiento con un paño saturado con nafta. Esto ablandará el adhesivo y soltará el papel del plástico. Las hojas así tratadas deben lavarse inmediatamente con agua limpia, teniendo cuidado de no rayar las superficies. Nota: la nafta alifática no debe ser confundida con nafta aromática y otros disolventes de limpieza en seco, que tienen efectos nocivos sobre los plásticos. Sin embargo, la nafta alifática es inflamable y deben respetarse todas las precauciones sobre el uso de líquidos inflamables. 2. MATERIALES COMPUESTOS 2.1. ¿Qué es una estructura compuesta? La palabra plástico ha llegado a ser tan utilizada que ha perdido algo de su significado original. La primera vez que se utiliza este término es en 1.800 cuando se desarrolló el celuloide a partir del algodón. Desde el momento en que se mezclaron el fenol y el formaldehido cuando arrancó la familia de los plásticos fenólicos obteniéndose materiales útiles que casi revolucionan nuestra vida en la actualidad.



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Los plásticos, tal como los conocemos pueden clasificarse en dos grandes grupos:

Termoplásticos. Termoestables.

Termoplásticos

Un material termoplástico es duro en su estado general, pero ablandará y será manejable cuando es calentado pudiéndose entonces moldear o conformar reteniendo su forma una vez que se enfría. El ciclo de ablandamiento y endurecimiento del material termoplástico puede repetirse tantas veces como sea necesario en tanto que el material no se sobrecaliente.

Termoestables

Un material termoestable no se ablandará al calentarlo y se descompondrá o quemará antes de fundir. Las resinas termoestables tienen muy poca resistencia por si mismas, pero generalmente se refuerzan con papel, tela o fibra de vidrio, carbón o boro, para conformar un material estructural ligero y de extremadamente elevada resistencia del que se fabrican piezas de los modernos aviones.

Valor técnico de los plásticos Las pocas cifras del apartado anterior son el reflejo estadístico de la gran importancia y actualidad que han alcanzado los plásticos en su condición de materiales de la técnica, de todos los sectores económicos (casi sin excepción) y de la vida diaria. Las numerosas posibilidades de modificación de su estructura química, de agregación de los más variados aditivos de procesabilidad, permiten la diversificación casi ilimitada de sus características y hacen asequibles un cúmulo de combinaciones de propiedades que, para otros grupos de materiales, resultarían impensables. Los plásticos, por ejemplo, pueden ser:

sólidos y duros como metales ligeros, acercándose en algunos casos a los materiales férricos; o bien, blandos como la goma, llegando incluso a consistencia pegajosa.

50 veces más livianos que el agua, o dos veces más pesados que ésta, es decir, próximos a los metales ligeros en cuanto a densidad.

completamente transparentes, o bien completamente opacos muy buenos aislantes eléctricos, o bien conductores. solubles en agua o en líquidos orgánicos, o bien inatacables por la práctica totalidad de

productos químicos. resistentes a la intemperie durante muchas décadas, o bien degradables en unas pocas

semanas. A ello hay que añadir las posibilidades de transformación que permiten velocidades altas e inigualables de producción, ahorro energético y sobre todo una gran libertad de diseño. En la producción de materiales metálicos es casi inevitable un mecanizado final de las superficies, costoso en el capítulo de mano de obra, y la necesidad de proteger con pintura dichas superficies mientras que la mayoría de plásticos no requieren estos tratamientos. Estos hechos explican el aumento sensacional de la importancia de los plásticos a lo largo de los últimos 60 años. Áreas de aplicación de los plásticos reforzados con fibras (PRF) Los plásticos reforzados con fibras ya han establecido su relevante valor como materiales ligeros para la construcción aeronáutica y espacial. Pero también son necesarios -en otros campos industriales-máquinas, vehículos y aparatos con mayor capacidad de rendimiento. Como objetivos del desarrollo, es preciso ofrecer soluciones para obtener mayores velocidades de elaboración, manejo, o mayor rendimiento con menor consumo de energía. Estas demandas pueden convertirse en realidad sólo mediante materiales que tengan definido un perfil de características con módulos específicos. Es posible obtenerlos mediante el recurso a los plásticos reforzados con fibras, ya que su versatilidad en



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el diseño, no sólo del producto sino también de las propias cualidades del material, hace viable obtener un ajuste óptimo. Entre las características especiales de los PRF están su bajo peso específico y una rigidez regulable en un amplio campo, que varía desde una rigidez elevadísima hasta una capacidad de alargamiento inmejorable. También poseen resistencia química, buena absorción de vibraciones y elevada estabilidad dimensional y resistencia a la fatiga. Además de las cualidades mecánicas y químicas del material, deben mencionarse su facilidad de elaboración tanto en la fabricación como en el acabado de los productos.

3. PLASTICOS REFORZADOS, COMPOSITES La estructura de los composites consiste literalmente en una fibra resistente cualquiera imbuida en cualquier matriz, tan dura como el titanio. La mayoría de las combinaciones utilizadas comúnmente consisten en fibras encapsuladas en un sistema resinoso basado en polímeros del poliéster, vinyléster o epoxy. El propósito del sistema de resina es transferir las cargas entre las fibras. La elección de la resina dependerá de las necesidades estructurales, el costo del proyecto; el mezclado, manejo, disposición, facilidades de maquinado y curado; el tipo de ambiente previsto; las necesidades aerodinámicas o cosméticas y la vida de servicio esperada o deseada. Casi todas las resinas utilizadas en los composites son una combinación de varias resinas y aditivos. Por esto, se emplea con frecuencia el término sistema de resina en lugar del de resina solamente. Tales aditivos pueden utilizarse para:

Aumentar o disminuir la viscosidad, agentes tixotrópicos. Cambiar la resistencia a la radiación ultravioleta. Mejorar la resistencia a la cortadura interlaminar al mismo tiempo que su tenacidad. Incrementar la resistencia de las zonas donde predomina la resina en el laminado. Incrementar o reducir la transparencia de, o añadir color al laminado. Cambiar la tensión superficial durante el período de baja viscosidad, justo antes de curar.

Podemos añadir hasta 20 de esos materiales modificadores en la resina antes de que se añada el catalizador o endurecedor. La consecuencia obvia es que el sistema de resina empleado puede ser tan sofisticado que no debe intentarse ninguna modificación. Otro término escuchado con frecuencia como sustitutivo del de resina es el de sistema de matriz. Los diversos sistemas de resina se utilizan como:

Una matriz o resina envolvente para los composites. Para pegar piezas de composite después de que una o ambas hayan curado; o para pegarlos

sobre piezas metálicas. Para envolver y proteger pequeños y delicados componentes electrónicos. Para obtener una película superficial atractiva e impermeable (pintura).



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Para proporcionar una zona curada maciza en un material de núcleo a través de la que pueda taladrarse un agujero para insertar una fijación roscada o un perno.

La exacta formulación del sistema de resina generalmente varía de una aplicación a otra para poder conseguir las mejores características. Así, cuando el sistema es optimizado como un adhesivo, puede no resultar tan bueno como una resina matriz o masilla. Por lo tanto, los constructores y especialistas que estudian y determinan las propiedades estructurales finales del material usado se referirán al material como matriz de resina cuando esté listo para el trabajo. 3.1. Resinas

Las resinas sintéticas conforman la matriz donde va embebido el refuerzo en el material compuesto. Su misión es verificar una buena adhesividad y aportar al material de conjunto, propiedades que cumplan con las exigencias de trabajo. Las resinas, en toda su extensa gama, nos proporcionan un material termoestable muy adecuado para recubrimientos, coladas y otras aplicaciones.

3.1.1. Tipos de resina

Hay cuatro grupos generales de resinas que constituyen los materiales plásticos que nos son familiares:

Resinas naturales: Se incluyen en este apartado materiales tales como el shellac, pez,

ámbar, asfalto y resina.

Resinas celulósicas: Este es el constituyente plástico más antiguo utilizado por el hombre. Deriva principalmente del algodón, y su familia incluye el celuloide, acetato de celulosa, nitrato de celulosa, celulosa etílica y butirato de celulosa.

Resinas de proteínas: Las resinas derivadas de las proteínas se fabrican a partir de diversos

productos agrícolas tales como los cacahuetes, cardos, leche, granos de café y soja.

Resinas sintéticas: Son las resinas más populares utilizadas para trabajar los materiales estructurales hoy en día. Derivan del petróleo, glicerol, cianamida cálcica, benceno, urea, etileno, fenol y formaldehido. Los productos fabricados mediante resinas sintéticas son conocidos para su uso como acrílicos, nylon, vinilo, estireno, polietileno y urea-formaldehido, al igual que otros nombre también populares.

3.1.2. Resinas de poliéster

Las resinas termoestables más empleadas son las de poliéster, representando alrededor del 95 % del total de resinas empleadas en la fabricación de materiales compuestos. Una resina de poliéster es el resultado de una policondensación entre poliácidos o anhídridos de poliácidos y un polialcohol. Los poliácidos, o sus anhídridos son insaturados, con lo cual se obtienen resinas de poliéster insaturado. Estas insaturaciones, son las que permiten posteriormente el entrecruzamiento entre cadenas de resina de poliéster y el monómero reactivo (generalmente, estireno). Una resina comercial es una mezcla. Realmente se trata de una disolución con dos componentes, siendo uno de ellos la resina de poliéster propiamente dicha, y el otro (presente en un 35-40 %) el monómero reactivo.

3.1.2.1. Tipos de resina de poliéster

Comercialmente existen muy variados tipos de resinas de poliéster, dedicados cada uno a un tipo concreto de aplicación. De todos modos, existen unas pocas familias de resinas con las siguientes características:



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Resinas ortoftálicas: Son las de uso más generalizado, con resistencias mecánicas buenas, buena resistencia a los agentes químicos, a la humedad y al envejecimiento.

Resinas isoftálicas: Representan una notable mejora respecto de las ortoftálicas, sobre

todo en la resistencia a la humedad y al envejecimiento, por lo cual son mejores para la fabricación de embarcaciones (por ejemplo).

3.1.2.2. Reticulación de una resina de poliéster Evidentemente, la pregunta más importante es qué sucede, o qué provoca el paso de la forma líquida a la forma sólida y entrecruzada de la resina. Cualquier resina de poliéster en sus formas comerciales, es capaz de reticular y conseguir la fase sólida, sin ningún tipo de ayuda, pero esa transformación llevaría meses, quizá se podría llevar a cabo en pocas semanas, si la resina está almacenada a la luz del día y a elevadas temperaturas. Es evidente, que esos tiempos de transformación no tienen ningún sentido práctico, y por tanto debemos conocer cuáles son los medios para obtener tiempos de transformación útiles.

La reticulación de la resina pasa por tres estadios:

En el primero, la resina mantiene su estado líquido, y por tanto es capaz de

impregnar las fibras, o de someterse al proceso de producción determinado. El segundo estadio es el de la gelificación, en la cual la resina aumenta de

forma rápida su viscosidad, hasta convertirse en una sustancia gelatinosa. Finalmente el tercer estadio es el endurecimiento hasta conseguir una masa

sólida.

De entre los tres estadios, tan sólo en el primero podemos trabajar la resina y efectuar el moldeo por cualquier sistema.

3.1.2.3. Agentes catalizadores para resinas de poliéster

Para provocar la reacción de polimerización (endurecimiento de la resina), a temperatura ambiente, son necesarios dos tipos de ingredientes:

Acelerador, que activa al catalizador. Por sí sólo no provoca la polimerización

y muchos fabricantes suministran la resina ya acelerada. Suele utilizarse el octoato de cobalto en solución al 6%, empleando proporciones comprendidas entre el 0,1 y 3% con relación al peso de la resina.

Iniciadores o catalizadores, que tienen la función de iniciar la reacción de

polimerización. Generalmente se utiliza una solución al 60% de peróxido de metiletilcetona en dimetilftalato, en unas proporciones entre el 1 y el 3% con relación al peso de la resina. Es muy importante tener en cuenta el carácter explosivo de la mezcla catalizador-acelerador, por lo que no deben ser mezclados directamente entre ellos.

Volviendo al tema del iniciador, distinguiremos dos tipos básicos:

Los peróxidos orgánicos. Los fotoiniciadores.

Peróxidos orgánicos: Se trata de sustancias capaces de descomponerse por

acción del calor, o de otras sustancias denominadas acelerantes,



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provocando entonces el inicio de la reacción de reticulación de la resina. Se estudiaran con más detalle más adelante. Los peróxidos orgánicos son los iniciadores empleados en el 99 % de los casos, y tal como hemos visto pueden ejercer su función tanto por efecto del calor como de unas sustancias llamadas acelerantes (también denominadas promotores).

Fotoiniciadores: Son sustancias muy complejas desde el punto de vista químico,

capaces de descomponerse por la acción de rayos luminosos, tanto visibles como ultravioletas. Como en el caso de los peróxidos, ésta descomposición provoca el inicio de la reticulación de la resina..

En una buena mayoría de los Casos no es posible ni aconsejable el empleo de calor para descomponer el catalizador e iniciar así la reticulación, por lo cual el empleo de acelerantes es muy frecuente, dado que permite iniciar la reticulación de la resina a las temperaturas del ambiente. De los diferentes tipos de acelerantes se hablará también más adelante.

3.1.2.4. Vida útil de la mezcla Anteriormente hemos determinado que el estadio sobre el cual podemos trabajar con la resina es en el cual ésta permanece en fase líquida. Se plantea entonces el dilema de cuánto tiempo debe de permanecer la resina en fase líquida. Este tiempo se denomina tiempo de gel (tiempo hasta llegar al estadio de gel), o también pot life (expresión inglesa que significa tiempo de utilización). El pot life, o tiempo de gel es siempre ajustable en unos márgenes bastante amplios en cualquier resina de poliéster. La cantidad de peróxido a adicionar a una resina puede oscilar entre el 0,1 y el 3 %, y la cantidad de acelerante entre el 0,1 y el 0,5 %, en términos generales, pudiendo obtener tiempos de gel desde pocos minutos hasta varias horas. Una regla fija podría decir que a más cantidad de peróxido y de acelerante, menor tiempo de gel. Desgraciadamente, y para complicar aún más las cosas, la temperatura también influye en el tiempo de gel, y así una regla bastante fiable, aunque no exacta, dice que a un incremento de la temperatura de 10 °C, le corresponde reducir el tiempo de gel a la mitad (1).

(1) Si tomamos como base un tiempo de gel de 30 minutos a una temperatura de 15 °C, a una temperatura de 25°C, el tiempo de gel se reduciría a la mitad, es decir a 15 minutos.

Como normalmente se debe conocer el tiempo aproximado de gel que se necesita para un determinado trabajo, habrá que determinar el contenido de acelerante y peróxido a incorporar a la resina. Normalmente se realiza esta operación por el sistema de prueba y ajuste. Este sistema consiste en preparar varias muestras de resina con distintas cantidades de acelerante y catalizador, midiendo en cada una de ellas el tiempo de gel resultante. A partir de la muestra que más se acerque al resultado deseado, se varían las cantidades de acelerante y catalizador, hasta obtener Con la mayor exactitud posible el tiempo de gel deseado.

Normalmente el acelerante se incorpora a la totalidad de resina de un bidón o un contenedor grande, para incorporar el catalizador justo en el momento que se desea iniciar el trabajo. Siendo ésta la mecánica operativa habitual, plantea un pequeño problema. Puede darse el caso (de hecho se da), de tener preparada una formulación de resina más acelerante con el objetivo de conseguir un determinado tiempo de gel con, por ejemplo, un 2% de peróxido, a una temperatura de 15 °C; pero cuando vamos a utilizarla, nos encontramos que la temperatura ambiente ha subido y está cercana a los 25 °C. Normalmente podremos salvar el problema reduciendo la cantidad de peróxido, pero si ésta reducción



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comporta tener que incorporar una cantidad menor al 1%, la reticulación de la resina puede ser defectuosa. Para resolver éste problema contamos con otro tipo de sustancias llamadas inhibidores, cuya función es retrasar el tiempo de gel. Estas sustancias se incorporan a la resina antes de añadir el catalizador, y las cantidades a añadir oscilan entre el 0,1 y el 0,4 %. Con todo ello podemos establecer una multitud de sistemas catalíticos para una misma resina. Definiendo sistema catalítico como una determinada combinación de acelerante, inhibidor y peróxido (o catalizador), que proporciona un tiempo de gel específico a una temperatura fijada.

3.1.2.5. Aplicaciones de las resinas de poliéster

Una vez visto que es una resina de poliéster, qué tipos básicos de poli ésteres hay, y cómo pueden formularse para obtener, tiempos de trabajo razonables, queda por estudiar las aplicaciones de éstas resinas. Las aplicaciones iniciales se centraron (como en muchos otros casos) en el campo militar, concretamente durante la II Guerra Mundial, y con el objeto de sustituir en lo posible el consumo de acero. A partir de estas aplicaciones iniciales, y ya en tiempo de paz, se ha ido ampliando el campo de utilización, abarcando todos los sectores productivos imaginables: Aeronáutica, Transporte, Almacenamiento, Sector Naval, Construcción, Deporte y Ocio, Electricidad y Electrónica, Decoración, Mobiliario,...

Finalmente, relacionaremos las ventajas e inconvenientes que presentan las resinas de poliéster.

VENTAJAS

Buena rigidez Estabilidad dimensional Buena impregnación de refuerzos Translucidez Facilidad de procesado por moldeo a baja presión Excelente aislante eléctrico Buena resistencia química Precio bajo para resinas ortoftálicas e isoftálicas Resistencia química a los hidrocarburos a temperatura ambiente (gasolina,...)

