Nuevas tecnologías para soldar estructuras de aeronaves
Durante décadas, el sector aeroespacial ha utilizado remaches para unir metales durante la fabricación de estructuras de aeronaves, incluidas las del fuselaje y las alas. Para colocar los remaches, de forma parecida a como se abotona una camisa, es necesario que los materiales se solapen de manera apreciable. Al peso de este material se suma el de los remaches, así que ambas cosas aumentan la carga. La Unión Europea, deseosa de reducir el impacto global de la aviación, financió el proyecto LIGHTWELD (Development of welding technologies for light alloys aircraft structures). La labor del proyecto se centró en desarrollar tecnologías de soldadura innovadoras para aleaciones de aluminio-litio (Al-Li) y magnesio (Mg). Entre las tecnologías estudiadas figuraban la soldadura mediante haz láser (LBW), la soldadura puntual mediante fricción-agitación y la soldadura puntual por resistencia, las cuales se basan en el calentamiento con láser, el calentamiento mediante fricción y el calentamiento mediante resistencia eléctrica, respectivamente, para ablandar los materiales y facilitar su unión. Utilizando distintas combinaciones de materiales, los investigadores probaron estas tres tecnologías de soldadura en un modelo de demostración de un panel estructural de una aeronave real, con armazón y refuerzos. Los parámetros de proceso se optimizaron para todos los casos con el fin de garantizar soldaduras adecuadas y comparables a las remachadas. Para unir los refuerzos metálicos al revestimiento mediante FSSW, los investigadores utilizaron un brazo robótico equipado con un husillo junto con un sistema de sujeción flexible y soportes para FSSW. Para las operaciones de LBW, el equipo utilizó un cabezal láser de procesamiento guiado por fibra óptica, un alimentador de hilo y un sistema de suministro de gases montados en un brazo robótico. Las uniones de distintos componentes de Al-Li y Mg obtenidas mediante LBW y FSSW presentaron un peso inferior en un 10 % gracias a la eliminación de los remaches, la presencia de menos material solapado y una menor densidad de las aleaciones. Los investigadores utilizaron una nueva técnica de inspección, llamada termografía activa, que analiza la respuesta térmica de las muestras soldadas frente a una fuente caliente o fría. Los resultados mostraron que no había problemas de poros ni defectos en las muestras optimizadas. El equipo también realizó varios tipos de pruebas para evaluar la fatiga y la resistencia a la corrosión. Contar con tecnologías de soldadura mejoradas para aleaciones ligeras avanzadas servirá para impulsar la competitividad de los fabricantes de aeronaves y abrir nuevos mercados para métodos rentables de unión de metales. Reducir el peso de las aeronaves mejorará la posición de los operadores de aeronaves y reducirá el impacto ambiental de los vuelos. En conjunto, se espera que los resultados de LIGHTWELD tengan un impacto socioeconómico importante.
Palabras clave
Soldadura, estructuras de aeronaves, aleaciones ligeras, LIGHTWELD, soldadura con haz láser, soldadura puntual mediante fricción-agitación
