El mecanizado de las aleaciones de titanio y superaleaciones suponen una aplicación al alza por el creciente uso de estos metales es:
- Propulsión de aviones: son parte fundamental de las partes fijas y móviles del motor de aviación.
- Fuselajes: las aleaciones de titanio se emplean en piezas críticas y de unión de otras realizadas en composites. Un ejemplo son los bordes de ataque de las alas de varios aviones, que una vez conformadas (por conformado superplástico) deben ser recanteadas.
- Moldes para aplicaciones especiales, como por ejemplo para realizar conformado superplástico, realizados en aleaciones de níquel.
- Ortopedia: el titanio se emplea en prótesis de cadera, miembros de ortopedia y en equipos de asistencia y rehabilitación.
- Calderas y equipos de generación de energía, donde las aleaciones de titanio y las aleaciones de níquel se emplean en las partes frías (menos de 250º) las primeras, y en las zonas calientes (más de 600º) las segundas.
Por volumen de la producción, es la fabricación de componentes del motor el trabajo más importante, dado que en todo avión existirán varios motores de propulsión. En España es la empresa ITP SA (Industria de Turbopropulsores SA) el eje tractor de este sector, realizando piezas y componentes para los motores de Rolls Royce que se montan en distintos modelos de Airbus y Boeing, entre otros. Numerosas empresas trabajan para ella, realizando piezas de valor tipo discos, componentes de la turbina de baja presión, etc.
En España se ha presentado recientemente una acción de investigación, el proyecto TAF21, Técnicas avanzadas de fabricación para el siglo 21, que en uno de sus subproyectos, el dedicado a los procesos de arranque de elevado valor añadido (HAVARP) sitúa a estos materiales en el centro de la diana de sus objetivos. Este proyecto está liderado por Fatronik, y la línea de arranque por la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), siendo socios las universidades de Cádiz, Sevilla, Mondragón y la UNED, los centros Tekniker, Fatronik, Ideko, y marGUNE y las empresas ITP SA, Goimek, S.Coop, ONA Electroerosión SA y Cedervall SA. Esperemos que la ambición, claridad de ideas y entusiasmo del consorcio se vea apoyado por el Ministerio de Educación en la acción de Proyectos singulares y estratégicos.
Algunas ideas previas que han llevado a este proyecto y que se desarrollarán en este proyecto se detallan en estas líneas.
Materiales en el motor aeronáutico
El motor aeronáutico se compone de piezas realizadas en materiales de muy elevado valor añadido, entre ellos, y según su uso en las diferentes etapas, se encuentran:
- Fan: Aleaciones de base titanio (Ti-6Al-4V). Este material es la referencia en las partes del motor que no superarán los 250º.
- Alabes de baja presión: Aleaciones de aluminio y de base titanio (Aluminio forjado, Ti-6Al-4V).
- Carcasa: Aleaciones de aluminio y/o composites de fibra de carbono.
- Caja: Superaleaciones resistentes a altas temperaturas (Jethete, Inconel, Waspaloy).
- Cámaras de combustión: Superaleaciones resistentes a altas temperaturas (Nimonic C 263, Inconel).
- Alabes de la turbina: Superaleaciones resistentes a altas temperaturas (Inconel a 625 ó 718, Nimonic).
- Cono de salida: Aceros resistentes a la corrosión (Aceros inoxidables).
- Discos: Superaleaciones resistentes a altas temperaturas (Waspaloy, Inconel).
- Eje (compuesto de varios segmentos): Acero de alta resistencia.
- Alabes de alta presión: Superaleaciones resistentes a altas temperaturas (Ti-6Al-4V, Inconel, Waspaloy).
La ley general que rige la maquinabilidad de estos materiales es que “cuanto más temperatura aguanta manteniendo sus propiedades mecánicas, peor es su mecanizado”. La razón fundamental es que el calor de la deformación producido en el proceso de arranque de viruta no es suficiente para reblandecer el material y formar la viruta, manteniendo su tenacidad hasta temperaturas elevadas.
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