INCONVENIENTES

Resinas rígidas frágiles al choque Resistencia mediocre a temperaturas superiores a 120 °C. Atacadas por las bases fuertes y los hidrocarburos calientes Inflamables (se pueden ignifugar) Contracción importante (6-10%) Mal comportamiento ante el calor húmedo Degradación a la luz por efecto de los rayos Ultravioletas (pueden estabilizarse

a la luz)

3.1.3. Resinas epoxi

Después de las resinas de poliéster, las resinas epoxi son las más empleadas para la fabricación de materiales compuestos. El creciente mercado de aplicaciones para estas resinas, hace que su desarrollo sea muy rápido, mejorando constantemente las condiciones de aplicación de las mismas.



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Como en el caso de las resinas de poliéster, las resinas epoxi están formadas por un polímero, el cual necesitará otro compuesto para su posterior reticulación, provocando así el endurecimiento de la resina. La diferencia fundamental entre una resina de poliéster y una epoxi, dejando de lado la diferente naturaleza química, es que en su presentación comercial, la resina epoxi no incorpora el compuesto reticulante (en adelante endurecedor). Otra característica diferenciadora, es que mientras en las resinas de poliéster, la cantidad de compuesto reticulante (estireno) puede variar (30-40 %), la cantidad de endurecedor a incorporar a una determinada resina epoxi, es fija y predeterminada, no puede modificarse. En cuanto al aspecto físico, las resinas epoxi se dividen en líquidas, semisólidas o sólidas. Lo que determina que una resina sea sólida o líquida, es la longitud de la cadena. Cuanto más larga sea la cadena molecular, más sólida será la resina.

En cuanto a las diferencias químicas, se pueden presentar varios tipos de resinas, o distintas familias de resinas. Son las siguientes:

• Resinas de Bisfenol A: Son las más empleadas. • Resinas de Bisfenol F. Similares a las de Bisfenol A, con menores características. • Resinas epoxi novolacas: Derivadas de resinas fenólicas. Presentan una alta

resistencia a la temperatura. • Resinas cicloalifáticas: De empleo limitado. Empleadas en fabricación de elementos

aislantes en alta tensión. • Resinas flexibles: Empleadas en combinación con cualquiera de las anteriores, con el

fin de proporcionar compuestos mas flexibles.

3.1.3.1. Endurecedor de la resina

Una dificultad añadida que presentan las resinas epoxi, es la elección del endurecedor. Dependiendo de cuál sea el elegido, pueden variarse muchas de las propiedades finales del compuesto. Incluso influyen decisivamente en el procesado de la resina, dado que mientras algunos endurecedores son capaces de reticular la resina a temperatura ambiente, otros requieren temperaturas superiores a los 130 °C.

De entre la enorme cantidad de endurecedores para resinas epoxi, distinguiremos cuatro familias que son las más comúnmente empleadas:

Poliaminas alifáticas: Son los que se emplean para poder curar las resinas a

temperaturas ambientales. Proporcionan buenas características mecánicas y químicas al compuesto, pero la retención de estas características a temperaturas elevadas es pobre.

Poliaminas aromáticas: De características parecidas a los anteriores, requieren

temperaturas de proceso elevadas (por encima de los 100 °C). Provocan que la retención de propiedades de la resina a temperaturas altas sea mucho mejor.

Poliamidas: Son capaces de curar la resina a temperatura ambiente, y son los más

empleados en aplicaciones de adhesivos, dado que confieren al producto curado una excelente flexibilidad.

Polianhidridos de ácidos: De características muy semejantes a las poliaminas

aromáticas, tanto en procesado, como en propiedades finales de las resinas curadas.

3.1.3.2. Tiempo de gel para los epoxis



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En lo que se refiere a la reactividad de las resinas epoxi, en general, son mucho menos reactivas que las de poliéster, pudiendo tener tiempos de gel de varias horas en muchos casos. De todas formas, la reactividad dependerá en gran medida del endurecedor elegido, y tan sólo podremos alargar el tiempo de gel o acortarlo, modificando las condiciones de temperatura ambiental. Cómo es lógico, a mayor temperatura, menor tiempo de gel.

3.1.3.3. Curado de las resinas de epoxi

Finalmente, y en lo relativo a la reactividad, es absolutamente necesario proporcionar un post-curado a las resinas polimerizadas (someter a la resina a un ciclo de calentamiento en horno, posterior a la realización de la pieza), a fin de obtener el máximo rendimiento de las resinas.

3.1.3.4. Ventajas e inconvenientes de los epoxis

Enumeramos ahora las ventajas e inconvenientes que presentan éstas resinas.

VENTAJAS • Propiedades mecánicas superior a los poli ésteres. • Mejor comportamiento térmico que los poli ésteres. • Excelente resistencia química. • Muy resistentes a la humedad. • Buenos aislantes eléctricos. • Estabilidad dimensional (no presentan apenas contracción). • Resistencia a la abrasión. • Excelente poder adherente sobre todos los materiales. • Muy buena mojabilidad de los refuerzos.

INCONVENIENTES

• Tiempos de polimerización muy elevados. • Necesidad de tomar muchas medidas de seguridad e higiene para evitar

vapores y contacto con la piel. • Mala resistencia química a los ácidos fuertes concentrados y a los disolventes

clorados. • Necesidad de una muy buena preparación de la superficie de los moldes, y el

empleo de muy buenos agentes desmoldeantes.

3.1.4. Gel-Coats

Definir un gel-coat como una resina de poliéster o vinil-éster pigmentada, aunque básicamente sea cierto, no deja de ser una simplificación de la cuestión. Los gel-coat son sistemas a base de resinas especiales de poliéster, con pigmentos y aditivos en suspensión, que se emplean para formar lo que luego, serán las superficies exteriores de los plásticos reforzados con fibra de vidrio, son resinas con una gran cantidad de aditivos para proporcionar color, resistencia al descoloramiento, flexibilidad, dureza, y capacidad de curado en condiciones muy especiales. Precisamente por el curado, o por el deficiente curado del gel-coat aparecen la mayoría de problemas de calidad generados por el mismo. El endurecimiento del gel-coat esta perjudicado en primer lugar por la normalmente gran cantidad de carga pigmentante incorporada. A ello se añade que su aplicación se hace en capas delgadas, con espesores inferiores a un milímetro. Por ésta razón la inhibición por el aire es muy alta. En muchas ocasiones el adicionar cantidades elevadas de acelerante o catalizador no ayudan a mejorar el curado, sino todo lo contrario.



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De no ser imprescindible, no se añadirá al gel-coat ninguna cantidad adicional de acelerante, y la proporción de catalizador tendrá que estar entre 1,5 % y 3 %. La mayor o menor dificultad de curado del gel-coat depende en gran manera del tipo de resina con el que está elaborado, y de los pigmentos que incorpora. Los gel coats dan siempre una apariencia perfecta a cualquier pieza, ahora bien, como los plásticos reforzados con fibra de vidrio tienen un número cada vez más variado de aplicaciones.

3.1.4.1. Aplicación del gel-coat

Vistos los conceptos generales acerca de los gel-coats, se darán ciertos consejos relativos a su aplicación.

• Antes de proceder a catalizar el gel-coat es necesario agitarlo en su envase de

origen para homogeneizarlo. • No es conveniente añadir disolvente a los gel-coats, especialmente en aquellos

con una mayor dificultad de curado. Es mejor definir con anterioridad el tipo de gel-coat y el medio de aplicación del mismo, a fin de que el fabricante lo suministre en las condiciones adecuadas de viscosidad.

• En el caso extremo de tener que rebajar la viscosidad de un gel-coat, es

preferible hacerlo con estireno, en una proporción no mayor de 10 %, ya que no es un elemento extraño al gel-coat.

Existe una excepción importante a ésta solución, y se da en el caso de los gel-coats ignífugos o resistentes al fuego, en los cuales está totalmente prohibido añadir estireno.

• Cualquiera que sea la forma de aplicación del gel-coat; brocha, rodillo o pistola,

el objetivo, básico es obtener una capa con el espesor más uniforme posible, evitando siempre las zonas con poco gel-coat. El espesor de la capa a aplicar será determinante para obtener un buen grado de curado, no siendo en ningún caso inferior a 400 micras (0,4 mm). En el caso de que el espesor mínimo de capa haya de ser sensiblemente superior al referido, el valor del mismo ha de venir indicado en la Hoja de Proceso correspondiente al trabajo que se efectúe.

• En los casos en que por especificación interna o externa, el gel-coat deba

darse en dos capas, el espesor de la primera será suficiente para evitar el ataque del estireno que contiene el gel-coat de la segunda capa. El espesor mínimo será de 400 micras, como se ha indicado anteriormente, o el fijado en la Hoja de Proceso.

• Una vez aplicado el gel-coat, hay que evitar que el propio estireno que

contiene, y que es más pesado que el aire, pueda inhibir el correcto curado, se hace necesario por tanto, aplicar una ligera corriente de aire para eliminarlo, o colocar el molde de forma que por la acción de la gravedad se elimine el estireno.

4. FIBRAS DE REFUERZO Las fibras de refuerzo aportan en el material compuesto las propiedades mecánicas estructurales principales. Estas dependerán directamente de la naturaleza y disposición de las fibras y de su porcentaje en volumen en el composite. En cada caso habrá que escoger el tipo más adecuado a los requerimientos del material compuesto y del proceso de fabricación.



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La morfología del refuerzo dependerá de la aplicación y proceso de fabricación.

4.1. Materiales estructurales laminados Utilizando varias capas de fibra de vidrio, lino o papel, podemos construir una estructura que es mucho más resistente, uniforme y ligera que una estructura similar hecha de fundición o moldeada de una sola pieza. Las poleas usadas en los sistemas de control del avión se hacen generalmente de lino impregnado con una resina fenólica. Cuando esta combinación ha curado, sometida a presión y temperatura, se obtiene una polea mejor, con la suficiente resistencia para que no la rompa el cable de control y manteniéndose lo suficientemente blanda para no desgastar el cable que la recorre. 4.1.1. Fibra de vidrio Como su nombre indica, la fibra de vidrio se obtiene a partir de pequeñas hebras de silicio fundidas hiladas juntas y dispuestas en forma de tejido. Hay numerosos tejidos diferentes de fibra de vidrio disponibles, dependiendo de la aplicación particular. El amplio abanico disponible de fibra de vidrio y su bajo costo hace que sea una de las fibras de refuerzo más populares. La fibra de vidrio pesa más y tiene menos resistencia que la mayoría de las otras fibras para composite. En el pasado se usó para aplicaciones no estructurales. El trenzado era fuerte y se usaban resinas de poliéster que conformaban una pieza quebradiza. La fibra de vidrio resultó beneficiosa en su uso como fibra de refuerzo en las nuevas fórmulas de matrices desarrolladas. 4.1.1.1. Tipos de fibra de vidrio Los tipos más comunes de fibra de vidrio son:

Vidrio E. Vidrio S.

El vidrio E también es conocido como vidrio eléctrico debido a su elevada resistividad. El vidrio E es un boro silicato siendo el tipo de fibra de vidrio usado como refuerzo más comúnmente. El vidrio S es un silicato de aluminio y magnesio, se utiliza allí donde se necesita una elevada resistencia tensil de la fibra de vidrio. Cuando se utiliza con los nuevos tipos de matrices y con el adecuado uso científico de las fibras, la fibra de vidrio es una excelente fibra de refuerzo tal como se emplea en las aplicaciones de composites avanzados de hoy en día. 4.1.1.2. Híbridos Alguno de los nuevos composites de fibra de vidrio pueden compararse favorablemente en términos de relación resistencia/peso con los tradicionales materiales de aluminio. Utilizando algunos métodos muy expertos para combinar la fibra de vidrio con otras fibras más caras, tales como el Kevlar o el grafito, puede obtenerse un material híbrido que constituye un material de elevada resistencia y bajo coste. Esta mezcla de fibras para formar híbridos es una ciéncia exacta que tolera errores muy pequeños. 4.1.1.3. Tejidos Mat

El Mat es un fieltro de hilos continuos, cortados, de vidrio "E", aglomerados entre sí mediante un liante químico.

El Mat VETROTEX está constituido por un fieltro o tapiz de hilos cortados. Este tapiz se obtiene colocando un determinado número de máquinas de corte sobre una malla metálica transportadora, que recibe los hilos cortados, generalmente a 50 mm. de longitud dispersados o repartidos de una



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forma uniforme. La malla transportadora avanza hacia una zona donde los hilos cortados reciben un liante químico que, según el tipo de Mat, puede ser un liante por emulsión o un liante sólido.

Su repartición es uniforme en toda la masa de hilos cortados. Este producto tiene por misión aglomerar entre sí los hilos cortados que constituyen el tapiz, para que formen un fieltro o manta, que sea susceptible a ser manipulado para su aplicación en los distintos sistemas de transformación. Continuando la marcha del tapiz, las fibras cortadas e impregnadas de liante pasan a través de una estufa donde se realiza la polimerización del liante químico y el secado del fieltro. A la salida de la estufa, el tapiz de fibras pasa a través de una calandradora, cuya misión es apelmazar o unir las fibras entre sí. Posteriormente, unas cuchillas situadas a ambos lados de la máquina desbarban los bordes del Mat. Por último, el Mat se enrosca sobre un tubo de cartón, constituyendo así el producto terminado. Existen, según hemos visto en la descripción de la fabricación del Mat, dos tipos de liante:

El liante sólido del Mat VETROTEX. Se especifica con la denominación de M-l. El liante líquido se especifica en nuestra referencia con la denominación de M-4.

Los gramajes en que se suministran nuestros Mats standards son: 200, 300, 375, 400, 450, 60O, 900 y 1.200 gramos/m2. El mat de fibra de vidrio se utiliza para la construcción rápida y como un núcleo completamente impregnado. Para algunas aplicaciones donde el bajo coste es más importante que la elevada resistencia, puede usarse el mat de fibra de vidrio en lugar del tejido. Las fibras de vidrio son entrelazadas y presionadas firmemente, lo justo para que la resina de poliéster las mantenga en su lugar. La disposición de las fibras al azar en el mat le da una resistencia uniforme en todas las direcciones al acabar el trabajo con la resina. El mat es considerablemente más pesado que el tejido, pesando aproximadamente 18 onzas por yarda cuadrada, y tiene algo más del doble de espesor que el tejido. Roving El roving de fibra de vidrio es similar al mat, pero las fibras se conforman como una larga hebra desliada. El roving se emplea con frecuencia en lugar del mat debido a que es más fácil de manejar. El Roving es un ensamblado sin torsión de hilos de vidrio "E" continuo, que han recibido un ensimaje plástico compatible con las resinas de estratificación. Los hilos de base, también llamados cabos, son ensamblados en paralelo y bobinados sin torsión. La bobina así obtenida tiene una presentación que la hace apta para su utilización en cualquiera de los sistemas de transformación. La unidad que hemos adoptado para expresar el título de nuestros hilos y de las mechas de Roving VETROTEX es el TEX, unidad aconsejada por la ISO (International Standardisation Organisation). Un Tex significa que 1.000 m. de hilo pesan 1 gramo. El título final de una mecha de Roving se obtiene multiplicando el título nominal del hilo de base por el número de cabos (o hilos) que contiene la mecha. Así, por ejemplo, una mecha constituida por 30 cabos (hilos) de 80 tex, tiene un título final de 2.400 tex; este mismo título final se podría obtener partiendo de 60 cabos (hilos) de 40 tex. Existe una gama completa de tipos de Roving VETROTEX que se adaptan a cada una de las técnicas de transformación.



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Los ensimajes con que van provistos los Rovings VETROTEX, son diferentes, según la aplicación específica a que vayan destinados, y según el tipo de resina que vayan a reforzar. Existen ensimajes VETROTEX compatibles con resinas poliéster, y otros específicos para resinas epoxy. El Roving VETROTEX se utiliza de diversas maneras:

En la fabricación de tejidos. En las máquinas de proyección simultánea. En las máquinas de enrollamiento. En las máquinas de preforman en las máquinas de corte continuo para fabricación de placas

planas u onduladas En las máquinas de pultrusión.

