Fundición de aluminio aeroespacial, el sector aeroespacial es una de las industrias más sofisticadas y exigentes, con una presión cada vez mayor para diseñar componentes más ligeros, resistentes y eficientes. Entre los principales materiales que han llegado antes a tales retos se encuentra el aluminio, sobre todo cuando se aplica en diferentes métodos de fundición. Con las características especiales del material, que incluyen resistencia, durabilidad y reducción de peso, que son primordiales en el rendimiento de aviones y naves espaciales, las piezas fundidas de aluminio aeroespacial se han convertido en el componente crítico de esta industria. 

Los procesos de fundición para producir componentes aeroespaciales de aluminio están relacionados en muchos aspectos con distintas variedades de procesos de fundición, como la fundición en arena aeroespacial y la fundición a presión aeroespacial. Las piezas pequeñas más grandes y complicadas suelen fundirse mediante fundición en arena aeroespacial y las piezas pequeñas de gran volumen y precisión suelen fundirse mediante utillaje de fundición a presión aeroespacial. Las dos estrategias garantizan la producción de piezas detalladas de alta calidad, algo muy exigente en el sector aeroespacial.

Este artículo le adentrará en el mundo de las fundiciones de aluminio aeroespaciales, sus tipos, uso, proceso, ventajas y futuro.

¿Qué son las piezas de fundición de aluminio aeroespacial?

En su forma más básica, el término fundición de aluminio aeroespacial se refiere simplemente a las piezas y componentes de aluminio que se fabrican mediante métodos de fundición. La fundición se refiere aquí al vertido de aluminio fundido en formas que utilizan moldes para producir diferentes formas utilizadas en los segmentos aeroespaciales. Estas piezas de fundición desempeñan un papel fundamental en la mayoría de los aviones comerciales y militares, naves espaciales y otros dispositivos aeroespaciales.

El aluminio se utiliza en la industria aeroespacial por su ligereza y su elevada relación resistencia-peso. Debido a la alta calidad de los materiales que se requieren en este tipo de industrias, el uso de materiales extrafuertes, ligeros y con un buen rendimiento en climas severos ha dado lugar al crecimiento del uso de aleaciones de aluminio en la producción de componentes aeroespaciales. Además, el nivel de resistencia a la corrosión, así como la alta resistencia a la fatiga del aluminio, se suman a la importancia superior del aluminio en la ingeniería aeroespacial.

Proceso de fundición de aluminio aeroespacial

El proceso de fabricación de piezas de fundición de aluminio para la industria aeroespacial también es muy importante para la fabricación de estas piezas de alto rendimiento que se utilizan en las empresas aeroespaciales. Se trata de un proceso complicado a través del cual se realizan varios pasos para garantizar que el producto final cumple las exigentes normas de resistencia, durabilidad y precisión necesarias en el caso de los productos aeroespaciales. Este proceso puede diferir según el método de fundición, por ejemplo, fundición en arena aeroespacial o utillaje de fundición a presión aeroespacial, pero los principios generales son prácticamente idénticos.

1. Creación de patrones

El proceso inicial en el procedimiento de fabricación de piezas fundidas en aluminio aeroespacial es hacer un patrón de la pieza que se va a fundir. Se trata de una réplica del producto final y suele estar hecho de materiales como cera o metal. El modelo se introduce en un molde (normalmente se utiliza la fundición en arena aeroespacial) o se crea sobre un modelo en una matriz (utillaje de fundición a presión aeroespacial). Esto es importante para descartar dimensiones y formas problemáticas de la pieza.

2. Fabricación de moldes

Una vez realizado el patrón, se crea un molde alrededor del mismo. En el proceso de fundición en arena, el patrón puede contenerse empaquetando la arena (fina) a su alrededor para formar una cavidad. En la fundición a presión, se utiliza un molde metálico. El molde debe garantizar que el aluminio fundido no se funda por su alta temperatura, pero el requisito es que todas las partes de la cavidad se llenen con el material. El método de fundición determina el tipo de molde que debe utilizarse, fundición en arena aeroespacial o utillaje de fundición a presión aeroespacial.

3. Fundición del aluminio

Los pasos serían la segunda etapa de fusión del aluminio hasta fundirlo. Dependiendo del proceso que se lleve a cabo, lo normal es calentar el aluminio a una temperatura de entre 700/8800. A continuación, el aluminio líquido se gestiona a fondo para evitar impurezas y restos. Esto desempeña un papel fundamental, más aún en la industria aeroespacial, donde la precisión y la calidad del material son vitales.

