Material de Aviacion y Procesos
OBJETIVO GENERAL Identificar los materiales básicos de ingeniería que se utilizan en la construcción aeronáutica; Conocer su clasificación,Sus propiedades particulares, esfuerz os a que están sometidos y describir los procesos que se efectúa n para modificar y mejorar sus propiedades.
TAREAS
ALEACIÓN Es una mezcla de metales. Es el agregado intencional de cantidades pequeñasde un metal o metales al metal base.
• Las aleaciones se definen normalmentepor el metal base. • La combinación más conocida es hierro– carbono que incorpora un metal (Fe) y un metaloide (C).
CARACTERISTICAS ALEACIONES • CARÁCTER METALICO: Se define porlas características de brillo, resistencia mecánica y deformación plástica. • DEFORMACIÓN PLASTICA: La capacidad para soportar carga elevada sin llegar ala rotura.
CLASES DE ALEACIONES • Férreas o Ferrosas • No Ferrosas(a éste grupo pertenecen las “ligeras”)
ALEACIONES FERREAS •Son las que tienen como elementofundamental el hierro. • La cantidad o porcentaje de carbonodetermina las características de la aleación. • Del grupo de aleaciones férreas sedestacan los aceros
•La Aleación hierro – carbono es la masimportante, está constituida por un metal (Fe) y un metaloide (C).
ACEROS •Del grupo de aleaciones férreas sedestacan los aceros. •El elemento principal que se alea alhierro para fabricar el Acero es el Carbono •Acero es la aleaciónhierro y carbono; está constituida por un metal (Fe) y un metaloide (C). •Las aleaciones de hierro y carbonocon menos de 1,8% de Carbono se llaman ACEROS. •El acero es hierro aleado con otroselementos. •A mayor contenido de Carbono, mayor resistencia del Acero.
Las aleaciones de Fe + C de más de 1,8% deCarbono se llaman: • Fundiciones. • Hierro Fundido
A las aleaciones férreas se pueden agregar metales, metaloides y otros elementos paraaumentar su resistencia, dureza y maleabilidad como son: • Carbono (metaloide) • Níquel (hasta 20%) •Cromo ( +25% es Acero Inoxidable) •Molibdeno (0,1% - 0,8%) • Manganeso (0,5% - 2%) •Vanadio • Tungsteno • Silicio
Otros elementos que constituyen los aceros son: • Cobre
PROPÓSITO DE LAS ALEACIONES DE ACEROS • Aumentar la templabilidad • Aumentar la resistencia al desgaste. • Aumentar la resistencia a la corrosión. • Mejorar la resistencia a temperaturas comunes.
Mejorar las propiedades mecánicas tanto a altas Temperaturas como a bajas Temperaturas • Mejorar la tenacidad • Mejorar las propiedades magnéticas. •
CLASIFICACION DE LOS ACEROS Hay varios métodos La clasificación general más importante: Aceros al Carbono Aceros Aleados 1. METODO DE FABRICACIÓN (Procedimiento) 2. DE ACUERDO A SU CONSTITUCIÓN. 3. DE ACUERDO AL USO 4. COMPOSICIÓN QUÍMICA – DESIGNACIÓN NUMÉRICA
1. METODO DE FABRICACIÓN (Procedimiento) • Aceros Bessemer • Aceros Thomas • Aceros Siemens (Alemania) • Aceros Martín (Francia – Italia) • Aceros Martín – Siemens • Aceros Eléctricos • Aceros al Crisol • Aceros de Hogar abierto • Aceros de Horno abierto
2. DE ACUERDO A SU CONSTITUCIÓN • Aceros Perlíticos • Aceros Martensiticos • Aceros Austeniticos • Aceros Ferríticos • Aceros con Carburos
3. DE ACUERDO AL USO • Aceros para Máquinas • Aceros para Resortes
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Aceros para Calderas Aceros para Estructuras Aceros para Herramientas
4. COMPOSICIÓN QUÍMICA – DESIGNACIÓN NUMÉRICA • Es el método de clasificación más conocido. • Se indica por medio de un sistema numérico el contenido aproximado de los elementos importantes en el ACERO. • Hay dos especificaciones para Aceros AISI = American Iron and Steel Institute SAE = Society of Automotive Engineers • Las especificaciones AISI pueden incluir un prefijo literal para indicar el proceso de manufactura. B = Bessemer ácido C = Básico de hogar abierto (más común) E = Básico de horno eléctrico.