Hilos cortados Los hilos de base que se han obtenido sobre la mangueta de la bobinadora, son los empleados en la obtención de los hilos cortados. Estos hilos se llevan. a través de unos dispositivos especiales hacia unas máquinas cortadoras, donde se obtienen hilos en diversas longitudes. Normalmente, los hilos cortados VETROTEX tienen una longitud de 3, 6, 12, 5, 25, 35 y 50 mm. Estas fibras al igual que las anteriormente descritas, tienen un ensimaje específico para cada una de las aplicaciones de los hilos cortados. Los hilos cortados VETROTEX pueden ser fabricados con ensimajes compatibles con resinas poliéster y con resinas epoxi. La aplicación principal de los hilos cortados, es la obtención de compuestos de moldeo, que se emplean en prensa y que reciben generalmente el nombre de "premix" o "pre-preg". No obstante, existen numerosas aplicaciones de los hilos cortados, como pueden ser la de refuerzos locales en los estratificados o la de refuerzo de escayola. Hilos retorcidos para tejer Los hilos de base son susceptibles de ser retorcidos y cableados entre sí con una gran variedad de formas. Los hilos de base destinados a la fabricación de hilos retorcidos, para la confección de tejidos, están dotados generalmente, de un tipo especial de ensimaje completamente diferente a los descritos anteriormente para los Rovings, Mat e Hilos Cortados, ya que dichos ensimajes están destinados a dar al hilo de vidrio unas características y una calidad textiles. Para diferenciarlos de los ensimajes plásticos, emplearemos el símbolo "T". Los ensimajes "T", no son compatibles con resinas sintéticas empleadas para la fabricación de estratificados, lo cual motiva la necesidad de eliminar el ensimaje de los tejidos obtenidos y, posteriormente, realizar sobre estos tejidos desensimados, un tratamiento llamado "FINISH" que realiza la unión entre el vidrio y la resina. Recientemente, y a fin de simplificar a los tejedores esta labor de desensimar los tejidos fabricados con ensimajes textiles y de darles posteriormente un "FINISH" o acabado plástico, se ha puesto a punto una serie de ensimajes textiloplásticos polivalentes. 4.1.2. Aramidas



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Una fibra de aramida se caracteriza generalmente por su color amarillo, ligereza de peso, excelente resistencia tensil y remarcable flexibilidad. Aramida es el nombre dado a las fibras de poliamidas aromáticas. El Kevlar es una marca registrada por la compañía EI Dupont siendo la aramida más conocida y utilizada. El Kevlar ordinariamente se estirará cierta cantidad antes de romper. La resistencia tensil del aluminio aleado es de aproximadamente 65.000 p.s.i., o más o menos una cuarta parte de la que tiene el composite Kevlar. Sin embargo, el objetivo en aviación no es necesariamente tener una pieza más resistente, sino que en su lugar interesa tener una pieza que pese mucho menos. Usando una fibra de refuerzo de Kevlar puede fabricarse un componente con por lo menos la misma resistencia que el equivalente en metal pero con una fracción de su peso. El grado de la fibra de Kevlar que cumple con las necesidades estructurales aeronáuticas se conoce como Kevlar 49. El Kevlar 29 se utiliza para embarcaciones y el Kevlar 129 para chalecos antibala. La aramida es un material ideal para utilizarlo en piezas del avión que estén sometidas a elevados esfuerzos y vibraciones. Por ejemplo, alguno de los diseños avanzados para helicóptero han hecho uso de las aramidas para fabricar los conjuntos de palas de rotor principal y el cubo del rotor. La flexibilidad del tejido de aramida permite a la pala doblarse y retorcerse en vuelo absorbiendo gran parte del esfuerzo. Por el contrario, una pala hecha de metal podría desarrollar fatiga y grietas debidas a esfuerzos con más frecuencia bajo las mismas condiciones. Los materiales llamados aramidas también tienen sus inconvenientes.

4.1.2.1. Inconvenientes de la aramida La capacidad de estirado de las aramidas puede causar problemas cuando se cortan. El taladrar la aramida puede ser un problema cuando la broca se engancha a una fibra y tira de ella estirándola hasta alcanzar el punto de rotura. Este material tiene un aspecto lanoso. Si el material lanoso alrededor de agujeros de sistemas de fijación no está sellado puede actuar como una esponja y absorber humedad. La humedad en forma de agua, aceite, combustible o líquido hidráulico probablemente no dañará las fibras de aramida pero puede causar problemas con el sistema de resina usado haciendo que se deteriore, lo que puede provocar delaminaciones. La lanosidad alrededor del agujero taladrado puede también evitar que un perno asiente adecuadamente, lo que podría hacer que la unión fallara. Algunos constructores recomiendan el uso de fibra de vidrio para reparar el material de aramida debido a que una posible pequeña cantidad de humedad que pudiera quedar evitaría que se uniera correctamente la reparación hecha con aramida. Aunque la aramida presenta una gran resistencia tensil, no tendrá tanta resistencia a la compresión cuando se la compara con la fibra de carbono. 4.1.3. Carbón/grafito Los americanos emplean más el término grafito, mientras que en Europa se usa más el nombre de carbón. El nombre de fibra de carbón describe más correctamente el producto ya que la fibra mantiene la estructura del carbón y no la del grafito. Esta fibra negra es muy resistente, rígida, y se utiliza debido a su excelente comportamiento en cuanto a rigidez y resistencia. Los composites de fibra de carbón se emplean para fabricar componentes estructurales primarios tales como costillas y recubrimientos superficiales de los planos. Incluso los grandes aviones pueden diseñarse con un número bastante reducido de mamparos de refuerzo, costillas y larguerillos gracias a la elevada resistencia y alta rigidez de los composites de fibra de carbono. El carbono es más resistente que el Kevlar a esfuerzos compresivos, sin embargo, es más frágil. El carbono tiene el problema de ser corrosivo cuando se une al aluminio. Se emplean técnicas especiales de control de la corrosión cuando materiales de carbono están en contacto con componentes de aluminio. Generalmente se emplea una lámina de fibra de vidrio como barrera, y el aluminio es anodizado, se le aplica imprimación y se pinta antes de ensamblar las piezas.



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4.1.4. Boro Las fibras de boro se fabrican depositando boro (un elemento) sobre un delgado filamento de tungsteno. La fibra resultante es de aproximadamente .004" de diámetro, tiene excelente resistencia a la compresión y rigidez, y es extremadamente dura. Debido a que el boro puede ser un material peligroso para trabajar con él, además de ser bastante caro, no se emplea demasiado en aviación. Cuando se diseña un componente que necesite la resistencia y rigidez asociadas al boro, la mayoría de fabricantes civiles utilizan materiales compuestos híbridos de aramidas y carbono en lugar del boro. 4.1.5. Cerámicos Las fibras cerámicas se emplean donde se necesiten aplicaciones a elevada temperatura. Esta forma de composite retendrá la mayor parte de la resistencia y flexibilidad a temperaturas de hasta 2.200 ºF. Las losetas térmicas de la lanzadera espacial se fabrican de un composite cerámico especial que es resistente al calor y además lo disipa rápidamente. Las chapas cortafuego con frecuencia se fabrican de composites de fibra cerámica para disipar el calor. Las fibras cerámicas con frecuencia se utilizan con matriz metálica. 5. Formas de disposición de las fibras 5.1. Unidireccional La orientación de las fibras en que todos los agrupamientos principales de fibras corren en una sola dirección, proporcionando resistencia en esa dirección, se conoce como unidireccional. Este tipo de tejido no está entramado con fibras del mismo estilo, esto es, no tiene trama. En ocasiones, se disponen pequeñas hebras perpendiculares para sujetar los paquetes de hebras principales en su lugar, pero no es considerado un entramado. Las cintas son unidireccionales, y generalmente solamente se hacen de carbono. Es menos caro que el tejido y crea una superficie lisa. En ocasiones, las cintas son sustituidas por telas para realizar un trabajo de reparación. Las cintas unidireccionales generalmente están impregnadas de resina debido a que los materiales unidireccionales son difíciles de manejar para saturarlos manualmente de resina.

5.2. Bidireccional o multidireccional Este tipo de orientación de fibra se caracteriza porque las fibras se disponen en dos o más direcciones principalmente. Generalmente se tejen juntas y pueden verse con diferentes tipos de tejido. Nuevamente, las hebras de la urdimbre tienen generalmente más fibras juntas que las hebras de la trama de modo que es importante tener bien claro cual es la dirección de la urdimbre cuando se haga una reparación. Generalmente hay más resistencia en la dirección de la urdimbre que en la de la trama. 5.3. Mats Recortes de fibras que son comprimidas juntas y mantenidas en esta situación se denominan con frecuencia mats. Esos mats se utilizan generalmente en combinación con otros tejidos o capas



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unidireccionales de fibra. Un mat generalmente no es tan resistente como un tejido unidireccional o bidireccional y no se utiliza generalmente en trabajos de reparación. 5.4. Tejidos de las telas Las telas son tejidas con gran variedad de estilos y pesos. Los tejidos son más resistentes a la rotura de fibra, delaminaciones y toleran más daños que los materiales unidireccionales. El costo de la tela tejida es generalmente mayor debido a la operación de tejido. Hay numerosos tipos de entramado disponibles en los tejidos de composite. El entramado de tipo "satén" es muy común para las aplicaciones de reparación. La octava hebra es entramada entrelazando una hebra sobre siete hebras y pasando una por debajo como se muestra. Algunos estilos típicos de entramado satén para trabajos de reparación son el 7781, 181, y el 1581. Todos tienen 57 hebras de urdimbre y 54 de trama con un espesor de .009". Las diferencias en esas telas es el número de hilos que se utilizan para producir la hebra. El 7781 tiene 75 hilos la hebra, tanto de urdimbre como de trama. La 1581 tiene 150 hilos para la hebra de urdimbre y de trama y el tipo 181 tiene 225 hilos para hebra de urdimbre y de trama. El estilo 120 tiene 60 hebras de urdimbre, 58 hebras de trama, con 450 hilos para las hebras tanto de urdimbre como de trama y un espesor de .004". El estilo 120 para la fibra de Kevlar y la de vidrio, y la 3K-70-PW para el carbono son tejidos prietos y resistentes a la penetración de la humedad. Debido a esto, con frecuencia las encontramos en la construcción de estructuras de panel de panal de abeja. Los tejidos de satén "crowfoot" y el entramado "eight" son tejidos menos cerrados y permiten adaptarlos con facilidad a formas redondeadas. El tejido de carbono 1K-50-5H es una tela delgada con buenas características de tapicería, sin embargo, debido a su precio, raramente se utiliza. Cada tipo de material (Kevlar, fibra de vidrio, carbono) puede encontrarse con diferentes tipos de tejido. Debemos asegurarnos de que se emplea el adecuado tejido y en su forma adecuada (bidireccional, unidireccional, mat) y con el adecuado peso y entramado para cada aplicación. Estos aparecerán listados en los manuales de reparaciones estructurales.



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5.5. Colocación selectiva Las fibras pueden colocarse de forma selectiva para obtener mayor resistencia, flexibilidad o reducir el costo. Una sección en "I" puede utilizar carbono donde se necesite rigidez, junto con la fibra de vidrio para reducir el costo de la estructura, es una disposición selectiva. 6.3.2 Sellantes y agentes adhesivos Esta sección describe los tres tipos de sellantes de uso general en la aviación y de la reparación del sellante. La información de esta sección es importante porque algunas zonas de las estructuras de los aviones son compartimentos sellados utilizados para tanques de combustible y otras para ser utilizadas por la tripulación y los pasajeros. Los recintos de tanque de combustible están sellados herméticamente para impedir que los vapores del combustible entren en el interior del avión. Los compartimentos de la tripulación y los pasajeros están sellados herméticamente para permitir la ventilación controlada. Ya que no es posible sellar estas zonas con sólo una unión remachada, se utiliza un compuesto de sellado. Los sellantes también se utilizan para añadir suavidad aerodinámica a superficies expuestas como costuras y articulaciones en el fuselaje y las alas Clases de sellantes Caucho, compuestos sellantes y sellos especiales son los tres tipos de selladores generalmente utilizados en aviación. Debe consultarse el manual técnico aplicable para los aviones que se están trabajando para obtener detalles sobre la aplicación del sellador. Los párrafos que siguen describen cada tipo. Sellos de caucho. Los sellos de goma se utilizan en todos los puntos donde el sellado se rompe con frecuencia para realizar las reparaciones necesarias. Ejemplos de esos lugares son las cabinas y puertas de acceso. Debido a que el sello debe ser continuo alrededor de la unión, no puede repararse. Por lo tanto, en cualquier momento un sello de caucho que esté dañado o se haya roto no se reparará, debe reemplazarse.



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Compuestos de sellado. Los compuestos de sellado se usan en los puntos donde el sellado rara vez se rompe excepto para mantenimiento estructural o sustitución de piezas, como son las costuras remachadas. También pueden utilizarse para rellenar pequeñas separaciones o agujeros de hasta 1/16 pulgadas de ancho. Sellos especiales. Los sellos especiales son necesarios para pasar cables, tubos, acoplamientos mecánicos y permitir que haya cables que entren y salgan de zonas selladas. Los cables y tubos se pasan a través de los mamparos de zona sellados utilizando pasamuros. Estas conexiones son selladas al mamparo, y los cables y tubos están fijados a ellos a cada lado. Todos los sellos de componentes móviles, tales como controles de vuelo, están sometidos a desgaste. Por lo tanto, debe tenerse cuidado cuando estén instalados, y deben ser inspeccionados periódicamente. Reparación del sellante Todas las superficies que van a ser selladas deberán limpiarse minuciosamente para asegurar la máxima adhesión entre la superficie y el sellante. Sólo pueden utilizarse decapantes, limpiadores y selladores aprobados; y, a pesar de que aprobó, el compuesto decapante debe utilizarse con cuidado. Detalles sobre la limpieza y el sellante a utilizar pueden encontrarse en el manual técnico aplicable a los aviones. Los párrafos que siguen proporcionan información general sobre técnicas, prácticas de seguridad, aplicación y curado. Técnicas de limpieza. Los materiales extraños sueltos pueden eliminarse mediante el uso de una aspiradora en la zona a ser resellada. El sellante viejo puede rasparse desde con una espátula de plástico o madera dura afilados. Debe tenerse cuidado de no hacer cualquier arañazo. A continuación se utilizan decapante y limpiador para quitar todo el sellante antiguo. Los limpiadores usados generalmente son la nafta alifática, el acetato de etilo o el diluyente de barniz. La nafta puede utilizarse satisfactoriamente por inmersión de un trapo limpio o un pincel en la NAFTA y, a continuación, frotar la superficie. Después de usar la NAFTA alifática, debe utilizarse un paño limpio para limpiar las superficies metálicas secas. No debe permitirse que el limpiador seque sobre una superficie metálica. Puede comprobarse la limpieza de la superficie vertiendo agua limpia sobre ella después de que se haya retirado el limpiador. Si la superficie no está libre de grasa, el agua se separará en pequeñas gotas. Prácticas de seguridad. Además de proteger los sellantes intactos y los plásticos acrílicos del compuesto decapante, los usuarios deben tener cuidado de la seguridad personal. Por ejemplo, si la iluminación artificial que se utiliza cuando se está realizando una reparación, la luz debe ser a prueba de explosión. Las prendas de vestir deben impedir que estos productos químicos toquen la piel y hay que llevar gafas para proteger los ojos. Debe garantizarse la ventilación para disipar los humos, y debe aplicarse la normativa de no fumar. Aplicación del sellante. Los sellos de goma deben ser aplicados, o instalados, inmediatamente después de que el marco se limpie. Puede utilizarse un pincel limpio para aplicar una capa de adhesivo a las partes metálicas y las superficies que deban unirse. Si el adhesivo necesita diluirse, puede utilizarse la nafta alifática. Debe permitirse al pegamento que seque hasta que alcance una consistencia bastante pegajosa antes de unir el sello al metal. El sello se une al metal presionándolo firmemente a lo largo de todos los puntos de contacto. A continuación, se instalan los retenedores del sello, y se espera 24 horas antes de utilizar la pieza para que el pegamento y el sello pegado se asienten. Tolueno, o un disolvente aprobado, puede utilizarse para limpiar los pinceles que se utilizan para aplicar el adhesivo. Los compuestos de sellado sólo se aplican cuando las superficies de contacto están limpias. El compuesto debe extenderse desde el contenedor mediante el uso de un movimiento de avance continuo hacia delante hacia el lado de presión de la unión. El compuesto se extiende 3 pulgadas más allá de cada extremo de la zona de reparación. Si el compuesto a aplicar es abundante se aplicará a pistola.



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Curado. Con frecuencia se requieren dos capas de compuesto sellante. Si se necesitan dos capas, se debe permitir que la primera capa cure antes de que se aplique la segunda. El compuesto debe curar hasta que se vuelva resistente y tenga la consistencia de goma antes de que las superficies se unan. El tiempo de curado varía con la temperatura. Las temperaturas altas lo acortan y las bajas temperaturas alargan el tiempo de curado. Puede usarse calor artificial para regular la velocidad de curado, pero debe tenerse cuidado para evitar dañar el sellante con temperaturas muy altas. Aire caliente a no más de 120 ºF (49 ºC), o lámparas infrarrojas colocadas a 18 pulgadas o más de los sellantes son fuentes de calor satisfactorias. Si se utilizan lámparas infrarrojas, debe estar disponible una ventilación adecuada para extraer los vapores de los disolventes.

6.3.3 Detección de defectos y deterioros en materiales compuestos y no metálicos

Calibración y reparación Es importante para evaluar el daño determinar informaciones tales como:

Tipo de defecto observado. Profundidad y dimensión del daño. Localización del daño sobre el avión.

Con esta información podemos determinar el método de la reparación a realizar. Clasificación de los daños Dependiendo del fabricante del avión, la clasificación de los daños los coloca en una de las tres categorías siguientes:

Despreciables. Reparables. No reparables.

El daño despreciable es un daño que puede corregirse por un procedimiento simple sin que imponga restricciones a la operación en vuelo. El daño reparable es un daño en el recubrimiento, unión de capas o en el núcleo que no puede mantenerse sin aplicar restricciones sobre el avión o la pieza dañada. Todas las reparaciones permanentes deben cumplir con los requerimientos estructurales correspondientes, deben cumplir con la transmisión de cargas dispuesta originalmente y tener la finura aerodinámica necesaria. Una pieza de composite que haya quedado dañada más allá de los límites permitidos debe sustituirse, a menos que un ingeniero especializado en estructuras diseñe la reparación correspondiente. Una pieza no reparable es aquella que queda dañada más allá de los límites establecidos para una posible reparación. En algunos casos, con la aprobación por parte del fabricante, la pieza puede ser reconstruida. La pieza debe ser embalada y mandada al fabricante original o a un taller de reparaciones autorizada equipado para realizar las operaciones de reconstrucción necesarias para restaurar la pieza. Tipos de daño Defectos cosméticos Un defecto cosmético es aquel que producido sobre el recubrimiento exterior no implica daños a las fibras de refuerzo estructural. Puede estar causado por un golpe o rayado durante el manejo, generalmente no afecta a la resistencia de la pieza y se repara solamente por razones estéticas. Algunos componentes estructurales pueden estar hechos de aramida o de carbono con las capas superiores de fibra de vidrio, lo que se conoce como híbrido. Si el daño es sobre la fibra de vidrio, frecuentemente se considerará como un daño despreciable o cosmético. Se repara aplicando una o más capas de resina.



