Procedimientos de Reparacion en Estructuras Metalicas

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS

•Elementos estructurales principales de las aeronaves PSE (Principal Structural Elements). •Cualquier reparación hecha en estructuras de aeronaves debe permitir recibir, resistir y transmitir todos los esfuerzos. Las reparaciones deben ser iguales a la estructura original, pero no mas resistente o rígido, lo cual causaría concentraciones de esfuerzo y alteraría la frecuencia de resonancia r esonancia de la estructura.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Las aeronaves todas metálicas están hechas de lamina de metal muy delgadas, y es posible restaurar la resistencia de la piel sin restaurar su rigidez. Toda reparación debe ser realizada usando el mismo material y espesor de del material que fue usado en la estructura original. • Los métodos de reparación se consiguen en libros de texto de estructuras metálicas o en los manuales de reparación estructural SRM. Las reparaciones en miembros estructurales principales deben ser aprobados por el INAC.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Las aeronaves todas metálicas están hechas de lamina de metal muy delgadas, y es posible restaurar la resistencia de la piel sin restaurar su rigidez. Toda reparación debe ser realizada usando el mismo material y espesor de del material que fue usado en la estructura original. • Los métodos de reparación se consiguen en libros de texto de estructuras metálicas o en los manuales de reparación estructural SRM. Las reparaciones en miembros estructurales principales deben ser aprobados por el INAC.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Desarmar antes de reparar. Si las partes a ser removidas son esenciales para la rigidez de la completa estructura, es necesario apoyar la estructura antes de desarmar de manera de prevenir la distorsión y el daño permanente de la estructura restante. • Cuando los remaches son removidos, socavar la cabeza del remache taladrando usando la mecha del mismo tamaño del diámetro del remache. Taladrar exactamente en el centro hasta la base de la cabeza solamente y quitar la cabeza con un sacabocado y con cuidado sacar el vástago. • En piel metálica delgada o no soportada, apoyar la lamina adentro con un bloque macizo.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • La remoción de las cabezas de los remaches con un cincel y martillo no es recomendado porque puede ocasionar daño a la piel y distorsionar los orificios para los remaches. r emaches. • Inspeccionar las uniones con remaches adyacentes a estructuras dañadas por fallas parciales removiendo uno o mas remaches para ver si los orificios están elongados o los remaches han comenzado a fallar por corte.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Uso apropiado de herramientas. Hay que tener mucho cuidado cuando se remueven los tornillos, para evitar daňos a las estructuras aledañas. Llaves de impacto, cuando usadas apropiadamente pueden ser herramientas apropiadas para remover tornillos; aunque, daňos en las estructuras adyacentes pueden ocurrir por la excesiva carga a través del eje del tornillo. • Excesivas cargas están usualmente relacionadas con el inapropiado ajuste de las herramientas de impacto o en el intento de remover tornillos que están trancados por la corrosión. • Los tornillos trancados hay que removerlos taladrando y usando un extractor de tornillos. Una vez que el tornillo ha sido removido, chequear por grieta estructural que puede aparecer en la piel, o en la tuerca o en las tuercas de oreja autobloquedas (plate nut o anchor nut)

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Doblado del metal: Cuando un metal es doblado, el es sometido a cambios en su granos estructurales, causando un incremento en su dureza. • El mínimo radio es determinado por la composición del metal, su temple y espesor. La tabla 1 muestra el radio recomendado para diferentes tipos de aluminio. Notar que cuanto mas delgado es el espesor mas pequeño es el radio mínimo recomendado, y que a medida que se incrementa la dureza, el radio mínimo recomendado aumenta.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Cuando se usa la técnica del trazado, el técnico debe poder calcular exactamente que cantidad de material será requerido para el doblado. Es fácil trazar la parte en una lamina plana antes de que el doblado o el formado sea realizado. • Antes de doblar, alisar todo los bordes ásperos, remover la rebaba, y taladrar orificio de alivio en los extremos de las líneas de doblado y en las esquinas, para prevenir inicios de grietas. Las líneas de doblado serán preferiblemente hechas orientadas a un ángulo con respecto a la dirección de los granos (preferiblemente 90 0).