DESIGNACIÓN NUMÉRICA SAE El primero de los números indica el TIPO de Acero. El segundo indica el porcentaje del elemento predominante de la aleación. El tercero y cuarto indican el contenido de Carbono divido por 100 (0,20% - 0,30%). SAE 2 5 2 0 2 = Acero al Níquel 5 = 5% de Níquel 20 = 0,20% de Carbono
Tipo 1. Acero al Carbono 2. Acero al Níquel 3. Acero al Cromo Níquel 4. Acero al Molibdeno 5. Acero al Cromo 6. Acero al Cromo Vanadio
Serie 1000 2000 3000 4000 5000 6000
7. Acero al Tungsteno 8. Acero al Níquel-Cr-Vanadio 9. Acero al Silicio-Manganeso
7000 8000 9000
ACEROS AL CARBONO • Aceros suaves – bajo contenido de Carbono 0.30% de C) • Aceros semiduros – contenido medio de C 0.50% de C) • Aceros duros – alto contenido de C 1,50% de C)
(0.10% a (0.30% a (0.50% a
• SUAVES Bajo Carbono SAE 1010 a SAE 1030 • SEMIDUROS Medio Carbono SAE 1030 a SAE 1050 • DUROS Alto Carbono SAE 1050 a SAE 1150 • DUROS: Poca aplicabilidad en Aeronáutica por su excesiva FRAGILIDAD.
ACEROS AL NIQUEL (Serie 2000) • Los aceros al níquel contienen de un 3 a un 5 % de níquel. • La adición de níquel mejora las características dedureza, resistencia y límite elástico de los aceros, sin degradación importante de las características del material. • El acero SAE 2330 se emplea frecuentemente en pasadores, terminales, pernos y abrazaderas. -2320= Bujes -2515= Soportes (Resortes)
ACEROS AL CROMO – NIQUEL (Serie 3000) • Con los aceros al cromo – níquel se pretende combinar las dos propiedades que aportan el cromo y el níquel al acero, esto es, aumentar la dureza y la tenacidad. • Normalmente hay dos veces o dos veces y media más de níquel que de cromo en estos aceros. • Se emplean en piezas que necesitan una granresistencia, tenacidad y resistencia al choque, como cigüeñales y bielas. • Las bielas y los cigüeñales de los motores Recíprocos se fabrican normalmente con acero SAE 3210 • Un acero de esta serie, aún más duro que el anterior, es el SAE 3310. • Tiene más níquel y cromo que el anterior y alcanza una dureza que se puede calificar de excepcional. • Por esta razón es el acero típico de construcción de cajas de engranaje, piñones y toda clase de ruedas dentadas. -3115= Pasadores Piñones, Pasadores Pistones, Levas, varillas impulsadores (Espárragos) -3250= Bielas Cigüeñales -3315= Piñones de Repartición, Transmisiones.
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ACEROS RESISTENTES A LA CORROSION Son una variante del grupo Cromo – Níquel (serie 3000). Se llaman así los aceros que tienen un 18% de Cromo y 8% de Níquel. Por esto se llaman aceros 18-8. Los aceros resistentes a la corrosión se emplean en numerosas partes de las aeronaves: Paredes cortafuegos de los compartimentos de los motores, colectores, tubos de escape, lavados.
ACEROS AL CROMO – MOLIBDENO (Serie 4000)
La adición a los aceros de pequeñas cantidades de molibdeno en cantidades entre el 0,15% y el 0,25%, proporciona unas características muy interesantes a los aceros al cromo; probablemente, la cualidad más destacada es su adaptación a la soldadura. • Como después de añadir molibdeno resulta que estos aceros conservan las buenas características mecánicas anteriores, se emplean con preferencia en todos aquellos montajes que requieran o vayan a necesitarunión por soldadura. • El exponente principal de este grupo es el SAE 4130, el acero más empleado en aeronáutica en forma de tubo para fuselajes, trenes de aterrizajes, bancadas de motor, etc. •
ACEROS AL CROMO (Serie 5000) El cromo se adiciona al acero con dos fines principales: • En primer lugar, para aumentar la dureza del acero. Si el níquel aumenta la tenacidad de acero, el cromo aumenta la dureza. • En segundo lugar, para incrementar la resistencia a la corrosión. • Es por ello que estos aceros se emplean en cojinetes, rodamientos de bolas y rodillos, etc. -5315 -5120
ACEROS AL CROMO – VANADIO (Serie 6000) • Son aceros típicos que se emplean en muelles con un contenido medio de carbono. • Los tipos de más alto contenido de carbono (por ejemplo, SAE 6195 {F6125}) se emplean en ejes de bombas, muelles de válvulas e incluso, por su mayor dureza, en bolas y rodillos de los rodamientos. -6115= Válvulas, Sistemas Hidráulico y Neumático.
Los aceros de los últimos grupos no se emplean normalmente en las aeronaves. • Acero al Tungsteno 7000 • Acero al Níquel-Cr-Vanadio 8000 • Acero al Silicio-Manganeso 9000
