Selección de materiales y procesos de mecanizado para álabes de motores aeronáuticos

Los álabes de los motores de avión son los componentes centrales de los motores aeronáuticos, y su rendimiento afecta directamente a la eficiencia, la seguridad y la fiabilidad del motor. El material de los álabes debe tener alta resistencia, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la fluencia y resistencia a la corrosión. Actualmente, se utilizan principalmente:

1. Superaleaciones, como las aleaciones de base níquel (como INCONEL, Waspaloy), adecuadas para componentes de alta temperatura como los álabes de turbina;

2. Aleaciones de titanio (como Ti6Al4V), utilizadas para álabes de ventilador/compresor, que equilibran ligereza y resistencia;

3. Materiales compuestos, como resina epoxi reforzada con fibra de carbono, utilizados principalmente para álabes de ventilador, que pueden reducir significativamente el peso y mejorar la eficiencia.

Además, los compuestos intermetálicos (como los compuestos de titanio y aluminio) son materiales emergentes que prometen mejorar aún más el rendimiento a altas temperaturas.

En cuanto a los procesos de mecanizado, la tecnología de fabricación de álabes es compleja y precisa:

Mecanizado CNC: el fresado de cinco ejes se utiliza para el conformado de superficies complejas, haciendo hincapié en el corte de alta velocidad y las técnicas de supresión de vibraciones.

Forja de precisión: se utiliza para generar piezas en bruto de alta precisión, manteniendo la integridad de las líneas de flujo del metal y reduciendo el margen de mecanizado posterior.

Procesos especiales: incluyen el conformado superplástico/unión por difusión (para álabes huecos de aleación de titanio) y la fundición de precisión a la cera perdida (para álabes de turbina direccionales/monocristalinos).

Tratamiento y pruebas de superficie: implican pulido electrolítico, granallado de endurecimiento y métodos de ensayo no destructivos como la inspección por corrientes de Foucault y la medición tridimensional, para garantizar la ausencia de defectos.

La selección de estos materiales y procesos tiene como objetivo equilibrar el rendimiento, el peso y la fiabilidad, adaptándose a los entornos de trabajo extremos de las diferentes partes del motor (como la turbina de alta temperatura frente al ventilador del extremo frío).