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Tabla 1A: Radio mínimo recomendado para el doblado del metal aluminio aleado

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Tabla 1B: Radio mínimo recomendado para el doblado del metal acero

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Antes de dar forma a un soporte metálico de chapa es necesario trazar su desarrollo plano, por las siguientes razones: • Para señalar el punto en que la pieza debe colocarse en la mordaza para el doblado o para indicar la línea de curvado. • Para permitir el taladrado de la chapa en los vértices cuando se intersecan dos bordes, evitando así que se desgarre la chapa durante la operación del rebordeado. • Para simplificar el acabado y la eliminación de rebabas. Esto puede lograrse mas fácilmente sobre la chapa plana que sobre la pieza terminada y rebordeada.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Los desarrollos planos se trazan sobre chapa de acero o de aluminio aleado y según sea el numero de piezas que deban construirse. Exceso para el curvado La principal dificultad para el trazado del desarrollo plano es el problema del exceso necesario para el curvado. Este exceso no hay que determinarlo a estima. La tabla típica para excesos de curvado (ver tabla 2) indica la longitud de arco por grado de curvado para cualquier combinación de radio de curvatura y espesor de chapa. Para determinar la cantidad de material necesario para hacer una curva , se multiplica el exceso de curvado por grado por el número de grados de la curva.



PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Otro procedimiento para obtener el exceso para el curvado es: La chapa de aluminio aleado o de acero exige una longitud determinada de material para obtener un curvado, dependiendo del espesor y del radio de curvatura empleado; todo lo cual interviene en la formula de exceso de curvado que se indica a continuación: BA=[(0,01743.R)+(0,0078.T)].N siendo BA=Longitud del material necesario para la curvatura. R = Radio interior del curvado, o radio de curvatura. T = Espesor del material. N = Número de grados o ángulo de curvado. Ver figura 1



Formula del vértice del ángulo (retroceso) Para determinar el vértice del ángulo se emplea la tabla del retroceso (ver tabla 2) la cual se explica por si mismo.



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tices. Ver figura 2

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Figura 2








PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Principios básicos de reparaciones de laminas metálicas

• El dimensionamiento: − Estimación del mejor tipo y forma del parche a usar − El tipo, tamaño, y numero de remaches necesarios − La resistencia, espesores, y tipo de material requerido para hacer la reparación ligera, rígida y resistente igual al original. • La inspección

− Inspeccionar los miembros adyacentes por evidencia de corrosión y danos por cargas, así de estimar detalladamente la extensión de la reparación.


Reparación Después de completar la estimación

• Hacer el dibujo del parche en un papel y transferirlo a la lamina seleccionada. • Cortar y achaflanar (biselar) el parche. • Formar así que se iguale el contorno del área particular y aplicar.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Reglas fundamentales para mantener la resistencia original: • El parche debe tener el área de la sección transversal igual a, o mayor que, la sección del daño original. • Si el miembro esta sometido a esfuerzos de compresión o flexión, colocar la unión en el lado de afuera del miembro para asegurar la mayor resistencia a tal esfuerzo. Si no se puede colocar afuera hay que usar material mas resistente que el material original.


• Para reducir la posibilidad de inicio de rajaduras en las esquinas de los cortes, hacer cortes circulares u ovales. • Donde es necesario usar cortes rectangulares, hay que hacer en cada esquina curvas circulares con un radio no mas pequeño que ½”. • Reemplazar miembros doblados o abombados o reforzarlos mediante la fijación de una unión en el área afectada.


• Cuando es necesario conformar, hay que ser particularmente cuidadoso al usar aleaciones tratadas térmicamente o trabajadas en frío, hacer pequeñas dobladuras sin rajaduras. • Aleaciones blandas, por otro lado, son faciles de conformar pero no son tan resistentes para ser usadas como estructuras primarias.