4. Vertido de aluminio fundido

Tras fundir el aluminio, se vierte en el molde. En la fundición a presión aeroespacial, el aluminio fundido se introduce a alta presión en la cavidad para que cada cavidad se llene con precisión. En la fundición aeroespacial en arena, el aluminio se vierte a mano o mediante un sistema automatizado. Pueden producirse varios defectos durante la fundición debido a un control deficiente del proceso de fundición, e incluyen: burbujas de aire, grietas o rellenos incompletos.

5. Sólido y refrigeración

Una vez que el aluminio fundido se ha vertido en el molde, empieza a enfriarse. La solidificación de este proceso de enfriamiento debe ser uniforme y no debe deformarse ni agrietarse. En el proceso de fundición en arena aeroespacial, la temperatura puede variar en función del grosor y la complejidad de la pieza. El proceso de fundición a presión tiene un enfriamiento más uniforme, debido al molde metálico y a que la pieza metálica se solidifica rápidamente.

6. Desmoldeo

Cuando el aluminio está completamente sólido, se retira oportunamente la prensa. En la fundición en arena aeroespacial, la arena se rompe para dejar al descubierto la pieza fundida. En la fundición a presión, se abre el molde metálico y se expulsa la pieza. Es un paso delicado que requiere cuidado para que no se produzcan daños al extraer la pieza.

7. Tratamiento posterior

El proceso de postprocesado de una pieza de fundición sigue al desmoldeo. En este paso, el candidato elimina cualquier material innecesario, por ejemplo, el bebedero o el revestimiento, de esa pieza fundida. A la pieza también se le pueden aplicar más procesos, como mecanizado, pulido o calentamiento, para obtener el acabado superficial, las dimensiones y las características mecánicas necesarias. Esto es más significativo en el caso de las llamadas piezas de fundición aeroespacial, que necesitan una gran precisión para cumplir los estrictos requisitos aeroespaciales.

8. Inspección y ensayo

Una estricta fase de inspección y pruebas supone la última etapa del proceso. Los inspectores inspeccionan cada pieza de fundición de aluminio aeroespacial que pueda presentar una grieta, porosidad o error dimensional. La integridad de la pieza suele determinarse mediante métodos de ensayo no destructivos, como la inspección por rayos X o ultrasonidos. Las piezas que superan estas inspecciones se consideran listas para su uso aeroespacial.

Tipos de fundición de aluminio aeroespacial

En el ámbito aeroespacial se utilizan diversas variedades de piezas de fundición de aluminio para fabricar multitud de piezas de alta calidad. Ambas técnicas tienen sus ventajas exclusivas que satisfarán las necesidades de una industria aeroespacial concreta.

1. Fundición en arena Aeroespacial

También existe la fundición en arena aeroespacial, que puede utilizarse en componentes más grandes y complejos. Los patrones se colocan bajo moldes de arena y se vierten con aluminio fundido para fabricar componentes duraderos como carcasas de turbinas o soportes de motor. Es el método más adecuado para fabricar componentes complejos y grandes que sean extremadamente resistentes.

2. Utillaje de fundición a presión aeroespacial

Fundición a presión aeroespacial se refiere a la inyección a alta presión de aluminio fundido en moldes creados con metal. Es ideal cuando se requiere un gran volumen de piezas exactas y consistentes, incluidos aspectos de motores y soportes de apoyo. Proporciona un acabado y una precisión dimensional superiores.

3. Fundición en molde permanente

Los moldes empleados en la fundición en molde permanente son de metal y crean componentes que tienen unas propiedades mecánicas extraordinarias combinadas con una gran resistencia. Este proceso es el más adecuado para fabricar piezas ligeras pero resistentes, como armazones y carcasas de aviones.

4. Fundición a la cera perdida

Las piezas de fundición de alta precisión, como los álabes de turbina, se moldean mediante el proceso de fundición a la cera perdida. Produce componentes muy detallados con tolerancias estrechas, lo que es esencial en componentes aeroespaciales que tienen especificaciones estrictas.

5. Fundición a presión HPDC

Este proceso se lleva a cabo mediante la inyección a alta presión de aluminio fundido en moldes. Con él se pueden fabricar piezas repetibles de alta calidad, como sistemas de control y soportes de motor, resistentes y ligeras.