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Daño por impacto Probablemente la causa más común del daño por impacto se debe a la falta de cuidado durante el manejo, transporte, almacenaje o por dejar las piezas apoyadas sobre su borde sin la protección adecuada. Debido a lo delgadas que son las láminas superficiales de un panel sandwich, son bastante susceptibles a los daños por impacto. Una zona que haya sufrido un daño por impacto debe inspeccionarse también buscando posibles delaminaciones alrededor de la zona del impacto. Los daños diversos en los bordes de las piezas, se deben generalmente también a un manejo inadecuado. Delaminaciones La delaminación es la separación de las capas que constituyen un material laminado. Otro tipo de delaminación de una estructura sandwich es la separación entre las chapas de recubrimiento y el núcleo de relleno. La delaminación puede producirse sin que haya ninguna evidencia exterior. Para completar el problema, la delaminación con frecuencia acompaña a otros tipos de daño, particularmente los daños debidos a impacto. Este daño se puede producir como resultado de varias causas asociadas con el impacto:

La humedad en el tejido. Caídas de rayos.

En aquellos casos en que se haya producido un daño visible, es mejor pensar que el daño se ha extendido radialmente alrededor de la zona visible a lugares en que ya no es tan evidente el daño producido. Una bolsa de aire entre las láminas de un tejido puede ser también el resultado de un incorrecto proceso de distribución de la resina alrededor de la fibra. Esto puede ocurrir durante la fabricación o más frecuentemente durante las posibles reparaciones y puede deberse a alguna de las causas siguientes:

1. Inadecuada proporción resina/catalizador. 2. Mezclado incorrecto o mal pesado de los dos componentes de la matriz. 3. Inadecuada cantidad de presión o de calor durante el proceso de curado. 4. Inadecuada limpieza de la suciedad, grasa o materiales extraños que pudiera haber sobre la

superficie que debe ser unida. 5. Problemas climáticos como exceso de humedad o bajas temperaturas

Grietas Las grietas se pueden producir en las estructuras de composites avanzados de igual manera que en las estructuras metálicas. En ocasiones pueden detectarse visualmente y otras veces puede necesitar métodos más avanzados de ensayos no destructivos. Una grieta puede limitarse a la capa superior de pintura o de matriz y no penetrar dentro de la estructura de la fibra. También, la grieta puede extenderse a través del núcleo del material y zonas de fibras y aparecer justo en la capa superficial. Debe hacerse una inspección completa y detallada para determinar la extensión de cada grieta. Perforación Un daño que provoque el agujereado de la pieza se puede deber a un daño por impacto, fijaciones sobre apretadas o como resultado de que se haya arrancado un elemento de fijación. Los agujeros taladrados en un lugar equivocado, de medida equivocada o la realización de un número equivocado de agujeros, también entran dentro de la categoría de daños por perforación. Los daños debidos a los rayos pueden quemar la resina dejando desnuda a la estructura de la fibra. Metodología en la inspección



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Las zonas del avión que con frecuencia se vean sometidas a daños, tales como bordes de ataque, hechos de finas chapas dispuestas sobre un núcleo de panal de abeja, deben inspeccionarse con más frecuencia que aquellas zonas que estén más protegidas por el diseño de las formas tales como el estabilizador vertical. Con frecuencia el método de inspección requiere que el componente sea retirado del avión para poder realizar dicha inspección correctamente. Este tipo de inspección se realiza generalmente en el momento del "overhaul", revisión general del avión.

Inspección visual La inspección visual se emplea para detectar grietas, irregularidades superficiales (debidas a faltas internas) y defectos superficiales tales como delaminaciones y ampollas. Una luz y una lupa son útiles para detectar grietas o fibras rotas. Un pequeño microscopio es de gran ayuda para determinar si en una grieta se han visto afectadas las fibras o si las fibras se han roto. Las delaminaciones pueden encontrarse en ocasiones mediante una inspección visual si la zona se examina según un punto de vista lateral y se aplica sobre ella una luz potente. La zona delaminada puede tener el aspecto de un abultamiento o de una muesca sobre la superficie. Cuando se observa desde el interior, un cambio de color podría indicar una delaminación debida a un cambio en la reflexión de la luz. Si sospechamos que existe una zona delaminada también se puede emplear la prueba del sonido metálico, golpeando con una moneda sobre la zona sospechosa. si el golpe es seco, el daño no está presente, pero si el golpe es hueco, la zona está delaminada. Una inspección visual puede encontrar también diversos defectos de fabricación, tales como un exceso de resina o zonas pobres de resina, ampollas, burbujas de aire; todos aquellos que podrían haberse producido durante la fabricación o en una reparación posterior.

Prueba de la moneda Para detectar discontinuidades internas o zonas en las que se sospeche que hay delaminaciones, se emplea la prueba de la moneda. Se golpea ligeramente con el canto de una moneda a lo largo de las costuras pegadas o sobre las zonas en las que se sospeche existe una delaminación. Se escuchan las variaciones en el sonido que producen esos golpes. Un sonido a macizo indicará una buena unión. Un sonido apagado indicará una separación en la unión. Sin embargo, las variaciones en el espesor de la pieza, refuerzos, fijaciones y reparaciones previas pueden ocasionar falsas interpretaciones.

Aunque un daño pueda encontrarse visualmente, utilizar la prueba del sonido alrededor de la zona dañada para averiguar la extensión del daño, por si hubiera delaminaciones que no puedan encontrarse visualmente. Con frecuencia alrededor de los agujeros, grietas u otros daños aparecen delaminaciones. Inspección por ultrasonidos Para la inspección de daños internos puede utilizarse el sistema de inspección ultrasónica. El



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ensayo por ultrasonidos utiliza una onda sonora de alta frecuencia como sistema de detección de discontinuidades en una pieza. Esto se consigue haciendo pasar una onda de alta frecuencia a través de una pieza y observando sobre un osciloscopio la disposición del eco recibido. Examinando las variaciones introducidas por una respuesta dada sobre lo previsto, podemos detectar delaminaciones, discontinuidades u otras condiciones anómalas. Recientemente se ha desarrollado una máquina de ultrasonidos capaz de detectar las discontinuidades en núcleos rellenos de panal de abeja. El equipo de ultrasonidos puede ser inefectivo para detectar algunos tipos de daños sobre algunas estructuras de composite.

Termografía La termografía localiza fallos por las variaciones de temperatura en la superficie de una pieza dañada. Se aplica calor a una pieza, entonces se miden los gradientes de temperatura utilizando una cámara o película de infrarrojos. Las termografías requieren un conocimiento de la conductividad térmica del espécimen que estamos ensayando y se debe disponer de una referencia al respecto para poder comparar los resultados que estamos obteniendo.

Holografía por láser Este proceso se denomina así porque se sigue el procedimiento siguiente para detectar fallos. La pieza sospechosa se calienta y se fotografía utilizando una fuente de luz láser y un sistema de cámara especial. Se emplea para detectar defectos en las uniones pegadas, la presencia de agua en estructuras de panal de abeja o daños por impacto.

Radiografías Las radiografías se pueden utilizar tanto para detectar grietas abiertas a la superficie como aquellas grietas internas que no puedan detectarse visualmente. La radiografía también detectará la presencia de agua en el interior de las células de los núcleos de panal de abeja. Es un método útil para determinar la extensión del daño que no pueda detectarse visualmente. Prueba de dureza Después de que una reparación haya curado, un comprobador de dureza, tal como el sistema "Barcol", nos permitirá determinar si la resina ha alcanzado la resistencia adecuada. Se emplea una carta especial para interpretar los resultados de los diferentes tipos de resina y materiales pre-preg. La prueba de dureza no comprueba la resistencia de la estructura de composite sino solamente la resistencia de la matriz de resina. Tintes penetrantes

Los tintes penetrantes que tan eficazmente se emplean para detectar grietas en las superficies metálicas, sin embargo, con los composites, su utilidad está más que cuestionada. La razón de que esto sea así es que si se emplean los líquidos penetrantes sobre una estructura de composite, y se permite que permanezcan cierto tiempo sobre la superficie, la acción aspirante de las fibras puede ocasionar que se mojen de este líquido y que de este modo no adhieran sobre el material nuevo a emplear. Toda la zona que se haya visto afectada por el líquido penetrante deberá retirarse antes de instalar cualquier tipo de parche. Esto podría extender tanto el daño que entrara dentro de la consideración de pieza no reparable.



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Reparaciones de materiales compuestos y no metálicos No es necesariamente complicado completar una reparación con la calificación de aeronavegabilidad en una estructura de composite. Sin embargo, las técnicas, materiales y herramientas empleadas son diferentes a las que se emplean en reparaciones convencionales. Si no se tiene el cuidado necesario en realizar la reparación en composite correctamente la reparación no desarrollará las características de resistencia completa que son deseables en una estructura de composite. Si la pieza está sometida a continuos esfuerzos alternativos, las resinas pueden desarrollar diminutas grietas. Esas grietas, eventualmente pueden ocasionar fallos en la transmisión de los esfuerzos entre las fibras. Las fibras mismas no se agrietarían y fallarían pero el daño sobre la resina podría debilitar seriamente la integridad estructural de la pieza. Reparaciones tradicionales en fibra de vidrio comparadas con las que se realizan en los composites avanzados Las reparaciones según procedimientos establecidos para la fibra de vidrio no pueden seguirse del mismo modo sobre las estructuras de composites avanzados. Esto es debido a que los composites avanzados que nos encontramos sobre el avión se emplean para aplicaciones estructurales. Las estructuras de fibra de vidrio del pasado se emplearon con fines no estructurales. Consecuentemente los métodos de reparación de aquellas estructuras no tendrán las mismas exigencias que los empleados con los materiales empleados en las nuevas estructuras ya que antiguamente no se obligaba a restaurar la resistencia de la estructura como es el caso actual. Reparación de las estructuras laminadas con fibra de vidrio Valoración del daño

Antes de iniciar el proceso de cualquier reparación debemos hacer una valoración completa del daño en cuestión. Y dado que una estructura laminada es diferente de una construcción remachada, debe inspeccionarse de forma diferente. Como con cualquier tipo de inspección sobre el avión, la herramienta más importante que el técnico tiene a su disposición es su juicio crítico basado en su experiencia. Si existe la evidencia de un daño en un relleno de panal de abeja de fibra de vidrio o en una chapa laminada del mismo material, retirar la pintura de ambos lados de la chapa por la zona en que se sospecha que existe el daño y se aplica una fuerte luz al lado contrario de donde estemos de modo que podamos ver la transparencia, de esta forma podremos comprobar visualmente la extensión del daño. Si la estructura de panal de abeja está recubierta con chapa metálica, la luz no atravesará dicha chapa, pero podremos encontrar zonas delaminadas si golpeamos con el canto de una moneda. Se golpea cuidadosamente la zona sospechosa y se escucha el tipo de sonido producido. Una buena unión producirá un sonido limpio y claro de tipo metálico, sin embargo, si existe la delaminación el sonido será apagado. Una unión debilitada generalmente se extiende más allá de la zona que queda delaminada, de modo que si existe este tipo de daño se debe determinar la extensión de reparación necesaria. En componentes no estructurales tales como carenados, la consideración principal es que no provoquen cualquier cambio en el peso o en las características aerodinámicas. Pero si la pieza es estructural, debemos asegurarnos de mantener la continuidad entre el núcleo y ambas caras superficiales, manteniendo la resistencia, peso y características de flujo de aire de la estructura original. Cuando reparemos un radomo, deberemos tomar en consideración también sus propiedades eléctricas.



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Ninguna reparación debe provocar un cambio abrupto en su sección recta, tales cambios podrían producir concentraciones de esfuerzos. Esos esfuerzos, tal como los conocemos fluyen a través de las chapas superficiales del material laminado atravesando el núcleo hasta la chapa opuesta, de modo que cualquier reparación debe transmitir esos esfuerzos tan rápidamente como la estructura original. Criterio de una buena reparación Cuando hagamos la reparación de una estructura compuesta, debemos utilizar el tipo de material adecuado, y la zona a reparar debe prepararse adecuadamente tanto como la reparación en si misma. Una vez que el parche o reparación se haya dispuesto sobre la zona dañada, deberemos aplicar la suficiente presión y calor para que la resina cure como debe ser. Cuando se empleen chapas metálicas para cubrir una estructura de panal de abeja debemos protegerlas contra la corrosión utilizando imprimaciones inhibidoras de la corrosión y una pintura de acabado que selle completamente la zona reparada de la atmósfera.

Equipo necesario

La reparación de una estructura pegada, al igual que la mayoría de los trabajos, requiere herramientas especiales, alguna de ellas bastante diferente de las utilizadas en otras reparaciones del avión. Debemos disponer del adecuado equipo de medida y mezclado de las resinas a emplear. Las resinas de poliéster necesitan la más precisa de las mediciones, ya sea en peso o en volumen, dependiendo de las recomendaciones del fabricante. Cuando se mezcle cualquier tipo de resina debemos asegurarnos de que cumplimos todas esas recomendaciones. Evitar emplear vasos de plástico o de papel para contener la resina de poliéster, algunos tipos de plástico podrían disolverse y contaminar la resina. Los vasos de medida "Pyrex" son los más apropiados. Y recordar, cuando se mezcla resina para una reparación, hacer la suficiente cantidad extra para poder confeccionar la probeta de ensayo. Los epoxis se contraen muy poco cuando curan lo que hace dificultoso retirar el exceso de resina curada que quede en el vaso, de modo que se hace conveniente utilizar paletas o placas de mezclado. La mayoría de talleres de automóvil emplean masillas de epoxi y los fabricantes proporcionan una serie bastante útil de herramientas de mezclado. Esas herramientas generalmente están hechas de "Teflón" o cloruro de polivinilo, como los dos productos son bastante antiadherentes, hacen que esos útiles puedan mantenerse limpios con gran facilidad. Después de que las resinas se hayan mezclado, aplicado y se haya permitido su curado, debe rebajarse el exceso, la mejor herramienta para realizar este trabajo es el disco orbital neumático con lija. También son especialmente útiles las fresas neumáticas, para las reparaciones de estructuras con núcleo de panal de abeja. Son herramientas manuales con una velocidad de corte de diez a veinte mil revoluciones por minuto, con un collar que ayuda a mantener la fresa sobre la superficie y a controlar la profundidad del trabajo de recorte.

Pueden emplearse lámparas de infrarrojos para acelerar el curado de las resinas. Los sacos de vacío es el método que más frecuentemente se emplea para aplicar presión a las reparaciones de fibra de vidrio o material compuesto. Veremos con más detalle este procedimiento en el capítulo que trata de la aplicación de presión. Siempre que trabajemos con productos químicos tales como resinas, aceleradores, catalizadores, deberemos emplear gafas protectoras, preferiblemente de tipo escudo que cubran toda la cara. Debemos tener un aplicador de agua adecuado para que en el caso de que cualquiera de esos productos cayera en los ojos poder lavarlos rápidamente.



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Es también necesario algún tipo de mascarilla cuando se esté produciendo algún tipo de polvo durante el trabajo. Esto es así cuando estamos rebajando las superficies de fibra de vidrio o de plásticos reforzados, estas partículas podrían entrar en el circuito de respiración y ocasionar graves problemas respiratorios.

En la figura tenemos un esquema de los elementos que intervienen en la reparación de un daño en una estructura laminada y a continuación el elemento de control encargado de aplicar vacío y temperatura a los elementos que participan en la reparación. .



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Reparaciones específicas en estructuras laminadas Daños en estructuras laminadas de fibra de vidrio Arañazos superficiales

Cuando la superficie de una estructura laminada con fibra de vidrio es arañada, picada o erosionada, primero lavarla con detergente y agua para retirar toda la suciedad, cera o película de óxido que pudiera haber, después frotar la superficie con MEK. Después de que la superficie esté completamente limpia, lijarla con papel de lija de número 280, y nuevamente emplear el MEK para retirar cualquier resto de polvo y humedad. Esto es esencial, cualquier cantidad de humedad que permanezca sobre la superficie inhibirá el curado de la resina. Mezclar la suficiente resina, aplicando las recomendaciones del fabricante, para cubrir completamente la zona dañada y aplicar una o dos capas más. Entonces cubrir la resina con celofán, para excluir el aire mientras cure la resina y para disponer una superficie lisa para que quede así la resina una vez curada. Presionar sobre el celofán para retirar todas las burbujas de aire que pudieran quedar atrapadas en la resina. Después de que la resina haya curado retirar el plástico y lijar la superficie hasta conformar la forma original de la pieza y para acabar dar el acabado que coincida con el del resto de la estructura.

Delaminaciones

Método del despunte Si la zona dañada es menor de aproximadamente tres pulgadas de diámetro, el daño puede retirarse mediante una radial eléctrica o a mano mediante papel de lija del número 180. Biselar los bordes del agujero, aproximadamente 15 veces el espesor del material limpiando a continuación

completamente los residuos producidos con un paño húmedo en MEK. Preparar los

parches disponiendo el tejido de fibra de vidrio del peso

adecuado, impregnándolo

con resina, sobre un trozo de celofán. Un peso de resina igual al peso del parche empleado dará aproximadamente la proporción del cincuenta por ciento, que es la correcta. Conformar un sandwich colocando una segunda capa de celofán sobre el parche antes de recortarlo a la forma y medida necesarias. Esta disposición en sandwich con el celofán evitará que el parche se deshilache cuando lo recortemos.



