Titânio vs. Alumínio na fabricação de peças de aviões

May 04, 2023

A variedade de materiais usados ​​para fabricar peças de avião está se expandindo. Compósitos de aeronaves como fibra de vidro, fibra de carbono e termoplástico têm sido cada vez mais utilizados para construir mais componentes de aeronaves.

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Versatilidade, baixo peso e durabilidade são apenas alguns dos principais atributos que tornam os compósitos favoráveis ​​para várias partes de um avião, jato ou outra embarcação.

Porém, materiais convencionais para aeronaves, como alumínio e titânio, continuam sendo padrões nesse setor e há muitos motivos para isso. O alumínio e o titânio para aeronaves oferecem vantagens que nem sempre podem ser duplicadas, o que torna esses metais especialmente relevantes para obter e manter aeronaves em voo, com máxima eficiência e segurança.

Ao examinar as propriedades e a prevalência desses dois materiais na indústria aeroespacial, também vale a pena comparar o alumínio com o titânio para entender melhor por que eles são usados ​​e onde, e qual é a melhor escolha para obter o desempenho ideal dos componentes da aeronave.

O alumínio aeronáutico destaca-se pela excelente relação resistência/peso, ideal para manter os componentes aerodinâmicos finos, leves e aerodinâmicos sem perda de resistência. O alumínio também é um condutor elétrico confiável e um excelente condutor térmico. Fatores como resistência à fluência e resistência à tração variam de acordo com a liga de alumínio específica.

O titânio aeronáutico é mais denso que o alumínio, mas ainda é considerado uma opção leve entre os metais aeronáuticos. Não oferece o mesmo nível de condutividade térmica e elétrica. No entanto, sua resistência à corrosão, compatibilidade com outros materiais e resistência o tornam melhor para uso em algumas peças de aeronaves que exigem resistência rígida sem excesso de peso ou vulnerabilidade à corrosão.

Quais peças de avião são feitas de titânio e alumínio?

Embora os compósitos aeroespaciais agora constituam a maior parte da estrutura de aeronaves comerciais, o alumínio é o próximo material mais prevalente, seguido imediatamente pelo titânio. O aço também é usado, juntamente com outros materiais, embora não com destaque.

O alumínio aeroespacial é usado principalmente na fuselagem, revestimento das asas e capotas do avião, bem como em partes de sua estrutura. A leveza, a flexibilidade e a resistência à corrosão do alumínio o tornam um material adequado para esses elementos. Mas, além dessas vantagens, o alumínio é acessível, sendo um dos metais mais abundantes e o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre e, portanto, relativamente barato em comparação com outras ligas aeroespaciais.

Vários graus de titânio são usados ​​na estrutura do avião, nas peças do motor, no trem de pouso e nos sistemas e componentes da aeronave. O grau Ti-10V-2Fe-3A1, por exemplo, é usado em trens de pouso devido à sua excelente temperabilidade, alta resistência e resistência à fadiga e à corrosão. Em contraste, a resistência ao calor do grau Ti-8A1-1Mo-1V o torna útil para pás e discos de compressores de aeronaves.

Novos processos de fabricação de alumínio e titânio para aeronaves

A usinagem convencional e o trabalho em metal têm sido os principais métodos de fabricação para a produção de peças de aeronaves feitas de alumínio, titânio e outros materiais aeroespaciais, como o inconel. Embora esses processos ainda sejam usados ​​para produzir componentes, novos métodos como a impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, estão sendo utilizados para produzir componentes de aeronaves.

Em seus estágios iniciais, a impressão 3D era útil apenas para criar peças de polímeros, que podem ser adequadas para materiais compostos de aeronaves, mas esse não é o caso de metais como titânio e alumínio. Isso mudou com o desenvolvimento de pós metálicos imprimíveis e métodos de impressão aprimorados, como a fusão a laser em leito de pó.

As peças de titânio e alumínio podem ser impressas em 3D usando versões em pó dos metais. Porém, os processos reduzem muito a integridade dos materiais, e questões como porosidade e trincas podem comprometer sua resistência. Mas esses problemas estão sendo resolvidos com métodos de fabricação aprimorados e a introdução de elementos de reforço como nanofios de cerâmica, que são adicionados diretamente ao poder do metal.