6. Fundición centrífuga

La fundición centrífuga emplea piezas de densidad uniforme formadas mediante la aplicación de rotación, lo que resulta adecuado para piezas cilíndricas como ejes de transmisión y cojinetes. El proceso tiene como objetivo eliminar cualquier defecto y proporcionar una propiedad de material estandarizada en la fundición que se denomina fundición de aluminio aeroespacial.

Fundición de aluminio aeroespacial Materiales utilizados

Los materiales necesarios en la fabricación de piezas fundidas de aluminio aeroespaciales deben ser de extrema resistencia, ingrávidos y capaces de resistir condiciones hostiles. Las aleaciones de aluminio empleadas posteriormente en las aplicaciones aeroespaciales de las piezas fundidas de aluminio incluyen las siguientes, ya que poseen ciertas características que se consideran en uso en los entornos aeroespaciales severos.

1. Aluminio 356

El Getter de fundición es extremadamente común, se utiliza en (entre otras aleaciones) la aleación de aluminio aeroespacial. Tiene muy buenas propiedades de fundición, es muy resistente a la corrosión y más ligero. Se emplea sobre todo en la fabricación de piezas aeroespaciales, como bloques de motor, carcasas de turbinas y la estructura de los aviones. La aleación es resistente y apta para altas temperaturas.

2. Aluminio 7075

El Al 7075 es un metal duro con gran resistencia a la tensión y a la fatiga. Esta aleación se encuentra en la fundición aeroespacial, donde las propiedades mecánicas de la pieza acabada deben soportar un alto nivel de uso, incluidos los largueros de las alas, la estructura del fuselaje y las piezas del tren de aterrizaje. Aunque es más difícil de fundir que otros tipos de aleaciones de aluminio, es una de las mejores opciones cuando se trata de aplicaciones aeroespaciales de alto rendimiento.

3. Aluminio 2024

Muchos componentes de la industria aeroespacial se fabrican con aluminio 2024, que posee una relación resistencia/peso favorable, así como resistencia a la fatiga. Esta aleación de fundición es habitual en la industria aeroespacial en piezas fundidas en arena como alas de avión, fuselaje y otras piezas en las que se producen tensiones, sobre todo en el diseño estructural del avión. El aluminio 2024 ofrece una buena maquinabilidad y es muy apreciado en lo que respecta a la tenacidad frente a la tensión, sobre todo en condiciones de trabajo prolongadas.

4. Aluminio 319

Las piezas de fundición de aluminio aeroespaciales suelen fabricarse con aluminio 319 porque este tipo de material tiene excelentes cualidades de fundición y buenas propiedades antidesgaste. Esta aleación es muy común en el proceso de fundición en arena aeroespacial para fabricar componentes de motores, carcasas y piezas estructurales. Tiene una excelente resistencia y soporta entornos de altas temperaturas, por lo que es adecuada para componentes que presentan un gran desgaste y tensión.

5. Aluminio 6061

Una de las aleaciones más polivalentes cuando se trata de fabricación aeroespacial es el aluminio 6061. Proporciona una magnífica combinación de fuerza, resistencia a la corrosión y maquinabilidad, por lo que se adapta tanto a una estructura como a piezas de alto rendimiento. Tiene aplicación en el amplio espectro de la fundición aeroespacial de aluminio, que incluye armazones de aviones, alas y piezas de naves espaciales.

6. Aluminio 5083

El aluminio 5083 resiste ampliamente la corrosión y se utiliza sobre todo en aplicaciones marinas y aéreas, ya que es probable que los objetos estén expuestos a condiciones drásticas. Es muy resistente, fácilmente conformable y excepcionalmente soldable. Se aplica específicamente a piezas en entornos sometidos a agua salada, como piezas de aviones y naves espaciales.

Aplicaciones de fundición de aluminio aeroespacial

En la fabricación de distintas piezas del sector aeroespacial, es necesario utilizar fundiciones de aluminio aeroespaciales. Estas propiedades (facilidad de manipulación, resistencia y elasticidad) permiten utilizarlas en la mayoría de los ámbitos de aplicación de la industria aeroespacial.

1. Componentes estructurales de las aeronaves

Las piezas fundidas de aluminio aeroespacial forman gran parte de la estructura de los aviones, como fuselajes, trenes de aterrizaje y estructuras de las alas. Estos componentes deben ser ligeros pero muy resistentes, y requieren una adecuada relación resistencia-peso, que las piezas fundidas de aluminio pueden ofrecer. Materiales como los largueros de las alas y los mamparos aprovechan que el aluminio es capaz de resistir la tensión del vuelo y, sin embargo, su peso es mínimo.