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Extender una buena capa de resina sobre la zona biselada. Retirar una de las piezas de celofán del primer parche y situarlo en su lugar. Retirar todo el aire de la resina aplicando algo de presión con los mismos dedos y dirigiendo las burbujas hacia la periferia, retirar también la segunda pieza superior de celofán. Cortar el siguiente parche, algo mayor, de modo que se solape sobre el anterior media pulgada. Retirar una de las piezas de celofán del parche y centrar el parche sobre el primero. Igual que antes retirar todo el aire que pudiera haber quedado atrapado en la resina. Continuar este trabajo hasta colocar el número de capas de resina necesarias. Cubrir toda la zona reparada con celofán y retirar todas las burbujas de aire. Aplicar presión sobre la reparación, con sacos de arena, y permitir que cure. Después de que la reparación haya curado retirar el exceso de resina lijando la superficie hasta alcanzar el contorno original de la pieza. Suavizar la superficie con papel de lija fino y darle el mismo acabado que tenga el resto de la pieza. Otro método alternativo de disposición es realizar el montaje con parches de fibra cada vez más pequeños. Ambos tipos de reparación se realizan de la misma forma.

Método de unión por pasos El método de despunte de una reparación sobre una estructura laminada de fibra de vidrio de una chapa superficial de una estructura de panal de abeja es el más sencillo de emplear, pero no proporciona la resistencia de una reparación hecha por pasos. En este tipo de reparación, el daño es delimitado con un compás, o si se tiene que realizar una reparación cuadrada o rectangular, se delimita con una regla, redondeando las esquinas.

La configuración de la reparación debe ser tal que retiremos la menor cantidad de material sano posible. Extender la zona rebajada una distancia

igual a una pulgada por el número de capas a restaurar menos una. Por ejemplo, si debemos retirar tres capas, extender la reparación dos pulgadas más allá del agujero recortado. Debemos retirar de cada capa una pulgada más que lo que retiramos de la capa más profunda contigua. Utilizar una cuchilla afilada para retirar cuidadosamente la capa superior sin dañar la capa de debajo. Emplear varias pasadas menos profundas con la cuchilla en lugar de una sola más profunda. Empezar por una esquina del parche y cuidadosamente ir levantando poco a poco la capa de fibra de vidrio hasta retirar completamente la capa. Seguidamente marcar sobre la capa expuesta un contorno a media pulgada de la abertura que hemos realizado y cuidadosamente recortar el material igual que hemos hecho antes. Continuar hasta que hayamos retirado todo el material dañado o las capas delaminadas.



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Lijar ligeramente y frotar toda la zona con MEK. Preparar los parches exactamente igual que lo que vimos en el método anterior, recortando cada capa a la medida exacta del material retirado. Aplicar una capa de resina, disponer en el lugar de la reparación el parche de medida algo mayor que el más pequeño, retirar el aire atrapado y sobre este, se dispone el parche más pequeño de los fabricados.

Colocar el parche final y cubrir toda la zona a reparar con celofán. Retirar cuidadosamente todo el aire atrapado y aplicar presión sobre la reparación mediante sacos de arena o por cualquier otro método apropiado.

Abolladuras Las abolladuras en la chapa de recubrimiento de un panal de abeja pueden reducir su intensidad hasta un 20 %, pero a menos que la resistencia sea crítica, las pequeñas abolladuras no necesitan grandes trabajos de reparación. Sin embargo, por causas del aspecto, pueden ser restauradas rellenando el hueco con masilla de la empleada en automoción como podría ser la "Bondo", después se lija alisando toda la reparación y se pinta con el acabado del resto de la estructura. Este retoque, sin embargo, no incrementará significativamente la resistencia de la zona abollada. Si nos encontramos con que la superficie debe recuperar su resistencia original, puede aplicarse un refuerzo superficial sobre la abolladura. Arañazos superficiales

Los arañazos superficiales se manejan de la misma forma que los arañazos en chapas de fibra de vidrio laminadas. Limpiar la superficie y extender una capa de resina sobre la zona dañada. Cuando la resina cure, lijar la superficie y pulirla y dar el acabado superficial a la zona igual que el que tiene el resto de la estructura.



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6.3.4 Estructuras en madera CONSTRUCCION Y REPARACION DE AVIONES DE MADERA La madera se utilizó en los primeros aviones debido a que tiene una extremadamente favorable relación peso-resistencia. Y es principalmente el costo de la mano de obra adicional necesitado para la construcción y mantenimiento de la madera lo que ha hecho que los aviones de madera casi hayan sido sustituidos en su totalidad por los aviones metálicos. Sin embargo, todavía hay numerosos constructores amateurs que realizan la construcción en madera y ocasionalmente algún diseño comercial de baja producción aparece utilizando la madera en cierto grado en su estructura básica. Inspección de la estructura de madera Dado que la madera es un material orgánico, está sometido a la posible acción del “mildew” y podredumbre, a menos que sea protegido adecuadamente de la humedad. Para su mejor protección, las estructuras de madera deben tratarse con un sellante inhibidor de podredumbre, y después de que haya secado durante el tiempo recomendado, toda la estructura debe cubrirse con un buen barniz de calidad. Los aviones de madera deben mantenerse en un hangar bien ventilado si es posible, y debe tenerse especial cuidado de que todos los agujeros de drenaje y ventilación estén abiertos. Si un orificio de ventilación quedara obstruido, los cambios en la temperatura del aire harán que la humedad se condense en el interior de la estructura donde hará que en la madera aparezca el “mildew” o la podredumbre. 1. Inspección externa Numerosos aviones que tienen recubrimiento externo de contrachapado de caoba, están cubiertos con una ligera tela de algodón o poliéster para incrementar tanto la resistencia como la fineza aerodinámica. Este recubrimiento debe ser cuidadosamente inspeccionado para asegurarnos de que no se ha despegado de la madera y no se ha desgarrado en ningún punto. Una raja o desgarro en la tela podría haber sido causado por un daño interno sobre la madera y cualquier daño superficial requiere una cuidadosa inspección de la estructura interna por si se localizara el fallo. Es normal que existan pequeñas combaduras en los paneles de estructuras de contrachapado muy ligeras, pero cualquier combadura de grandes proporciones o cualquier indicación de flojedad en el recubrimiento debe ser cuidadosamente examinada y determinarse la razón del daño aparente. Es posible que las capas de contrachapado se separen, o delaminen, cosa que vendrá indicada por una ligera joroba en la superficie lisa. Golpear la zona sospechosa con una moneda, y si el sonido producido es apagado querrá decir que existe una delaminación. En este caso, debe determinarse la extensión del daño para decidir si se realiza una reparación o se sustituye el panel. 2. Inspección interna El punto más bajo en el interior de la estructura del avión cuando el aeroplano está en su posición en tierra normal es el lugar más susceptible por el que pueda empezar el deterioro de la madera. Generalmente se recoge la suciedad en esos lugares y cuando se junta con la humedad la mantiene en contacto con la madera hasta que el recubrimiento protector se ve superado y la humedad entra en contacto con las fibras de la madera. Si existe cualquier sospecha de que en una zona interna de la estructura se ha producido un fallo en el adhesivo o se ha podrido la madera, la estructura debe abrirse en la extensión que haga falta para examinar la zona. Esto puede resumirse a abrir aberturas de inspección o puede llegar a tener que retirar secciones del recubrimiento. Si debe hacerse cualquiera de tales aberturas es importante que



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sólo se empleen métodos aprobados por el fabricante del avión o por los inspectores locales de la D.G.A.C. Cuando la zona sospechosa quede accesible, rascar cuidadosamente el recubrimiento protector para poder examinar la madera y los cordones de pegado. Se debe vigilar cualquier defecto de la madera, como los que generalmente acompañan al pudrimiento y hongos en la madera. Pinchar con la punta de un cuchillo la zona sospechosa. Si la madera se resquebraja es que está podrida. Pero si se hace astillas, generalmente es buena señal de que la madera está en buenas condiciones. Cualquier madera que muestre signos de podredumbre debe retirarse y sustituirse. Comprobar cuidadosamente todas las líneas de pegado buscando señales de separación. Inspeccionarlas con una lupa y deslizar una cuchilla muy delgada por las zonas en las que parezca que existe una separación. Si la cuchilla penetra en la grieta, la unión no está en buenas condiciones y debe repararse por el procedimiento recomendado por el fabricante. Si hay instalados tornillos de madera en la zona en la que se sospecha el problema, retirar los tornillos y comprobar si existe cualquier señal de corrosión o manchas de humedad. Si los tornillos no muestran señales de corrosión y no hay indicación de pudrimiento de la madera ni en el agujero ni en los alrededores, debe instalarse un tornillo de la misma longitud pero del diámetro mayor siguiente para sustituir al tornillo retirado. Asegurarse que el tornillo sustituto es del mismo material que el especificado en el manual de piezas del avión. Los largueros alares de madera tienen placas de refuerzo de contrachapado de abedul pegadas en los laterales en los puntos donde coincide cualquier empalme y en aquellos puntos que constituyan nudos de coincidencia de tirantes estructurales. Inspeccionar cuidadosamente esas placas para asegurarse de que no se han separado del larguero. Si existe cualquier señal de un fallo en la línea de pegado entre el larguero y la placa, retirar la placa y todo resto del adhesivo antiguo curado e instalar una nueva placa. Sacudir el ala de tal forma que se pueda detectar cualquier aflojamiento entre la estructura de agarre al fuselaje y los largueros alares. Si existe cualquier movimiento, retirar los pernos y examinarlos cuidadosamente así como los agujeros donde estaban para verificar que no exista ninguna elongación o deformación. Un agujero de perno elongado requiere normalmente que la sección de larguero que tenga el agujero sea retirada y se le empalme una nueva sección. Si una estructura de madera se ha visto sometida a inusuales cargas de estirado, los miembros que principalmente deban soportar esas cargas deben inspeccionarse cuidadosamente buscando indicios de fallos de compresión del lado en que se ha establecido la carga de compresión. Un fallo de compresión tiene generalmente el aspecto de una fina línea que corre perpendicular a la veta de la madera indicativa de que las fibras de la madera se han roto. Cualquier madera que presente este tipo de defecto debe sustituirse. Reparación de la estructura de un avión de madera 1. Materiales El criterio básico para cualquier reparación en un avión es que la estructura reparada debe no sólo ser tan resistente como la estructura original sino que también debe ser equivalente al original en cuanto a rigidez y forma aerodinámica. Los materiales utilizados para la reparación de una estructura de madera deben ser los mismos que se emplearon para la fabricación original del aparato, o si deben hacerse sustituciones, debe realizarse una reparación que cumpla con los requerimientos básicos fijados por el fabricante.



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a. Madera adecuada El abeto "Sitka" es la madera empleada en la estructura del avión debido a su uniformidad, resistencia a los esfuerzos y excelente resistencia al choque. La madera empleada para las reparaciones en el avión debe inspeccionarse y certificarse por la persona vendedora asegurándose de que cumple con los requerimientos impuestos por las autoridades competentes. Se permite el uso de otras maderas en la estructura del avión, pero es responsabilidad de la persona que realiza la reparación el comprobar que dicha madera cumple con las exigencias para dicha reparación. Si existe cualquier duda de la idoneidad de una pieza específica de madera para una reparación, debe consultarse con la autoridad competente en la materia antes de utilizarla.

En la tabla adjunta tenemos un ejemplo de los requerimientos que se hacen sobre la madera de abeto para cumplir con los requerimientos que establece la industria aeronáutica.



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b. Adhesivos

a. Pegamento de caseína La mayoría de los aviones antiguos emplearon la cola de caseína, un adhesivo en polvo hecho a partir de la leche. La cola de caseína se deteriora con los años después de estar expuesta a la humedad del aire y amplias variaciones de temperatura. La mayoría de los nuevos adhesivos son incompatibles con la cola de caseína, y si una unión que fue pegada con caseína debe volver a pegarse con un adhesivo a base de resina, deben retirarse todos los restos de la caseína antes de aplicar la nueva cola. La alcalinidad de cualquier resto de caseína que se mantenga en la zona puede ocasionar que el nuevo adhesivo falle a la hora de curar bien. b. Adhesivos de resinas plásticas La cola de resina plástica (engrudo), un pegamento en polvo que se mezcla con agua es quizás el pegamento más popular utilizado hoy en día para los trabajos en madera. Debe mezclarse en las proporciones exactas especificadas por el fabricante. Típicamente esta cola se prepara mezclando cinco partes en volumen de los polvos de la cola con dos partes, en volumen, de agua fría. Esto es lo mismo que diez partes de polvo y seis partes de agua, medidas en peso. Poner al principio una pequeña cantidad del agua en los polvos y mezclarlo todo hasta obtener una pasta, a continuación echar el resto del agua. Continuar mezclando hasta que la mezcla tenga una consistencia cremosa algo espesa. El pegamento está listo para su uso tan pronto como se acabe el proceso de mezclado. c. Pegamentos a base de resorcinol Este es un pegamento a base de una resina sintética de dos componentes consistente en una resina y un endurecedor y es el adhesivo más resistente a la humedad de los



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pegamentos utilizados. Se añade la cantidad apropiada de endurecedor a la resina y se bate hasta quedar completamente mezclado el conjunto; el pegamento está en ese momento listo para su uso.

3. Preparación de la madera para el pegado La superficie de la madera que debe ser pegada debe estar limpia, seca y libre de cualquier resto de aceite, grasa o cera. Debido a los posibles cambios de dimensión de la madera según su contenido de humedad, las dos piezas a unir deben mantenerse en la misma estancia durante al menos una noche para asegurarnos de que su contenido de humedad se ha estabilizado. Cortar la madera con una sierra de diente fino, y alisar o rascar las superficies a unir hasta que coincidan perfectamente sus superficies. No utilizar papel de lija para alisar las superficies, el serrín podría rellenar los poros de la madera y provocar discontinuidades en la película de adhesivo. Tampoco raspar la superficie para que quede áspera ya que esto evitaría el íntimo contacto de las dos superficies a unir provocando que las películas de pegamento no sean uniformes. Cuando las superficies estén listas para unir y el adhesivo perfectamente mezclado, aplicar una fina capa a cada una de las superficies y tan pronto como sea posible, ponerlas en contacto. Períodos de los adhesivos Casi todos los tipos de adhesivos tienen tres períodos de tiempo que son críticos para su uso:

Vida del bote, tiempo en que el pegamento es útil antes de hacerse tan espeso que no pueda aplicarse adecuadamente sobre la madera.

Período de conjunto abierto, es el tiempo

permitido entre la aplicación del adhesivo en la madera y el momento de unir las dos piezas. Si este período es demasiado largo, el pegamento empezará a secar sobre la superficie y la película de cola quedará debilitada.

Período de conjunto cerrado, es el tiempo que va desde que hemos unido las dos piezas hasta que se aplica presión al conjunto. El período de conjunto cerrado nos permite el mover las piezas antes de que queden pegadas para permitirnos un exacto alineamiento.

Cuando la unión ha quedado hecha y las piezas adecuadamente alineadas, debe aplicarse la adecuada cantidad de presión. La resistencia de una película de adhesivo depende del adecuado uso de la presión durante el curado del adhesivo. La importancia de este hecho radica en que la película de adhesivo debe tener el espesor justo, ni demasiado espesa para que la unión sea débil por la cantidad de adhesivo, ni tan poca que haya discontinuidades en la película por haber aplicado demasiada presión. Para maderas blandas, está recomendada una presión entre 125 y 150 libras por pulgada cuadrada. Para maderas duras se recomienda entre 150 y 200 p.s.i..

Figura 2 Adhesivos.



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Orientación de la veta

La veta de la madera es la línea que muestra el crecimiento anual. Como influye enormemente en el comportamiento de la madera es importante tener ciertas consideraciones cuando se realicen trabajos de mantenimiento en estas estructuras. En la figura 3 tenemos un ejemplo de cómo debemos procurar orientar la veta para la que unión tenga las características de resistencia adecuadas. Aplicación de la presión en el pegado La forma en que se aplica esta presión es importante. Para pegar recubrimientos de contrachapado a la estructura o cartelas de contrachapado a las costillas alares, se emplean pequeños clavos para mantener esa presión. Deben emplearse al menos cuatro clavos por pulgada cuadrada y en ningún caso los clavos deben estar más separados de 3/4 de pulgada. Cuando se peguen recubrimientos de

contrachapado a la estructura con frecuencia es recomendable disponer los clavos según un cordón y hacerlo a través de finas tiras de contrachapado y cuando el adhesivo ha curado, pueden retirarse los clavos tirando de la tira. Para evitar que dicha tira se pegue al recubrimiento, se coloca entre esta y la superficie una tira de papel encerado. En un larguero alar empalmado, la presión se aplica mediante tacos de madera dispuestos sobre la zona y unos gatos que aprieten el conjunto. Este tipo de sistema reparte la presión uniformemente.

Figura 3. Evitar las uniones extremas de veta cuando se pegue madera

Figura 4. La presión debe aplicarse uniformemente sobre toda la superficie de la

unión pegada



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La presión debe mantenerse durante el período de tiempo que recomiende el fabricante del adhesivo. Tan pronto como la presión se retire puede limpiarse la unión de cualquier resto de adhesivo que haya podido rebosar, pero la unión no alcanzará su máxima resistencia hasta pasados por lo menos dos días.

No existe forma de conocer la resistencia real de la unión pegada, si necesitamos conocer la resistencia de la unión, se hace una probeta que duplique la unión realizada lo más fielmente posible. Usar el mismo tipo de madera, el mismo procedimiento de preparación y adhesivo de la misma preparación. Aplicar presión del mismo modo y permitir el mismo tiempo de curado. Cuando la probeta esté lista, se procede ha hacer un ensayo destructivo para comprobar el grado de resistencia que tiene. Se sujeta un extremo en un tornillo de banco y se retuerce la madera hasta romper. Si la unión ha sido realizada correctamente, no romperá a lo largo de la línea de pegado, sino por un lugar indeterminado. Cuando el empalme se ha acabado con las placas de refuerzo a cada lado del mismo, la reparación será tan resistente como el larguero original.

