Mecanización de aleaciones de titanio
Probablemente, no hay materiales más apropiados para las aplicaciones en motores aeronáuticos de alto rendimiento que el titanio y sus aleaciones. Con una densidad de 4,5g/cm3, las aleaciones de titanio sólo pesan la mitad que las superaleaciones de acero o basadas en níquel y, además, se caracterizan por una relación resistencia-peso superior. Con la conclusión del proyecto europeo DUTIFRISK, los esfuerzos de los ingenieros por avanzar hacia la siguiente generación de diseño de componentes para turbinas de gas, han alcanzado un nuevo hito. En un turbocompresor convencional, las palas se fabrican por separado del disco, y a continuación se ensamblan mecánicamente. Liderados por MTU Aero Engines, los colaboradores del proyecto DUTIFRISK han explorado una posibilidad alternativa en la cual las palas y el disco constituyen un único componente sin discontinuidades. Durante el proceso de soldadura por fricción lineal, la pala se frota contra el disco y se aplica una carga en dirección normal a la zona de contacto hasta que se forma una soldadura. El objetivo final era identificar los parámetros óptimos de mecanización para la producción de discos con palas soldados por fricción lineal (blisks) a partir de discos fabricados con aleación Ti6246 β templada. Las palas incorporadas fueron fabricadas con aleaciones α/β Ti64, Ti6246 y Ti6242 templadas con distintas microestructuras sobre los discos. Entre otras atractivas propiedades mecánicas, las piezas forjadas de aleaciones metaestables de Ti β de alta dureza, garantizaron niveles menores de tensión residual tras el mecanizado. Más específicamente, se evaluó la influencia de la microestructura y los efectos de la tensión sobre el rendimiento de las aleaciones de titanio frente a la fatiga, con la ayuda de un avanzado sistema de simulación de procesos. Basado en el método de elementos finitos (MEF), DEFORM-2D permitió realizar un análisis detallado, así como un modelado realista del complejo proceso de conformado del metal por ordenador. A continuación se comparó valiosa información acerca de los parámetros físicos clave y se comprobó que coincidía con las medidas de tensión residual realizadas durante las pruebas de extrusión. La cuidadosa caracterización de todas las combinaciones de materiales soldados para el disco y las palas puede ofrecer la posibilidad de elegir, en el futuro, para realizar un diseño inteligente.