2. Componentes del motor

Las piezas fundidas de aluminio aeroespacial se utilizan para fabricar muchos componentes del motor de un avión, como bloques de motor, carcasas de turbina y soportes. La gran capacidad de disipación térmica del aluminio lo hace útil para controlar el fuerte calor del motor, y su ligereza contribuye al ahorro general de combustible. Parte de los componentes que se fabrican mediante el uso de piezas de fundición aeroespacial ayudan a mejorar el rendimiento del motor combinado con la disminución de peso.

3. Actuadores y sistemas de control

Las piezas de fundición de aluminio aeroespaciales son de vital importancia en la fabricación de elementos incorporados a los sistemas de control de las aeronaves, incluidos los actuadores, las válvulas y las bombas. Se exige que estos componentes posean altos niveles de precisión y durabilidad para garantizar un funcionamiento satisfactorio y seguro. Las piezas de fundición de aluminio también ofrecen los mejores materiales necesarios en estas piezas de alto rendimiento.

4. Cajas y carcasas de aviones

Los aviones tienen carcasas de sus sistemas eléctricos y/o electrónicos fabricadas con fundición de aluminio. Estas carcasas se utilizan para proteger equipos sensibles, aunque actúan con ligereza. El empleo de fundiciones de aluminio aeroespacial garantiza que el conjunto de estos componentes pueda soportar las condiciones meteorológicas, incluidas las de tipo vibratorio, la humedad y las temperaturas elevadas.

5. Piezas del tren de aterrizaje

Los componentes del tren de aterrizaje también se fabrican con piezas de fundición aeroespacial como componente clave; la pieza tiene que soportar las grandes cargas y tensiones del despegue, aterrizaje y rodaje de los aviones. Las piezas de fundición de aluminio son preeminentes cuando se trata de la fuerza y la resistencia a la fatiga en aplicaciones como puntales, actuadores y cubos de rueda.

6. Componentes de la nave espacial

El ahorro de peso y la robustez son aún más importantes en el caso de una nave espacial. Piezas de fundición de aluminio aeroespacial: También pueden encontrarse en diversas aplicaciones de la nave espacial, como piezas de la estructura, piezas del motor y componentes del equipo. La capacidad de formas complejas con fundición de alta precisión permite la producción de piezas con necesidades personalizadas que se adhieren a las necesidades extremas de los viajes espaciales.

Ventajas de la fundición de aluminio aeroespacial

La fundición de aluminio aeroespacial tiene algunas ventajas para la industria aeroespacial. Sus principales ventajas son:

Ligero y resistente

El aluminio es ligero por naturaleza, y este aspecto es muy importante en la industria estadounidense. Una pérdida de peso que no implique una pérdida de resistencia se traduce en una mejora del consumo de combustible y del rendimiento en general. Su relación resistencia-peso es también una de las mejores de cualquier material aplicado en la fabricación aeroespacial en lo que respecta a las piezas de aluminio fundido.

Relación coste-eficacia

Los procesos de fundición de aluminio, incluida la fundición en arena aeroespacial y el utillaje de fundición a presión aeroespacial, pueden suponer una gran inversión inicial en herramientas y equipos, pero a la larga ahorran costes. Los amplios suministros de aluminio y la eficacia de los procedimientos de fundición permiten que el material sea una opción asequible en la producción a gran escala de piezas aeroespaciales.

Resistencia a la corrosión

Una de sus capacidades más importantes es la resistencia a la corrosión, ya que el aluminio es un material ideal debido al entorno extremo del aire y el espacio. Dicha resistencia a la corrosión aumenta la vida útil de diversos componentes y minimiza el número de veces que hay que realizar el mantenimiento de diversas piezas, y, como el aluminio es el mejor material de la industria aeroespacial.

Problemas y tendencias futuras

Aunque las ventajas de las piezas fundidas de aluminio para la industria aeroespacial son abrumadoras, también presentan problemas que hay que resolver. Entre los principales retos está la calidad de las piezas fundidas, y en particular cuando se trata de piezas con un diseño o geometría complejos. Algunos de estos retos se están abordando mediante nuevos avances tecnológicos, como el desarrollo de nuevos y mejores materiales para moldes y la impresión en 3D de patrones de fundición.