• Las aleaciones más resistentes pueden ser conformadas en su condición de recocido y luego tratadas térmicamente para desarrollar su resistencia antes de armar. • En algunos casos, el metal recocido no esta disponible, entonces hay que calentar y enfriar el metal, de acuerdo a las practicas regulares de tratamientos térmicos, y luego conformar, dentro de la próxima media hora, antes que el metal endurezca por envejecimiento y sea muy dura para trabajar.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • El tamaño de los remaches para cualquier reparación puede ser determinado con referencia a los remaches usados por el fabricante en la próxima fila de remaches paralela en la porción interna del ala o delantera del fuselaje. • Otro método para determinar el tamaño de los remaches es el de multiplicar el espesor de la piel por tres y usar el próximo tamaño más grande correspondiente. Ejemplo: si el espesor de la piel es 0.040”, el producto por 3 es 0.120”, el próximo tamaño correspondiente es 0.125” o sea 1/8”.


• El número de remaches o pernos requeridos depende del espesor del material y del tamaño del daño y puede determinarse con referencia a una unión similar hecha por el fabricante, o usando la siguiente formula: N˚ = (L x T x 75,000) / (S o B) El N˚ de remaches debe ser usado a cada lado de la rotura. L es la longitud de la rotura, T es el espesor del metal, S es la resistencia al corte del material a ser reparado y B la resistencia a flexión, adoptar el mas pequeño de los dos.


− La L es medida perpendicularmente a la dirección del esfuerzo general en el área dañada. − El espesor del material es el espesor de la pieza del material a ser reparada y medida en milésimas de pulgadas. − El valor de 75,000 usado en la formula es una asunción del valor del esfuerzo de 60,000 psi aumentado por el factor de seguridad del 25% (0.25).

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • La resistencia al corte (F ) se toma de la tabla 3 y es la cantidad de fuerza requerida para cortar un remache que mantiene unido juntos dos o mas laminas. Si el remache mantiene dos partes, se entiende como corte simple; si mantiene 3 laminas o partes, se entiende como corte doble. Para determinar F , se utiliza el diámetro del remache determinado como se explicó anteriormente. • La resistencia a flexión es el valor tomado de la tabla 3 y es la cantidad de esfuerzo requerido para halar un remache a través del borde de dos laminas remachadas juntas , o para elongar el orificio. El diámetro del remache se determina de la misma manera conocida.


Tabla 3

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Tabla 4. Tabla de resistencia a flexión


• Ejemplo: Determinar el N˚ de remaches (2117-T) por lado necesario para reparar una rotura de L = 2-1/4” en material de 0.040” de espesor. Tamaño del remache: 0.040x3=0.120”, así el tamaño será (0.125”) 1/8”. De la tabla 3, S=331lb. De la tabla 4, B=410 lb N˚ =[(2,25x0.040x75,000)/(331)]=20.39 o 21 remaches por lado.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Clasificación del daño: los danos pueden ser clasificados en 4 clases generales: − Daño despreciable: Daño el cual no afecta la integridad estructural de los miembros envueltos. Pequeñas abolladuras, rasguños, rajaduras, u orificios que pueden ser reparados por lijado suave, arenado, con hueco de parada, o martillamiento hacia fuera u otra reparación prudente sin el uso de material adicional. − Daño reparable con parche: Es cualquier daño que excede los limites de un daño despreciable puede ser el cual puede ser reparado puenteando el área dañada de un componente con un material de empalme. El material del empalme o parche usado en remachados o apernados internos es normalmente del mismo material de la parte dañada pero una medida mayor. En una reparación con parche, placa de relleno del mismo tamaño y tipo de material así para el regreso de la parte dañada a su contorno original.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS − Daños reparables con inserción: Son los daños los cuales pueden ser reparados por corte de la sección dañada y reemplazado con una sección igual, que asegure la inserción con empalmes a cada extremo. − Daños que necesitan reemplazo de partes: El reemplazo de una entera parte es considerada cuando una o mas de las siguientes condiciones exista: 1. Cuando una parte complicada ha sido ampliamente dañada.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS 2. Cuando estructuras circundantes o la inaccesibilidad hace la reparación impracticable. 3. Cuando las partes dañadas son relativamente fáciles de reemplazar. 4. Cuando las uniones fundidas o forjadas están dañadas mas allá de los limites despreciables.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Trazado del remachado: Consiste en determinar: 1. El numero de remaches requeridos. 2. El tamaño y estilo de remache. 3. Su material, condiciones de temple, y resistencia. 4. El tamano de los orificios de los remaches. 5. Distancias entre los orificios de los remaches y remaches de los bordes de los parches. 6. El espaciado de los remaches a lo largo de la reparación.


