Peças de alumínio e aço inoxidável para aplicações aeroespaciais

Ao criar peças para aplicações aeroespaciais, muitos fatores precisam ser considerados, como forma, peso e durabilidade da peça. Esses fatores afetarão o valor do voo da aeronave. Por muitos anos, o material de escolha para aplicações aeroespaciais tem sido o alumínio. No entanto, em aviões a jato modernos, ela representa apenas 20% da estrutura.

No entanto, devido à demanda por aeronaves leves, o uso de materiais compósitos, como polímeros reforçados com carbono e materiais de favo de mel, continua a aumentar na indústria aeroespacial moderna. Nos últimos anos, os fabricantes aeroespaciais começaram a estudar alternativas ao alumínio, uma das quais é o aço inoxidável de grau aeroespacial. O uso deste aço inoxidável em novos componentes de aeronaves tem aumentado. Este post explicará o uso e a diferença entre alumínio e aço inoxidável em aeronaves modernas.

Peças de alumínio para aplicações aeroespaciais

O alumínio é um material relativamente leve, pesando aproximadamente 2,7 g/cm3 (gramas por centímetro cúbico). Embora o alumínio seja mais leve e mais barato que o aço inoxidável, o alumínio não é tão forte e resistente à corrosão quanto o aço inoxidável. Em termos de durabilidade e resistência, o aço inoxidável é superior ao alumínio.

Embora o uso de alumínio tenha diminuído em muitos aspectos da produção aeroespacial, o alumínio ainda é amplamente utilizado em aeronaves modernas. Para muitos propósitos específicos, o alumínio ainda é o material mais forte e leve. Devido à sua alta ductilidade, é fácil de processar e é relativamente barato em comparação com muitos materiais compósitos ou titânio. Também pode ser aprimorado ligando-o com outros metais (como cobre, magnésio, manganês e zinco) ou por tratamento a frio ou térmico. Quando o alumínio é exposto ao ar, as estreitas ligações químicas de óxido isolam o alumínio do meio ambiente. Esta característica o torna extremamente resistente à corrosão.

As ligas de alumínio mais populares usadas na fabricação de peças aeroespaciais incluem:

• Liga de alumínio 7075 (alumínio/zinco)
• Liga de alumínio 7475-02 (alumínio/zinco/magnésio/silício/cromo)
• Liga de alumínio 6061 (alumínio/magnésio/silício)

7075 é uma combinação de alumínio e zinco e é a liga mais comumente usada em aplicações aeroespaciais com excelentes propriedades mecânicas, ductilidade, força e resistência à fadiga.

7475-02 é uma combinação de alumínio, zinco, silício e cromo, enquanto 6061 contém alumínio, magnésio e silício. Qual liga é necessária depende inteiramente da aplicação pretendida da peça final. Embora muitas peças de aeronaves de alumínio sejam puramente decorativas, certas peças são essenciais para o funcionamento da aeronave e devem ter características específicas.

Um tipo comum de liga de alumínio usado na indústria aeroespacial é o alumínio-escândio. A adição de escândio ao alumínio reforça a força e a capacidade do metal de resistir ao calor. O uso de alumínio-escândio também pode aumentar a eficiência do combustível. Por ser uma alternativa aos materiais mais densos, como aço e titânio, a substituição destes por alumínio-escândio, mais leve, leva à redução de peso que, por sua vez, proporciona maior eficiência de combustível.

Peças de aço inoxidável para aplicações aeroespaciais

Na indústria aeroespacial, o aço inoxidável parece ser uma escolha surpreendente em relação ao alumínio. Embora o aço inoxidável tenha um peso maior, descobriu-se recentemente que ele aumenta seu uso em aplicações aeroespaciais.

O aço inoxidável refere-se à família de ligas à base de ferro contendo pelo menos 11% de cromo, que é um composto que evita a corrosão do ferro e fornece resistência ao calor. Diferentes tipos de aço inoxidável incluem os elementos nitrogênio, alumínio, silício, enxofre, titânio, níquel, cobre, selênio, nióbio e molibdênio. O tipo de aço inoxidável foi classificado e representado por três dígitos. Embora o aço inoxidável usado com frequência seja apenas cerca de um décimo, existem mais de 150 tipos de aço inoxidável. Além disso, o aço inoxidável pode ser moldado em placas finas, placas, barras, fios e tubos, tornando-o útil para uma variedade de aplicações. Existem cinco grupos principais de aço inoxidável, classificados principalmente por sua estrutura cristalina. Esses grupos são os aços inoxidáveis ​​austeníticos, ferríticos, martensíticos, duplex e endurecidos por precipitação.

Como mencionado acima, o aço inoxidável é uma liga feita por uma combinação de aço e cromo. A resistência do aço inoxidável está diretamente relacionada ao teor de cromo na liga. Quanto maior o teor de cromo, mais forte o aço. Verificou-se que o uso de ligas de aço inoxidável aumenta em componentes de aeronaves que exigem alta resistência, mas podem lidar com o aumento de peso. O aço inoxidável tem alta resistência à corrosão e resistência a altas temperaturas, tornando-o adequado para uma variedade de componentes aeroespaciais, incluindo atuadores, fixadores e componentes do trem de pouso.

Vantagens:

Embora mais forte que o alumínio, o aço inoxidável é geralmente muito mais pesado. No entanto, em comparação com o alumínio, as peças de aço inoxidável têm duas vantagens principais:

O aço inoxidável tem alta resistência à corrosão.

A resistência do aço inoxidável ao trióxido de ferro se deve à presença de cromo na liga, que forma um filme de passivação para proteger o material da corrosão. Seja em condições atmosféricas ou solventes químicos, o aço inoxidável possui alta resistência à corrosão. Devido à sua camada protetora de óxido, o aço inoxidável evita a oxidação e a corrosão. De fato, quando exposta ao oxigênio, a membrana pode realmente se reparar. Resistência à corrosão e poluição, baixos custos de manutenção e brilho familiar tornam o aço inoxidável um material comum em aplicações que exigem resistência e resistência à corrosão.

O aço inoxidável é mais forte e mais resistente ao desgaste.

O aço inoxidável tem uma resistência à tração maior do que o alumínio e pode suportar melhor o estresse, vibração, arranhões, impacto e danos. Por exemplo, a resistência à tração final do aço inoxidável grau 304 é maior que a do alumínio, a 505 MPa (73.200 psi) e 310 MPa (45.000 psi), respectivamente.

O módulo de cisalhamento e o ponto de fusão do aço inoxidável também são maiores que os do alumínio .

Essas características são essenciais para muitas peças aeroespaciais e fazem das peças de aço inoxidável uma escolha versátil para aplicações aeroespaciais.

Outras vantagens do aço inoxidável incluem sua excelente resistência ao calor e resistência ao fogo, aparência brilhante e bonita e excelentes qualidades higiênicas. O aço inoxidável também é fácil de fabricar, o que é uma consideração importante quando todas as peças da aeronave devem ser soldadas, usinadas ou cortadas de acordo com especificações precisas. Finalmente, certas ligas de aço inoxidável possuem resistência ao impacto extremamente alta, o que é um fator importante na segurança e durabilidade de aeronaves de grande porte.

Conclusão

Com o passar do tempo, a indústria aeroespacial tornou-se cada vez mais diversificada, e os veículos aeroespaciais modernos são mais propensos a serem fabricados com fuselagem ou estrutura de aço inoxidável. Apesar do preço mais alto, eles também são muito mais fortes que o alumínio e, dependendo do grau utilizado, ainda podem fornecer uma excelente relação resistência-peso.

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