4. Reparaciones de costillas alares Las costillas alares de madera se hacen generalmente de listoncillos de abeto con una sección recta de aproximadamente 1/4" por 5/16". Esos pequeños listones de madera deben soportar las cargas del aire que se aplican al recubrimiento de las alas y transmitirlas a los largueros de forma que soporten todo el peso de avión. En la construcción de esas costillas alares, los listones superior e inferior son ablandados mediante vapor caliente para doblarlos a la forma deseada sin que rompan. Cuando secan, se colocan en un conformador, se disponen los demás miembros verticales y cortan y ajustan entre ellos. Dado que una unión a tope de los listones no tiene una resistencia elevada, cada intersección entre piezas verticales y horizontales se cubre con una cartela hecha de contrachapado de caoba de un espesor de 1/16". Esas cartelas son pegadas a los listones y clavadas con pequeños clavos que proporcionen la presión necesaria para dar resistencia a la unión.

Figura 5. Empalme en un “cap strip” de costilla

Figura 6. Empalme en un “cap strip” en zona

sobre cruce de listones.



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Las costillas finalizadas se deslizan por los largueros y el conjunto del ala se ensambla y escuadra con el ajuste de la tensión de los cables de arriostramiento. Las costillas se pegan a los largueros y se colocan pequeños clavos a través de los miembros verticales sobre los largueros para sujetar las costillas hasta que cure el pegamento. Si se rompe una tira superior entre dos de las piezas verticales, la tira se afila de 10 a 12 veces el espesor de la tira cortándose una pieza nueva para insertarla debidamente afilada en el lugar que ha quedado roto. Se pega como refuerzo un bloque de “spruce” de la misma sección que la tira superior y de longitud 16 veces la anchura de dicha tira, por el interior de la costilla. Tanto la tira como el bloque de refuerzo se cubren con placas de contrachapado pegadas y sujetas mediante clavos. Si el daño cae encima de piezas verticales, la tira superior se afila igual que antes de 10 a 12 veces el espesor con el centro del corte sobre el cruce de tiras de la costilla, y se empalma una pieza nueva de tira superior. El nudo de tiras servirá como refuerzo y no se necesita colocar ningún bloque de spruce debajo. Las placas laterales de refuerzo de fino contrachapado dispuestas como vemos en la figura 6. En ocasiones sólo es necesario sustituir la porción del borde de ataque o del borde de salida de la costilla, de modo que se cortan las tiras superior e inferior a la altura del larguero. Igual que siempre se da una pendiente al afilado de los empalmes de 10 a 12 %, colocándose además cartelas de refuerzo de contrachapado de la misma medida que las originales. El borde de salida de un ala es la zona que más puede quedar dañada por la humedad que se recoge haciendo que la madera se pudra. Todas las alas deben tener orificios de drenaje en la parte inferior de cada zona intercostilla para drenar la humedad que se haya podido acumular y ventilar el compartimiento para evitar que se pueda recoger más. Pero en ocasiones esos orificios pueden quedar bloqueados por la suciedad no pudiendo realizar su trabajo. Si se produce cualquier movimiento cuando se dobla el borde de ataque, debe recortarse el recubrimiento del borde de salida y examinarse la zona. Si el extremo trasero de la costilla se ha podrido, debe recortarse y ajustar en su lugar un bloque de spruce. Se disponen cartelas de refuerzo de contrachapado sobre la zona reparada.

Figura 7. Empalme de un “cap strip” sobre un larguero



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Debemos asegurarnos antes de volver a cubrir la zona reparada de que toda la madera ha sido tratada con algún producto antipodredumbre y toda la zona de la reparación pintada con barniz de espato. Generalmente en el lugar donde se ha podrido la madera en el interior del material de un borde de ataque metálico, el metal se habrá corroído y cualquier metal dañado debe sustituirse y toda la zona

metálica debe ser tratada con una

imprimación inhibidora como podría ser el cromato de zinc. La mayoría de alas de madera que todavía vuelan tienen miembros de

compresión metálicos, pero puede ser necesario reparar una costilla de compresión de madera. La reparación de las tiras superior e inferior de tal costilla sigue las mismas reglas de las que ya hemos hablado, se afila el empalme con una pendiente de 10 a 12 % y se pegan piezas de refuerzo del mismo material y sección que las tiras extendiéndose 6 veces el espesor a cada lado del empalme. Cubrir toda la zona reparada con contrachapado para formar una costilla encajonada. 5. Reparaciones de largueros alares Hay varios tipos de largueros alares de madera que pueden encontrarse por igual en la construcción aeronáutica:

Largueros macizos. Largueros laminados de sección rectangular. Largueros rebajados exteriormente cuya sección se

asemeja a una I. Largueros construidos en forma de caja con listones

superior e inferior de madera maciza y laterales de contrachapado.

Construcciones en forma de I a base de listones de madera maciza.

Largueros en forma de caja ahuecados internamente hechos de dos tablas de madera maciza con una sección exterior rectangular.

Si una inspección revela una grieta longitudinal en un larguero macizo, puede repararse rascando cuidadosamente el recubrimiento protector que tiene el larguero por ambos lados y pegando en la zona unas placas de refuerzo que pueden ser de contrachapado. Esas placas de refuerzo deben tener un espesor de 1/4 del espesor del larguero en la zona y deben extenderse más allá de la grieta que han de cubrir por lo menos tres veces el espesor del larguero. Los bordes de la placa deben ser biselados con un ángulo de aproximadamente 5:1 dejando un espesor en la zona que va a quedar pegada al larguero de 1/8 de pulgada, fijándose esas placas con pegamento y sin utilizar clavos. Un larguero alar puede empalmarse o reforzarse en cualquier punto excepto:

Bajo las fijaciones de la raíz alar al fuselaje.

Figura 8. Reparación en una costilla de compresión

Figura 9. Reparación en un borde de

salida de una costilla



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En la zona de fijación del tren de aterrizaje. En las fijaciones de las bancadas de los motores. En las fijaciones de las riostras de los biplanos.

Ninguna de esas fijaciones puede solaparse en cualquier zona de un empalme. Si un empalme pudiera interferir con alguna de tales fijaciones, el diseño de la reparación se hará de tal modo que no cause ninguna interferencia. Los largueros no pueden tener más de dos empalmes, y aunque no exista obligación de ello, el costo de la labor a realizar para obtener un empalme adecuado puede hacer más conveniente instalar un larguero nuevo en lugar de hacer más de dos empalmes en una reparación.

Figura 10. Tipos de largueros alares de madera

Está permitido para fijaciones menores tales como las de alambres de tensión o miembros de compresión, pasar o coincidir con empalmes hechos en los largueros con las siguientes restricciones:

Las placas de refuerzo para el empalme no deben interferir con el adecuado alineamiento de la fijación y no debe alterarse la localización de los soportes de las poleas, bisagras de las superficies de control, etc.

La placa de refuerzo puede coincidir con las posiciones de alambres tensores o miembros de

compresión si las placas de refuerzo caen por delante del larguero delantero o detrás del larguero trasero y se emplean pernos de la longitud necesaria.

Si un larguero macizo o laminado de sección rectangular o un larguero rebajado interiormente quedan dañados en cualquiera de sus bordes, superior o inferior, puede repararse, retirando toda la zona dañada si la profundidad de material retirado no es mayor de 1/4 del espesor del larguero en la zona. Biselar los extremos del rebaje efectuado en un ángulo de 5:1 y pegar un bloque de abeto para rellenar la zona retirada. Finalmente, pegar placas de refuerzo de contrachapado a cada lado del larguero que cubran completamente la zona reparada extendiéndose más allá tres veces el espesor del larguero. Esas placas deben tener un espesor de 1/4 del espesor del larguero. Biselar los cantos a un ángulo de 5:1 dejando un espesor de 1/8". Agujeros de fijación con pernos Los agujeros deformados de fijación de estructuras de madera pueden repararse mediante el retirado de la zona dañada del larguero, empalmando una sección nueva y taladrando de nuevo los agujeros necesarios. La misma reparación se utilizará si aparecen grietas en el borde del agujero. Una solución más drástica será la de la sustitución completa del larguero.



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Figura 11. Reparación de un defecto longitudinal en un larguero

Empalme en largueros macizos Los largueros macizos rectangulares pueden empalmarse utilizando un despunte de valor 1:10 o, mucho mejor, de 1:12 y pegando placas de refuerzo a cada lado del empalme.

Figura 12. Reparación de un daño en el borde de un larguero macizo

Si el larguero debe empalmarse sin desmontar completamente el ala, debe tenerse especial cuidado en preparar adecuadamente el material del larguero y del utilizado para la reparación. Cortar el larguero y el trozo nuevo uno al lado del otro y entonces poner los extremos juntos y fijarlos con gatos.



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Figura 13. Empalme de un larguero macizo

Asegurarse de que el nuevo trozo queda perfectamente alineado con el original y entonces fijarlos con gatos (figura 14). Ahora pasar una sierra de diente fino a través del despunte para retirar el material que no encaje adecuadamente entre las dos superficies. Soplar todo el serrín, aflojar los gatos y ajustar nuevamente los extremos, apretar nuevamente los gatos y hacer otro corte. La sierra debe enderezar ambos lados de la unión biselada de modo que las dos piezas encajen exactamente. Utilizando el canto de un cristal o una cuchilla muy afilada alisar las superficies a unir para proporcionar una superficie perfectamente lisa y de poros abiertos para el pegado. Extender el pegamento adecuadamente mezclado en las dos superficies a unir y aplicar presión uniformemente, asegurándonos de que las dos piezas están perfectamente alineadas. Cuando el adhesivo haya curado durante el tiempo apropiado, retirar los gatos y cualquier bloque de presión que se haya utilizado y cuidadosamente retirar cualquier resto de adhesivo que haya podido rebosar de la unión al apretar con los gatos. Pegar las placas de refuerzo a cada lado del empalme. Esas placas pueden hacerse de tablas de madera maciza o bien de contrachapado de un espesor de 1/4 del espesor del larguero, y deben extenderse más allá del límite del empalme seis veces el espesor del larguero. Biselar los bordes de las placas para evitar un cambio brusco en la sección del larguero reparado. Debido a lo crítico del alineamiento de las fijaciones al larguero, ninguno de los agujeros debe taladrarse en la nueva porción del larguero hasta que se haya completado el empalme. Empalmes en largueros en I Los largueros rebajados con forma de I son empalmados de la misma forma que los largueros rectangulares, excepto en que las placas de refuerzo deben tener un espesor la mitad del espesor de la porción central de la I del larguero y deben rebajarse hasta hacerlas encajar en la porción rebajada del larguero. Los largueros fabricados en forma de I se reparan haciendo despuntes de valor 10:1 a 12:1 y empleando rellenos de madera maciza entre las alas del larguero. Pegar las placas de refuerzo de contrachapado de

Figura 14. Corte en bisel de un larguero de madera



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espesor adecuado a las alas del larguero y los bloques de relleno, hasta conseguir que la zona reparada quede con una estructura en forma de cajón.

Figura 15. Empalme en un larguero en I

Figura 16. Empalme en un larguero de cajón



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Largueros en forma de cajón Los largueros construidos en forma de caja soportan las mayores cargas de cualquiera de los largueros de madera que se pueden encontrar y por esta razón su reparación es de las más críticas. Cualquier reparación de este tipo de larguero debe hacerse de acuerdo con los esquemas aprobados pero, esencialmente, consiste en retirar porciones de los listones superior e inferior del larguero y hacer despunte en los trozos a empalmar con un valor de 10:1 a 12:1, empalmar los nuevos trozos y reforzar los empalmes por el interior del larguero con placas de refuerzo de madera maciza que son generalmente de un espesor mitad al de los listones. Cuando se sustituyan las tablas laterales en un larguero de este tipo, instalar rellenos de madera maciza que ajusten exactamente en el hueco entre los listones superior e inferior y de la misma anchura que dichos listones. Biselar la porción que no ha sufrido daños a un ángulo de 10:1 y colocar un bloque de relleno centrado bajo el despunte. Pegarlo en su lugar y colocar clavos. Cortar la sección nueva de modo que ajuste exactamente y pegar y clavarla en su lugar. Cuando el pegamento haya curado y se haya retirado todo resto de adhesivo seco pegar y clavar una tira de contrachapado sobre el extremo del empalme. Los empalmes de las dos paredes deben escalonarse a lo largo del larguero en lugar de hacerlos coincidir en altura del larguero. 6. Reparaciones en recubrimientos de contrachapado

Figura 17. Reparación en una pieza interna de un larguero de cajón

Los aviones que tienen recubrimientos de contrachapado generalmente soportan gran parte de los esfuerzos debidos a las cargas del vuelo por el propio recubrimiento de modo que las reparaciones deben realizarse ateniéndose estrictamente a las recomendaciones del constructor del avión. Si una reparación puede hacerse exactamente como lo describe el constructor o como viene descrito en la Circular Consultiva 43.13-1A (Métodos, técnicas y prácticas de inspección y reparación de aviones permitidas), la FAA aprobará la reparación. Pero si no puede seguirse exactamente los datos aprobados, se debe consultar con el agente del distrito de la FAA para que apruebe el método elegido antes de empezar a llevarlo a cabo.



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a. Parche en tela Los aviones con recubrimiento de madera en ocasiones tienen pequeñas aberturas de inspección de menos de una pulgada de diámetro que se cubren con un parche de tela pegado. Si tenemos cualquier pequeño daño en una zona de relativamente bajo esfuerzo se puede limpiar la zona dañada dándole una forma redonda. Si el agujero saneado es menor de una pulgada, se pueden sellar los bordes del agujero con “dope” aeronáutico y pegar un parche de tela con el mismo barniz. El parche debe extenderse una pulgada más alrededor de los bordes del agujero. Este tipo de reparación no es aceptable si el daño está más cerca de una pulgada de un componente estructural o si el daño está en el borde de ataque de una sección de perfil o en la sección frontal del fuselaje.

b. Parche cónico Los pequeños agujeros en los recubrimientos de contrachapado pueden repararse mediante un parche cónico. Si el recubrimiento no tiene más de 1/10" de espesor y el agujero puede, después de limpio, quedar reducido a un diámetro menor de 15 veces del espesor, puede

Figura 18. Parche cónico en un recubrimiento de contrachapado

Figura 19. Parche superficial en un recubrimiento de contrachapado



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utilizarse este método de reparación. Colocar un pequeño trozo de contrachapado sobre el centro del agujero y, usándolo como punto de apoyo para el compás, trazaremos dos círculos, uno, por donde se recortará el agujero para igualarlo, que no será mayor de 15 veces el espesor del contrachapado, y otro que se extenderá 5 veces el espesor del contrachapado más allá del primer círculo trazado.

Consideramos como ejemplo que el daño de un contrachapado de recubrimiento de 1/16" de espesor después de limpio deja un agujero de 3/4" de diámetro. El primer círculo tendrá un diámetro de 3/4" y el segundo círculo tendrá 1 3/8" (3/4" + 10/16"). Recortar el círculo interior con un cuchillo afilado y proceder ha realizar un despunte con cuchilla hasta llegar al segundo círculo. Cortar el parche del mismo material que el del recubrimiento que estamos reparando y despuntarlo hasta que ajuste exactamente con el agujero realizado. Aplicar adhesivo a los bordes despuntados de ambas piezas y colocar el parche en su lugar, alineando la veta del parche con la del recubrimiento. Ahora colocar un trozo de plástico vinílico o papel encerado sobre la zona a reparar y aplicar presión sobre la zona hasta permitir que el pegamento cure. Cuando la cola haya curado completamente retirar el peso, lijar y dar el tratamiento superficial del resto para que no se note el trabajo realizado. c. Parche superficial Si se daña el recubrimiento de contrachapado de un avión puede repararse con un parche superficial que después se cubrirá con la tela de recubrimiento y se dará el acabado del resto del avión. Con este tipo de reparación no obtenemos el resultado más agradable a la vista, pero su simplicidad y economía de tiempo y trabajo constituye una reparación aceptable para la mayoría de trabajos en los aviones.

Consideramos el ejemplo de la figura 19, se presenta un daño en un recubrimiento de contrachapado que tiene 1/8" de espesor que una vez saneada la zona deja un orificio de 10" de largo por 6" de ancho. La zona implicada en el daño está limitada por el larguero delantero y dos costillas alares, sin tener apoyo por la parte trasera por lo que habrá que colocar un apoyo interno. Recortamos el daño redondeando las esquinas con un radio de por lo menos 5 veces el espesor del contrachapado o bien tomamos la medida de 5/8". El parche debe hacerse del mismo material que el del recubrimiento dañado, y la veta superficial debe correr en la misma dirección que la del recubrimiento original. El parche debe extenderse más allá del contorno del agujero 12 veces el espesor del contrachapado por todos los lados de modo que la dimensión total del parche será de 9" por 13", teniendo las cuatro esquinas redondeadas según un radio de 5/8". Biselar todos los bordes con una anchura de 4 veces el espesor del parche o bien 1/2". Recortar el refuerzo interno de la parte posterior del agujero de contrachapado de 1/4" de espesor, 12 veces el espesor del recubrimiento o 1 1/2" de ancho por 10" de largo, de modo que vaya desde una costilla a la otra. Ahora, recortar dos cartelas de contrachapado de 1/4" de espesor, 3 3/4" (30T) de largo y 1" (8T) de ancho. Rascar la película protectora del interior del recubrimiento donde deba ajustarse este refuerzo y de las tiras superiores de las costillas donde deban fijarse las cartelas y pegar en su lugar todos esos elementos. Cuando haya secado el pegamento de todas estas piezas, limpiar el agujero, retirar el recubrimiento protector del recubrimiento en la zona exterior adyacente al agujero y aplicar el pegamento tanto a los bordes del agujero como a la parte inferior del parche colocando a continuación dicho parche en su lugar. Nos podemos ayudar de uno o dos clavos para evitar que el parche se deslice de su lugar. Cubrirlo con papel encerado y colocar sacos de arena sobre el parche para aplicar la presión necesaria para el correcto curado del adhesivo.