• El tipo de cabeza, tamaño, y resistencia requerida en un remache dependen del tipo de fuerza presente en el punto del remache, el tipo y espesor del material a ser remachado, y la localización de la parte remachada en la aeronave. • El tipo de cabeza requerido para un particular trabajo es determinado por la localización de la instalación.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • El rango de diámetro de los remaches comúnmente utilizados en los conjuntos y las reparaciones de las aeronaves es desde 3/32” hasta 3/8”. Normalmente remaches de diámetro mas pequeños de 3/32” nunca son usados en ninguna parte estructural que lleve esfuerzos. • Cuando los remaches pasan completamente a través de miembros tubulares, se selecciona un diámetro de remache equivalente al menos a 1/8 del diámetro externo del tubo. Si un tubo es una manga o está colocado encima del otro, una buena practica es la de calcular el mínimo diámetro del remache y usar tamaño próximo mas grande.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Cuando se determina la longitud total de un remache para la instalación, la combinación del espesor de los materiales a ser unidos debe ser conocida. Esta medición es conocida como longitud del vástago (B de la figura 3). La longitud total del remache (A de la figura 3) deberá ser igual a B mas la cantidad del vástago del remache necesario para formar un apropiada cabeza. La longitud requerida para formar una apropiada cabeza es 1.5 veces el diámetro del vástago del remache (C de la figura 3).

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Figura 3

• Mientras posible, seleccionar los remaches de la misma aleación como el material a ser remachado. • Los remaches de 2117-T son usualmente usados para reparaciones generales, ya que no requiere tratamiento térmico y son medianamente blandos y resistentes, y son altamente resistente a la corrosión cuando usado con la mayoría de los tipos de aleación.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Los remaches de 2024-T son los más resistentes de los remaches de aleación de aluminio y son usados en partes sometidos a elevados esfuerzos. El remache es mas blando cuando colocado. • El tipo de cabeza de remache puede ser determinado con referencia al tipo usado por el fabricante dentro del área adyacente. • Generalmente el espaciado a ser adoptado entre los remaches puede ser al usado por el fabricante en el área adyacente al daño.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • La distancia del borde, o desde el centro del primer remache al borde de la lamina, no deberá ser meno de dos a 1.5 diámetros del remache y no mas de cuatro. • El paso entre los remaches es la distancia entre los centros de los remaches adyacentes en la misma fila. El paso mas pequeño es de tres diámetros del remache. • El paso promedio del remache usualmente está en el rango de 4 a 10 diámetro del remache. • El paso transversal es la distancia perpendicular entre las filas de remache; el es usualmente igual al 75% del paso de los remaches. El mas pequeño paso transversal es de dos a 1.5 el diámetro del remache.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS • Cuando se empalma un tubo dañado y los remaches pasan completamente a través del tubo, el espaciado de los remaches es de cuatro a siete diámetros del remache si los remaches están en ángulo recto uno con otro y espaciado de cinco a siete diámetro de remache si los remaches están en línea (paralelo uno con otro). • El primer remache a cada lado de la unión no será menos de 2.5 diámetro de remache desde el borde de la manga.


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