Composto vs Alumínio:Por que os aviões modernos escolhem materiais leves

Para reduzir o peso e melhorar a eficiência, a última geração de aviões de passageiros, como o Boeing 787 e o Airbus A350, utiliza mais materiais compósitos do que alumínio. No entanto, o alumínio é mais fácil de trabalhar e significativamente mais barato, por isso continuará a ser um material aeroespacial importante no futuro próximo, especialmente em aplicações com menos peso e resistência crítica à fadiga.

Duas áreas em particular que usarão alumínio por muito tempo são as carcaças de aviônicos e os componentes internos. Geralmente são fundidos, seguidos de usinagem limitada de superfícies de montagem e furos. Aqui está uma visão mais detalhada dos processos de fundição e suas vantagens.

Materiais para Redução de Massa

A massa é a principal questão no projeto e fabricação aeroespacial. Quanto mais leve for a estrutura, menores serão os motores, maior será a eficiência e maior será a carga útil. A massa é minimizada pela seleção de materiais com altas relações resistência-peso, também referidas como uma resistência específica ou resistência por libra.

O plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) é forte e leve, e o uso em estruturas de aeronaves está aumentando. No entanto, também é caro produzir e usar, deixando a porta aberta para outros materiais como o alumínio.

O titânio é outro material com alta resistência específica. Porém, novamente, é caro e difícil de fundir e usinar.

O magnésio e o alumínio têm relações resistência-peso semelhantes, mas o alumínio é mais resistente à corrosão e não apresenta os riscos de incêndio do magnésio. É produzido em uma ampla gama de ligas, classificadas em sete séries. A série 7xxx é frequentemente chamada de alumínio aeroespacial, embora outras ligas também sejam utilizadas, dependendo das necessidades específicas da aplicação.

Uma característica adicional benéfica do alumínio é que ele pode ser anodizado. Este é um método para aumentar os níveis de oxidação superficial para aumentar a dureza e conferir uma aparência atraente, sem adição de revestimento.

Métodos de fundição para componentes aeroespaciais de alumínio

Minimizar a massa requer um processo de fundição capaz de produzir seções finas e detalhes finos. Isso exclui a consideração da fundição em areia, deixando:

• Fundição de investimento
• Moldagem em casca
• Fundição em molde permanente

Aqui está uma olhada nas características relevantes de cada um

Fundição de investimento

Um processo de molde descartável onde uma “concha” de molde cerâmico é formada sobre um padrão de cera. A fundição de precisão destina-se a peças com peso de até 30 libras e pode produzir formas complexas com paredes finas e recursos reentrantes, mantendo tolerâncias rígidas e formando superfícies lisas. A complexidade do processo significa que ele é importante quando é importante minimizar a usinagem e a massa.

Moldagem de casca

Neste processo, um padrão é revestido com uma camada externa de resina de areia. O molde é geralmente feito em duas metades que são unidas para formar a cavidade do molde. Depois que o metal solidifica, o molde é quebrado. A moldagem em casca pode produzir peças maiores do que a fundição por cera perdida, mas é limitada em termos de nível de detalhe e complexidade. O acabamento superficial não é tão bom quanto o da fundição de precisão.

Fundição em molde permanente

Isso usa matrizes de metal para formar as peças, com o metal líquido fluindo sob a gravidade. Tempos de ciclo curtos são possíveis e o resfriamento rápido aumenta a resistência da peça, mas o ferramental é caro. Juntos, eles tornam a fundição em molde permanente um processo de alto volume. Além disso, não é capaz de obter os detalhes que a fundição de precisão pode alcançar.

Fundição em alumínio para indústria aeroespacial

O alumínio fornece o equilíbrio ideal entre massa, complexidade de peças e custo para carcaças de aviônicos e componentes internos, como suportes e móveis de assentos. Classes como a série 7xxx oferecem alta resistência, juntamente com boa usinabilidade e resistência à corrosão.

Essas peças, e outras como corpos de bombas hidráulicas, são prontamente produzidas por fundição, o que suporta metas de redução de peso e minimiza a usinagem. A fundição de precisão atinge a mais alta precisão e complexidade, mas a moldagem em casca e a fundição em molde permanente são alternativas, dependendo da geometria da peça e das quantidades necessárias.

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