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Cuando el adhesivo esté seco, retirar todo resto que haya podido escurrir de la reparación y cubrir la zona reparada con tela del avión, teniendo en cuenta que la tela se extienda 2" más allá de los límites del parche instalado. Dar el acabado final igual que el resto del avión.

Figura 20. Parche de tapón en un recubrimiento de contrachapado

d. Parche de tapón Podemos realizar un parcheado enrasado con el recubrimiento del avión perfectamente si recortamos la zona dañada con forma oval o redonda y pegamos por el interior un refuerzo por todo el contorno del agujero, el cual soportará el parche pegado que montaremos sobre él. Si el daño en un recubrimiento de contrachapado de 1/8" de espesor puede recortarse dejando un agujero circular de 4" de diámetro, se puede recortar un aro de refuerzo para el interior en contrachapado de 1/4" de espesor con un diámetro exterior de 5 1/4" y un agujero interior de 2 3/4". Se recorta un parche, que actuará como tapón del agujero que tenemos, que ajuste exactamente con el agujero del recubrimiento. Se recorta una placa para aplicar presión a la reparación de contrachapado corriente ligeramente mayor que el parche que hemos cortado.



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Se retira la película protectora del interior del recubrimiento, en la zona donde tenemos que fijar el refuerzo interno, distribuyéndose el pegamento por el interior del recubrimiento y sobre el refuerzo a colocar. Mantener este refuerzo en su lugar, podría ser mediante clavos, hasta que cure el pegamento.

Figura 21. Parche mediante despunte en un recubrimiento de contrachapado

Una vez instalado el refuerzo interno, se aplica adhesivo por la parte exterior de dicho refuerzo y por la parte interior del parche a colocar, se coloca dicho parche en el agujero, alineando la veta con la del recubrimiento original. Colocar un papel encerado sobre la reparación y aplicar presión sobre el parche. Se pueden emplear tornillos para sujetar todo el conjunto en su lugar mientras cura el adhesivo, tal como indica la figura 20. Cuando el adhesivo haya curado se retira la placa de presión y todos los clavos y tornillos que han servido de ayuda. Se rellenan los agujeros dejados por dichos clavos y tornillos con algo de masilla, al igual que el posible espacio que quede entre el parche y el recubrimiento, se lija lo sobrante y se da el acabado al conjunto igual que el que tenga el recubrimiento del avión.



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e. Parche mediante despunte

El tipo de parche a realizar sobre un recubrimiento de contrachapado más dificultoso, si bien es el que menos cambio provoca en el espesor del recubrimiento o la rigidez de la superficie, es el parche por despunte, siendo el tipo de parche preferido para la realización de reparaciones. Se limpia la zona dañada dejando una forma de agujero ya sea rectangular, triangular o circular. Recortar una placa de ayuda de contrachapado corriente lo suficientemente amplia para cubrir la zona a reparar, más allá del agujero. Esta chapa deberá doblarse de modo que ajuste con la curvatura del recubrimiento. Colocar papel encerado sobre esta placa de ayuda y clavarla por el interior de la zona a reparar tapando desde el interior el agujero a reparar (figura 21). Realizar el despunte alrededor del agujero del recubrimiento con un valor de 12:1 utilizando una cuchilla muy afilada. Recortar el parche a instalar del mismo tipo de material que el del recubrimiento original y realizar el despunte del mismo modo que alrededor del agujero, de modo que dicho trabajo encaje exactamente con el realizado en el recubrimiento perforado. Distribuir adhesivo sobre ambas superficies rebajadas y centrar el parche sobre el agujero asegurándonos de que la veta coincide con la del recubrimiento original. Colocar papel encerado sobre el parche y situar alguna placa o tiras de refuerzo por el exterior del trabajo para ayudarnos a aplicar presión hasta que el adhesivo cure. Incluso se fijan temporalmente mediante clavos para realizar mejor el trabajo. Cuando el adhesivo haya curado retirar todos los dispositivos auxiliares que hemos empleado, retirar cualquier resto que haya podido rebosar de la cola empleada y terminar la reparación dando al trabajo el acabado igual que el que tiene el resto del avión. Se deberá mantener la misma orientación de veta ya que las características de flexibilidad de la reparación depende de ello. Una madera, es más flexible si se dobla paralela a la veta, pero pueden separarse si el esfuerzo es excesivo. Si doblamos perpendicular a la veta, será menos flexible pero podrá resistir esfuerzos mayores.

6.3.5 Revestimientos de material textil Aviones entelados Algunos aviones sencillos siguen utilizando el sistema de disponer de una estructura rígida interna que soportará los esfuerzos y un recubrimiento exterior que da el contorno aerodinámico a la estructura. La forma más simple de obtener esta situación es emplear un armazón interno de madera o tubular y recubrirlo con tela, que puede ser natural o sintética. En la actualidad y debido a la capacidad de las telas sintéticas, es el tipo de tela que predomina. A través de las siguientes figuras vamos a exponer las características que tiene una estructura entelada. Será útil ir adquiriendo el vocabulario adecuado aplicable a estas tareas.



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En primer lugar recogemos lo que es un ala de madera que después tenemos que entelar. El ala está formada a partir de unos largueros principales, delantero y trasero y unas costillas que se montan sobre estos largueros a lo largo de toda su longitud. Para dar consistencia a la estructura se instalan los alambres de la figura que ayudan a dar rigidez a la estructura en armazón del ala. Para empezar a dar consistencia a las costillas que vamos a instalar se instala una cinta que recorre todas las costillas según el esquema que sigue:

A continuación se sitúa la tela sobre la estructura del avión que queremos entelar. Como no podrá hacerse de una sola vez, tenemos que empalmar los trozos de tela cosiéndolos como recogemos en el esquema siguiente:



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Dependiendo de las prestaciones del avión, el entelado deberá estar más o menos sujeto en las costuras de empalmado y en su posterior fijación a la estructura del avión, por lo tanto utilizaremos tablas que nos ayudarán a determinar el número de puntadas que debemos dar, según las prestaciones que se le piden al avión.



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Cuando deban coserse el entelado a las costillas se seguirá el siguiente esquema:



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Los nudos a realizar en el recorrido cosido siguen el siguiente esquema:

Para empalmar un hilo cuando se acabe:

En el caso de que el avión entelado no tenga las costillas de madera sino que son metálicas, la fijación de la tela se hace mediante unas grapas que se introducirán en los lugares previstos de las costillas:



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O bien se atornillan tiras de refuerzo:

A continuación recogemos el procedimiento de instalación que acompaña a un tipo de tela como es el Ceconite, que es de los más utilizados en tareas de entelado. Las recomendaciones son extensibles a la mayoría de marcas comerciales de estos productos. En cualquier caso, se seguirán las instrucciones específicas recomendadas por el fabricante del producto.

6.3.6 Revestimientos de material textil PROCESO CECONITE El procedimiento de avión y de acabado descrito aquí se deriva de los resultados listados en el Informe N" 101 de Ceconite, Inc. Los procedimientos de recubrimiento y acabado son simples y deben llevarse a cabo por un mecánico de estructuras de avión cualificado. El ausencia de instrucciones específicas, se seguirán las técnicas, procedimientos y directrices de la Circular Consultiva de la FAA 43,13-1 A. Introducción Desde los días del JN4D (Jenny), el procedimiento de entelado de aviones ha sufrido poco o ningún cambio. Como resultado de años de experimentación, la industria Ceconite, lnc. ha desarrollado un tejido sintético ("CECONITE" 101) que es un avance importante en los entelados. Para el mismo peso "CECONITE" 101 es mucho más fuerte y de mucho mayor duración que el algodón TSO C-1 S. Por



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esto, por primera vez es posible disfrutar las ventajas de un entelado ligero con una probable duración de por vida. "CECONITE" 102 es un tejido de trama fina y peso medio (2,8 onzas por yarda cuadrada) que tiene propiedades de tensión ligeramente mayores que el algodón de grado A. Se considera un sustituto estándar para el grado A cuando se considera un acabado suave o un ahorro de peso. "CECONITE" 104HT es el producto desarrollado más recientemente por "CECONITE". Es un tejido ultra ligero (1.9 onzas por yarda cuadrada), que sin embargo, debido al hecho de que está realizado con hilo (le alta tenacidad ofrece una resistencia a la tracción equivalente a la del "CECONITE" 102 y mayor que la del algodón de grado A. El "CECONITE" 104HT producirá un acabado de superficie más suave y un entelado más ligero que ningún otro producto disponible de "CECONITE". Con la introducción de "CECONITE" 104HT se ha interrumpido la venta de "CECONITE" 103 que se usaba anteriormente sobre superficies de madera y como un material estructural para planeadores y veleros, "CECONITE" 104HT está siendo ahora recomendado para esta aplicación entre otros aviones en los cuales un acabado suave y un peso ligero son unas consideraciones primordiales. Los "CECONITE" aprobados por la FAA tienen estampado a lo largo del orillo “CECONITE" 101, "CECONITE" 102, o "CECONITE" 104HT. Los números de procesos STC de "CECONITE" están restringidos específicamente parra los usuarios de "CECONITE" y no deben ser usado para otros procesos. Estos números STC deben ser usados sin cargo por los compradores de tejidos "CECONITE". Proceso

1. En casos en que se desee un acabado en las superficies de control distinto del estándar y en casos en que el Centro de Gravedad (CG) de la superficies de control podría ser alterado, las superficies de control deben ser reequilibradas de acuerdo con las instrucciones del fabricante del avión. Ver NOTA "D", página 5, para un método de comprobar el CG de la superficie de control.

2. Como "CECONITE" 101 y nuestros procesos estándar de acabado pesan exactamente lo mismo

que el algodón para aviones y los barnizados de acabado usuales, no ocurrirá ningún, cambio en el CG o peso. (VER FIG. A PÁGINA 5)

3. Cuándo se retira el entelado antiguo.

a. Escribir (y hacer un croquis) el método para asegurar el tejido a las piezas, b. Guardar el entelado anterior para usarlo como patrón para colocar las aperturas, ojales,

anillos de inspección, las áreas y espaciado de las lazadas de cuerda a las costillas, etc.

4. Después de revisar.

a. Hacer las reparaciones necesarias en los miembros de metal y madera. b. Reemplazar el cableado eléctrico, que no dure más de 10 años o que será accesible después

de que el avión haya sido reentelado. c. Reemplazar cualquier cable, polea, guía, controles, abrazaderas, conformador, o elementos

que muestren señales de desgaste o deterioro y que no sean capaces de durar por lo menos 10 años,

d. Zincar las superficies metálicas o pintar con Rustoleum. e. Terminar y resellar las superficies de madera si es necesario. f. Suavizar o encintar todos los bordes rugosos o afilados para prevenir que penetren el

entelado. g. Obtener una copia de la Circular Consultiva 43.13 1A-Cap- 3, de la FAA.

5. Método de entelado "CECONITE".

a. Métodos de funda y de cobertor.

Las fundas o cobertores deben ser instalados de idéntica forma a la funda original del fabricante, con atención especial al método de enganche, áreas y espaciado de lazadas de



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cuerda a las costillas (o tornillos o mordazas, dependiendo del avión en particular), Las costuras cosidas a máquina , las puntadas a mano "baseball", los nudos de cierre, los nudos de red, las direcciones de las costuras y las áreas de superposición deben duplicar el entelado original del fabricante o adherirse a la Circular Consultiva 43.13-1A cuando se desvíen del entelado original. Se usará "SUPER SEAM" en las áreas en que haya que encolar. Se debe usar barniz para colocar las cintas de superficie, etc.

b. Método de encolado usando "SUPER SEAM CEMENT";

El método de encolado usando "SUPER SEAM CEMENT" NO está restringido a aviones con Velocidades que Nunca Exceden 150 MPH o menos, y por tanto, puede ser usado en cualquier avión entelado o en cualquier superficie de control entelada. El método de encolado está recomendado en todos los aviones en los que la anchura del tejido es suficiente para cubrir una cara completa de la superficie. Si esto no es posible, el tejido puede ser cosido en paneles como se describe bajo el método del cobertor. En el método de encolado de entelado de alas, el tejido debe extenderse sobre una cara y encolarse con SUPER SEAM CEMENT al borde de ataque y al de salida, y también a las costillas de raíz y de punta de ala. La cara opuesta se aplica entonces usando SUPER SEAM CEMENT con al menos una superposición de 4" en el borde de ataque, 3" en el de salida, y al menos 1" en la punta del ala. Una cinta de superficie de 6" de ancho debe encolarse sobre la superposición de borde de ataque, y al menos una de 3" sobre las del borde de salida y punta de ala. En el fuselaje, el tejido debe ser aplicado en las caras opuestas con SUPER SEAM CEMFNT aplicando entonces con cola y una superposición de al menos 1" sobre los largueros y el tejido previamente aplicado en las caras adyacentes. Una cinta de superficie de al menos 2" de ancho debe encolarse sobre las costuras de superposición usando SUPER SEAM CEMENT.

6. Lazadas de cuerda a las costillas, cinta de refuerzo, etc.: Se usarán "CECONITE PROCESS" D-

693 o D-415 Lazada de cuerda a costillas, D-69 Hilo de Máquina de coser, y D207 Hilo de coser a mano. Las cintas de superficie serán de algodón prebarnizado (TSO C-15C) o cinta "CECONITE". Las cintas de refuerzo pueden ser "SPECIAL CECONITE PROCESS" o algodón. Si se usan cintas de algodón debe comprenderse que no se puede esperar una vida esperada de la cinta comparable a la del tejido.

7. El grado de tensión al fijar "CECONITE". En cualquiera de los métodos 5.a. o 5.b. de arriba,

"CECONITE" debe ser fijado a la estructura ligeramente más suelto que cuando se entela con tejido de algodón. No preocuparse de las arrugas del tejido ya que se irán después de la aplicación de calor. "CECONITE" 101 se fija al avión y se le da una contracción inicial para eliminar primero las arrugas y flojedad general. La contracción final (ver apartado 8) se le da entonces y acto seguido se realizan las lazadas a las costillas. La cubierta está ahora preparada para la instalación de cintas de superficie, anillos de inspección, refuerzos y ojales, Deben darse dos capas fuertes de barniz al área debajo de la cinta de superficie antes de aplicarlas.

8. "CECONITE" se contrae por el calor. En general, la contracción de "CECONITE" está en

proporción directa al grado de calor aplicado, 400 °F contraerán "CECONITE" sin restricciones aproximadamente un 10 % o 5" en una anchura de 50". En los entelados para planeadores y aviones de estructura ligera se debe proporcionar una flojedad de 1" por cada 50" para evitar alabeo estructural. Cuando se somete "CECONITE" 101 a 240°F (Una plancha plana casera en la posición de "Lana") se contrae hasta un grado de tensión satisfactorio -como el producido por aproximadamente 5 capas de barniz en un tejido de algodón. Interrumpir el proceso de calentado cuando el recubrimiento haya adquiridor el grado aproximado de tensión deseado. No sobre-tensionar. En una estructura fuerte corno un DC-3, B-25, etc. un incrementa de calor no ocasionará una distorsión de la estructura. Si embargo; con estructuras ligeras, corno veleros, Aeroncas y aviones pequeños de enlace, debe tenerse cuidado para no sobretensar. Como el tejido "CECONITE" se contrae inmediatamente, sólo se requieren dos segundos de aplicación de calor. Aplicar el calor más tiempo no producirá en general una mayor contracción. Además, puede que se produzcan daños a los elementos de maderas, otros tejidos y cableado eléctrico con aplicaciones prolongadas (10 segundos) de calor por encima de 248°F. Cuando se



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contraigan grandes superficies (por ejemplo, fuselaje y alas), se pueden obtener los mejores resultados usando dos o tres aplicaciones de calor, eliminando la flojedad inicial y consiguiendo la principal tensión en el segundo. Esto es similar a la pintura de spray, usando dos capas en vez de una capa masiva. Para la contracción inicial es preferible utilizar un equipo de dos hombres, equipado cada uno con una plancha de vapor o una plancha eléctrica seleccionada en "Lana" y trabajando en caras opuestas. En algunos casos raros no se consigue la tensión satisfactoria con este grado de calor, y la temperatura debería ser incrementada. Se deben aplicar incrementos de temperatura de 25°F hasta un máximo de 400°F - hasta que se consigan los resultados deseados. Las arrugas en el tejido "CECONITE" desaparecerán cuando se tense por calor el tejido. Como el "CECONITE" se contrae por el calor a una temperatura mayor que la que se puede obtener dejando el avión expuesto al sol del desierto, no se producirá una contracción posterior dejando el avión a pleno sol.

