Tolerâncias de Precisão para Fundição de Alumínio na Aeroespacial: Garantindo Componentes Leves e Resistentes

Na busca pela minimização de peso, componentes de aeronaves como coletores, portas adaptadoras e carcaças são levados mais próximos de seu ideal de design, mas também exigem menos variabilidade na fabricação. A fundição é um processo importante para redução de peso, mas uma compreensão completa das tolerâncias de fundição é necessária para garantir que os fatores de segurança sejam mantidos.

Uso de Alumínio na Aeroespacial

O alumínio tem uma resistência específica muito alta, significando que pode ser feito em peças que são leves mas fortes. Também resiste a corrosão e fadiga. Alguns compostos modernos oferecem desempenho superior, mas carregam uma penalidade de custo significativa quando comparados ao alumínio. Também pode ser difícil verificar a integridade estrutural de compostos. Por estas razões, estruturas aeroespaciais modernas ainda usam alumínio extensivamente tanto em formas forjadas quanto fundidas.

O alumínio é quase sempre usado como liga. Os principais elementos de liga usados são silício, cobre, magnésio e zinco. Estes influenciam propriedades como resistência à corrosão e fadiga e fundibilidade.

Ligas de alumínio são definidas em termos de números de série que indicam o elemento de liga primário. A356.0, por exemplo, uma liga de alumínio usada extensivamente na aeroespacial, é 92% alumínio e 7% silício, com o saldo compreendendo magnésio, ferro, cobre e outros elementos.

Fundição de Alumínio para Aplicações Aeroespaciais

O alumínio é usado extensivamente em aeronaves modernas. Suportes, carcaças, tampas de carcaças, tampas de bombas, coletores e adaptadores de porta são apenas alguns dos muitos aplicativos. A fundição é uma maneira de combinar peças que de outra forma seriam soldadas ou aparafusadas. Parafusos podem soltar e permitir algum movimento. Soldar alguns graus de alumínio é difícil e pode necessitar o uso de técnicas de avaliação não destrutivas para verificar a integridade da junta.

Uma maneira de reduzir peso é minimizar espessuras de parede. Isso é alcançado através do posicionamento preciso de núcleos que formam vazios na peça final. Para peças de qualidade atendendo tolerâncias apertadas em longas produções, o posicionamento do núcleo é um aspecto crítico do processo de fundição.

Processos de fundição diferem em sua capacidade de fornecer consistência geométrica. Além disso, alguns precisam de ângulos de desmoldagem para permitir que modelos se soltem dos moldes, o que aumenta a espessura da parede e pode complicar a usinagem.

Três processos de fundição usados pela Impro para peças aeroespaciais são:

• Fundição por investimento – onde um modelo de cera é revestido com suspensão cerâmica para produzir um molde
• Fundição em molde permanente – usa matrizes metálicas, semelhante a injeção ou fundição sob pressão
• Fundição em casca – forma uma cavidade de molde em duas metades revestindo meios modelos metálicos com areia.

Ângulos de Desmoldagem

O processo de fundição por investimento raramente precisa de ângulos de desmoldagem adicionados à peça sendo fundida. Isso é principalmente porque a casca cerâmica é quebrada do metal após a solidificação. Além disso, ângulos de desmoldagem são raramente necessários nos modelos de cera, pois estes tendem a encolher o suficiente para se soltar facilmente do molde.

Moldes permanentes geralmente precisam de 2° de desmoldagem ao fundir alumínio para garantir fácil liberação. Fundição em casca requer 1° de desmoldagem para o modelo se separar da casca de areia.

Tolerâncias de Fundição

Tolerâncias são definidas principalmente como o desvio máximo permitido ou esperado na forma por polegada linear. Nesta base, tolerâncias alcançáveis para cada processo de fundição são:

• Fundição por investimento – +/- 0,010" por polegada, com tolerâncias mais apertadas alcançáveis sob solicitação. Em um comprimento de 3", melhor que +/-0,020" é alcançável.
• Fundição em molde permanente – +/- 0,015" para a primeira polegada, então +/- 0,002" por polegada
• Fundição em casca – +/- 0,005" por polegada, com tolerância de +/- 0,020" em um comprimento de 3"

Obtenha Ajuda com Seleção de Processo de Fundição

Peças aeroespaciais são feitas com tolerâncias apertadas para alcançar os pequenos fatores de segurança necessários para redução de peso. Processos de fundição suportam redução de peso eliminando material desnecessário através do uso de núcleos. É essencial manter altos níveis de consistência geométrica para peças aeroespaciais. Entender quais tolerâncias são alcançáveis pelos vários processos de fundição é, portanto, essencial.

A Impro tem vasta experiência em fundição por investimento, fundição em molde permanente e fundição em casca. Entre em contato conosco hoje para saber como esses processos podem apoiar seus requisitos aeroespaciais.