Hay esperanzas para el futuro crecimiento en el campo de las piezas fundidas de aluminio aeroespacial, donde la tecnología de fundición y el desarrollo de aleaciones van a avanzar. También se están fabricando mejores piezas de fundición con nuevas aleaciones que tienen propiedades mejoradas para mejorar aún más las propiedades en condiciones aeroespaciales extremas. Además, debido a la introducción de prácticas más sostenibles en la industria aeroespacial, el reciclaje de piezas fundidas de aluminio está adquiriendo más importancia.

GC Precision Mold: El mejor soporte de fundición aeroespacial de aluminio

En GC Precision Mold, hemos desarrollado un nicho único en la producción de piezas de fundición de aluminio aeroespaciales de alta calidad y servicios de utillaje de precisión. Nuestras capacidades de fabricación de alta tecnología, especialmente la fundición en arena aeroespacial y el utillaje de fundición a presión aeroespacial, producen piezas utilizando los más altos estándares de calidad de la industria. Estamos especializados en la fabricación de piezas de fundición aeroespaciales con un altísimo nivel de precisión y robustez; nuestro equipo de especialistas se dedica a garantizar que cada pieza tenga la máxima calidad posible, lo que nos convierte en un proveedor fiable de piezas de fundición aeroespaciales. La atención al cliente está en nuestro ADN; proporcionamos un servicio y una solución innovadores y coherentes a todas sus necesidades de fundición aeroespacial.

Conclusión

En resumen, las piezas de fundición de aluminio aeroespaciales constituyen hoy en día una parte esencial del proceso de fabricación aeroespacial. Las piezas de fundición de aluminio forman el núcleo de la mayoría de las piezas aeroespaciales, ya sea en la resistencia estructural de un avión o en el funcionamiento del motor. Los métodos, como la fundición en arena aeroespacial o incluso el utillaje de fundición a presión aeroespacial, se mejoran continuamente y son más precisos y eficaces. El aluminio posee valiosas cualidades que lo han convertido en un material importante en la industria aeroespacial por su ligereza y su resistencia a la corrosión. El futuro de las piezas fundidas de aluminio en la industria aeroespacial es brillante a medida que evolucionan las tecnologías, y lo más probable es que su rendimiento y sus innovaciones no hagan sino continuar la tendencia al alza.

Preguntas más frecuentes 

1. ¿Qué tipo de piezas de fundición aeroespacial de aluminio ofrecen?

En GC Precision Mold disponemos de una gran variedad de servicios de fundición de aluminio aeroespacial que incluyen utillaje de fundición a presión aeroespacial y fundición en arena aeroespacial. Se desarrollan para adaptarse a la perfección a los requisitos exactos de la industria aeroespacial y certifican a todas las instituciones en términos de precisión y fiabilidad.

2. ¿Cuál es su proceso de control para garantizar la calidad de sus piezas de fundición aeroespacial?

Además, hacemos hincapié en el control de calidad en todas las etapas del proceso de fabricación. Nuestras piezas de fundición de aluminio aeroespacial se someten a rigurosas pruebas de inspección no destructiva, como rayos X, ultrasonidos, etcétera. Esto garantiza que cada pieza tenga los máximos estándares de la industria en términos de durabilidad y rendimiento.

3. ¿En qué sectores presta servicios de fundición?

GC Precision Mould se ha especializado en servir al sector aeroespacial, al que suministra piezas de fundición de aluminio de alta precisión utilizadas en la construcción de aeronaves y piezas espaciales. También podemos fabricar remitos de fundición especiales utilizados en otras industrias que necesitan composiciones resistentes, no pesadas y robustas.

4. ¿Disponen de capacidades a pequeña y gran escala?

De hecho, disponemos de una capacidad de producción versátil para satisfacer requisitos a pequeña y gran escala. Sus necesidades pueden incluir la fundición de prototipos o una producción de gran volumen; independientemente de ello, las piezas de fundición de aluminio aeroespacial pueden producirse con la misma precisión y resultados orientados a la calidad.

5 . Qué diferencia a GC Precision Mold de otras industrias de fundición?

En GC Precision Mold contamos con tecnología punta y un rendimiento excelente. Tenemos amplios conocimientos en el aspecto de la fundición aeroespacial, y utilizamos métodos avanzados de fundición, como el utillaje de fundición a presión aeroespacial, para fabricar componentes muy detallados y resistentes. Hacemos hincapié en ofrecer soluciones de nueva tecnología y un servicio de confianza que responda a los requisitos propios del mercado aeroespacial.