Para el proceso de tensado se requiere una fuente portátil de calor controlado, y el método de la plancha eléctrica es el preferido. Una plancha casera de vapor es una excelente y segura fuente de calor controlado para eliminar la flojedad general. Una plancha eléctrica seleccionada a la temperatura "LANA" debe ser utilizada con contacto indirecto para el tensado final. Elegir una plancha con al menos un elemento calentador de 1100 vatios. La plancha debe ser calibrada. Cualquiera que sea la fuente empleada, los mejores resultados se obtienen manteniendo la fuente de calor en movimiento a una velocidad de aproximadamente 5" por seguido. Un movimiento semejante al de planchado es el más satisfactorio. Primero, de cara a cara, después cubriendo la misma área en un movimiento de planchado de lo alto a lo bajo para asegurar el encogimiento uniforme de todas las áreas. Debe tenerse cuidado para no calentar este tejido por encima de 450°F ya que el tejido se funde y su resistencia disminuye seriamente. Si por error se calienta este tejido por encima de 450°F, el área destruida perderá su trama de trapo y tomará una textura como de celuloide claramente deteriorada . Las pequeñas áreas de "CECONITE" barnizado pueden ser estiradas posteriormente con calor aplicando cuidadosamente una plancha eléctrica en contacto directo a una temperatura ligeramente mayor. Sin embargo, una aplicación prolongada (10 segundos o más) a temperaturas de 300ºF puede causar decoloración del barniz. Debe acentuarse el cuidado. Este paso debe ser eliminado si es posible. Los barnices de Nitrato y Butirato no encogibles no producirán en general una mayor tensión medible. Sin embargo, los barnices normales de Butirato continuarán tensando durante un período de meses y en aviones de estructura ligera el envoltorio debe ser algo más suelto para permitir un posterior encogimiento cuando se use barniz de Butirato. Como una regla general, el máximo tensado se ha conseguido si una moneda rebota cuando se deja caer sobre la superficie de tejido. Si se usa barniz normal de Butirato, no llegar al máximo tensado.

9. Para cubrir superficies de madera contrachapada se prefiere “CECONITE" 104HT.

Específicamente, las superficies de madera contrachapada serán reacabadas y selladas. Cualquier irregularidad será rellenada y suavizada para eliminar la formación de condensación que puede ocasionar que se pudra la madera. A continuación, aplicar cuatro capas de barniz de aviones (Nitrato o Butirato) a la superficie de contrachapado. Después de que se haya secado el barniz, pegar el "CECONITE" 104HT a la superficie de contrachapado con "SUPER SEAM" en una banda de 1" de ancho alrededor de los bordes. Cuando esté seco, encoger el "CECONITE" 104HT con una plancha de vapor o una plancha casera en contacto directo, hasta que se ajuste como un guante, Por último, aplicar dos capas de barniz rebajado y completar el acabado (Ver Apéndice "A").

El aire atrapado que forme burbujas debe ser eliminado. En general la superficie de acabado debe tener una apariencia suave sin impedimentos claros al flujo del aire.

10. Reparaciones.



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Con la Circular Consultiva 43.13-1A (Sección 3) como guía, las reparaciones se efectúan usando "CECONITE" 101 e hilo de coser a mano D-207. Se usará "SUPER SEAM" como adhesivo y se utilizarán los procedimientos descritos previamente. Para parches pequeños no es preciso eliminar la capa de acabado. Simplemente lijar la superficie con papel de lija N° 320, utilizar "SUPER SEAM CEMENT" y acabar la superficie de la forma normal. Los parches pequeños de "CECONITE" no necesitan tensado por calor. Cuando se hagan reparaciones es importante recordar que el barniz de Nitrato no se adherirá al barniz de Butirato debido a que los disolventes del Nitrato son de bajo orden y no pueden disolver el barniz de Butirato.

11. Inspección Anual.

Los aviones entelados de acuerdo con este proceso deben ser sometidos a la inspección de tejido como se indica en la Circular Consultiva 4313-1A para aviones entelados. Bajo cuidados normales nuestras pruebas indican que un avión entelado con tejido "CECONlTE" tiene tres veces la vida de un avión entelado con tejido de algodón convencional. Con un cuidado apropiado, esta puede ser la vida del avión. A pesar de que se usan los probadores de tipo punzón, se acepta generalmente que el método de la cinta deshilachada es más satisfactorio con "CECONITE".

NOTA "A". Bajo ninguna circunstancia se usarán sustitutos para los artículos estructurales como el tejido "CECONITE", y las cuerdas e hilos D-693 o D-415, D-207 y D-69. NOTA "B". La tensión extrema usualmente puede ser aliviada como sigue.

(1) Cuando se utiliza el método de pegado con SUPER SEAM CEMENT, se puede usar Acetona o Metil-Etil-Cetona para aflojar los solapes de "SUPER SEAM CEMENT" para aliviar la excesiva tensión del tejido. La Metil-Etil-Cetona y la Acetona se evaporan rápidamente sin deterioro para la unión.

(2) La laca clara o los esmaltes acrílicos, se combinan con y diluyen los sólidos del barniz

hasta un grado que a menudo alivia la tensión extrema. NOTA "C". Uniones de "SUPER SEAM CEMENT",

Para una máxima resistencia, se debe tener cuidado para obtener buenas uniones. Primero, aplicar "SUPER SEAM CFMENT" libremente en ambas superficies. Después, usando las manos, unir las superficies cuando el pegamento se pone pegajoso, finalmente, repasar sobre el exterior de la unión usando pegamento rebajado. (Rebajar el pegamento un 10% con Acetona o Metil-Etil-Cetona). Las manos deben limpiarse con Acetona.

NOTA "D". Determinación del centro de gravedad de superficies de control.

(1) Antes de eliminar el tejido antiguo, pesar y determinar el CG de cada superficie de control con precisión. Anotar estos datos y guardarlos para una posible inspección de la FAA. Después del reacabado de la superficie, pesar y determinar el CG de nuevo. Este paso es importante en aviones de alta velocidad.

(2) Un método sencillo de hallar los datos del CG es

suspender la superficie de control entelada por sus bisagras y sujetar un cubo de agua vacío de acuerdo con el diagrama. Añadir agua hasta que la superficie de control se balancee en una posición nivelada. A continuación, pesar el cubo de agua y registrar el dato. Cuando la superficie de control esté reacabada, repetir este proceso y comparar las lecturas, Si el peso del cubo de agua es el mismo o menor que el original, la superficie es aceptable. Sin embargo, si el



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peso final del cubo de agua excede el peso original, la superficie debe ser rebalanceada de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

Acabado Estándar La experiencia conseguida hasta ahora indica que el siguiente método de acabado será el más satisfactorio además de ahorrar trabajo y barniz, El acabado resultante es suave y esconde la mayor parte de la trama del tejido, Paso 1 Aplicar tres capas de barniz de Nitrato, con la capa inicial rebajada alrededor del 30% con disolvente de Nitrato y las otras capas rebajadas a la consistencia de aplicación con la brocha. Un cuarto de SUPER SEAM CEMENT añadido a cada galón, especialmente en la primera capa, mejorará la adhesión. Paso 2 Realizar las puntadas a las costillas, colocar las cintas e instalar los ojales (utilizar barniz a discreción). Aquí también un cuarto de SUPER SEAM CEMENT por galón aumentará la adhesión. Paso 3 Para las capas de refuerzo, aplicar con spray o brocha tres capas de barniz claro y después dos capas de barniz iluminado, usando 3 ó 4 onzas de polvo de aluminio por galón antes del rebajado, (El uso de más polvo de aluminio por galón ocasionará probablemente desconchones). El barniz aluminado se usa para proteger el tejido del ataque del ultravioleta. Paso 4 Lijar muy ligeramente con papel de lija N° 320 seco o húmedo, principalmente para eliminar la pelusa de algodón (si se usan cintas de superficie de algodón) y cualquier imperfección. "CECONITE" es un tejido suave multifilamento y requiere poco o ningún lijado. En este momento, si la superficie es opaca a la luz se debe proceder con las capas de color, y si no es así, se debe aplicar una capa adicional de aluminio. Paso 5 Para un buen acabado se requieren generalmente tres capas de color. Un brillo algo mejor se obtiene si se añade un 30% de retardante al color final. IMPORTANTE: Asegúrese de que sus materiales están aprobados por la FAA. Todos los materiales "CECONITE" 101, 102 o 104HT deben tener estampado “FAA PMA CECONITE 101", 102, 104HT a lo largo del orillo, Notas: a. Es necesario conseguir la penetración del tejido por el barniz y concienzudamente cubrir las fibras

"CECONITE" en todas las caras para conseguir la unión mecánica además de la unión natural del barniz. El barniz de Nitrato es el preferido ya que tiene mejores cualidades adhesivas que el de Butirato, y se prefiere en el Paso 1 incluso si el acabado final es de barniz de Butirato (El barniz de Butirato puede usarse después del Paso 1 si se desea).

b. Aunque muchos prefieren el acabado de esmalte para las capas de color, este procedimiento no es siempre

aconsejable debido a una unión pobre del esmalte al barniz, y por el hecho de que un rejuvenecimiento o reparación mayor requieren la eliminación del esmalte. Además, cuando el esmalte se aplica sobre barniz de Butirato no tensable (y probablemente sobre el barniz de Nitrato no tensable también) los plastificantes pueden migrar, evitando el curado del esmalte, Si es obligado un acabado de esmalte, asegurarse de lijar concienzudamente y barnizar la superficie para proporcionar una unión mecánica. También evitar el uso de barnices no tensables. Para el servicio en el Ártico el acabado de barniz es con mucho el mejor.

c. El barniz de Butirato es algo más retardante frente al fuego que el barniz de Nitrato y más durable para un

acabado de barniz. Sin embargo, el barniz de Butirato, contrastado con el barniz de Nitrato, continua



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tensando durante un período de meses y tiene un efecto tensante ligeramente mayor. Mientras estos barnices tienen, aunque poco, un efecto tensante total en "CECONITE', debe tenerse cuidado de no tener el entelado demasiado tenso cuando se use barniz de Butirato.

Acabado alternativo El nuevo Acabado Ceconite 7600 está ahora aprobado por la Federal Aviation Administration bajo SA1351WE y SA2666WE y SA4503NM para su uso en tejidos Ceconite de peso alto, medio y ligero. Hay varias ventajas distintivas en el proceso de acabado 7600 comparado con el proceso que usa barniz de Nitrato y Butirato con Ceconite 101 y 102, Las ventajas serán discutidas y mejor comprendidas después de que el proceso sea explicado, Paso 1 Usando la serie 7600 es preciso utilizar el tejido Ceconite 101,102 o 104HT preimpregnado. Paso 2 El tejido preimpregnado se aplica a la estructura utilizando el método del cobertor o el del envoltorio. El método de tensado es idéntico para los métodos previamente mencionadas y que se encuentran en la página 3 de este manual de procedimiento, Paso 3 Los tejidos preimpregnados son de color amarillo. Cuando se aplica suficiente calor, el color cambia temporalmente a un naranja oscuro. Se usan cintas de refuerzo Ceconite, hilos de coser a máquina y a mano (DE-69 y D-207) y cordón para costillas (U-693) como se hace cuando se recubre de nuevo con Ceconite 102 y 101. El adhesivo 7602 y el activador de adhesivo 7603 se usan con el método del cobertor y cuando se aplica la cinta de superficie. El adhesivo 7602 se aplica a todas las áreas de la estructura cuando se hace el pegado. Antes de comenzar a instalar el tejido, aplicar activador 7603 al adhesivo 7602 y hacer el pegado cuando el adhesivo esté todavía húmedo. Dejar al menos una hora por área para que se seque antes de tensar con calor. Se ha encontrado que 1 parte de adhesivo por 1.5 partes de activador produce una relación satisfactoria. Se deben hacer solapes de pegamento de tres pulgadas de ancho mínimo cuando se use el método del cobertor y adhesivo 7602. Esto se aplica a todas las áreas de la estructura en las que deba hacerse el pegado. Cuando se use adhesivo para pegar el tejido a la estructura, dejar al menos una hora (1) antes de comenzar a tensar el tejido. El tiempo de espera puede reducirse usando la plancha de tensado ajustada a medio calor hasta que el adhesivo se nota seco al tocarlo. La cinta de superficie (7624) se aplica para uniones y costuras de puntadas simples. Los parches de refuerzo se aplican a todos los puntos donde se van a cortar aperturas de inspección. Los parches de refuerzo se cortan de tejido preimpregnado usando adhesivo 7602 y activador 7603. Después de que las cintas y otros refuerzos se hayan instalado, debe aplicarse una capa de activador 7603 sobre la superficie de estos artículos. Las cintas de superficie sólo deben instalarse sobre las puntadas de costilla u otras uniones y sobre costuras cosidas. No es necesario aplicar cintas de superficie sobre costuras que estén pegadas a la estructura; sin embargo, pueden ser deseables desde el punto de vista de la apariencia. Paso 4 El avión tiene ahora el tejido aplicado, tensado con calor y las cintas de refuerzo, puntadas a las costillas y las cintas de superficie aplicadas. El primer paso del acabado implica el uso de una capa de producto de relleno 7601. No es necesario aplicar la capa de producto de relleno sobre el tejido preimpregnado amarillo. La aplicación del producto de relleno 7601 realiza una unión entre la capa del producto de relleno 7601 y el tejido preimpregnado. Antes de usar el producto de relleno 7601 asegurarse de que está mezclado concienzudamente. Para la aplicación con paleta, verter la cantidad de producto que se va a usar en un recipiente ligeramente mayor que la paleta de aplicación. Sumergir la paleta en el producto hasta que esté completamente saturada. Agarrando la paleta plana contra el tejido, aplicar una capa simple completa. Una cara de un ala típica puede ser cubierta con éste método en unos 20 minutos. Después de que la capa se ha secado, se aplica una segunda capa húmeda completa. Esta debe aplicarse barriendo en ángulo recto respecto a la dirección que se ha usado en la anterior aplicación. El



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tiempo de secado de cada capa varía desde 10 minutos a una hora dependiendo de la temperatura, corrientes de aire y humedad. Cuando se use el Equipo de Spray la capa puede aplicarse en una sola capa completa o en dos capas finas. La primera capa a lo largo de la envergadura del avión y la otra a lo largo de la cuerda, El sistema de dos capas resultará en una tendencia menor a correrse o combarse. Lijado: Después de que la capa de producto de relleno se haya endurecido suficientemente (de 15 minutos a 1 hora dependiendo de las condiciones de secado) se lija. Debe efectuarse el lijado justo para eliminar cualquier abultamiento o irregularidad debidos a bordes de cinta rugosos o suciedad que haya contaminado el recubrimiento húmedo. Esta operación no debería necesitar más de 10 minutos para lijar una cara de un ala media. Si la superficie está suave y libre de materias extrañas, esta operación puede omitirse. Un lijado excesivo reducirá el espesor del recubrimiento. Se recomienda el lijado en seco. Los mejores resultados se obtienen usando un papel 150-C-No-Fil Durite o equivalente. No frotar en un punto durante un período largo de tiempo ya que la fricción calentará el recubrimiento y cargará el papel. Si se desea, el recubrimiento puede ser ahora lijado con un abrasivo seco o húmedo hasta un grano 400 inclusive. Siguiendo al lijado, la superficie debe ser concienzudamente lavada con agua y dejada secar. No se deben usar disolventes aromáticos o del tipo de Acetona para limpiar el recubrimiento ya que lo ablandarán o disolverán. La mayoría de los talleres han encontrado que una lijadora orbital de alta velocidad es una buena inversión debido al ahorra de tiempo y el acabado muy suave obtenido. Si por accidente, el recubrimiento es lijado hasta un punto donde comienza a salir una pelusa del tejido, se debe aplicar el producto de relleno a este área y lijar. Paso 5 Después de que se ha aplicado el producto de relleno 7601, el avión está listo para la capa de color, El 7601 actúa como una capa de imprimación excelente para productos de uretanos, esmaltes, acrílicos y barniz. Una capa de color con flexibilidad junto con resistencia a las grietas y abrasiones después del envejecimiento se requiere para prevenir la erosión del producto de relleno 7601. La facilidad de reparación también debería tenerse en cuenta. Debe realizarse un ensayo de compatibilidad para asegurarse de la integridad del proceso 7600 entre el material de acabado final seleccionado y el tejido cubierto con 7601. Nuestra experiencia es que la mayor parte de los productos comercialmente disponibles son bastante compatibles. Reparaciones típicas 1 er caso (PINCHAZO) Colocar un parche de tela picada de diámetro CUATRO VECES el diámetro medio de la rotura, no sobrepasar nunca los 7 cm. de diámetro.

2 do. Caso (CORTE O DESGARRO) Colocar parche de tela o cinta picada de 4 cm de ancho y longitud requerida, el corte a reparar no puede ser superior en longitud al 50 % de la cuerda del perfil .



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3 er. Caso (ROCE O DESGARRO) Colocar sobre el roce o desgarro cinta o tela picada de 4, ó 5 cm de ancho.



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NOTA: Una vez efectuado el parche en tela o cinta, proceder a su pegado. Una vez pegado dar calor con plancha colocando un papel entre medio del parche y la suela de la

plancha, o bien dar calor con una pistola de aire caliente (secador). Posteriormente al tensado con calor dar cuatro manos de novavia (óxido rojo) en la zona reparada,

dejando secar y lijando cada vez con lija muy fina. Finalmente pintar según color.

Comprobación de la tensión una vez concluido el trabajo Una vez concluido el proceso de entelado y aplicación de los acabados protectores es importante determinar si la tensión que ha cogido la tela es la correcta ya que de ello dependerá que el avión pueda desarrollar las prestaciones previstas. Se utilizarán tensímetros como los de las figuras y cuyo uso estará recogido en las instrucciones del fabricante y de todos modos es bastante intuitivo por lo que enseguida puede establecerse su funcionamiento.

Con este tensímetro se lee la fuerza necesaria para dejar una marca (perforación) en la tela.

Con este otro tipo de densímetro, la tensión adecuada viene indicada por la zona coloreada superior cuando la situación del instrumento y la superficie de la tela están en las condiciones recogidas en la figura.

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Manual Didactico i