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FinlandSHOT PEENING SUCCESS STORIES FOR AEROSPACE APPLICATIONS
HISTORIAS DE ÉXITO DEL Shot Peening PARA APLICACIONES AEROESPACIALES
El Shot Peening ha demostrado su eficacia en la extensión de la vida útil y la mejora del rendimiento de componentes metálicos al protegerlos contra la fatiga, la fatiga por rozamiento, la Corrosión bajo tensión (SCC) y una variedad de otros mecanismos de fallo. A continuación se presentan algunas de estas historias de éxito para aplicaciones aeroespaciales:
- Conductos de escape de unidad de potencia auxiliar (APU)
- Estudio de crecimiento de grietas de NASA Langley
- Discos de ventilador de motor de turbina
- Rotores de compresor de alta presión de motor de turbina
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Conductos de escape de unidad de potencia auxiliar (APU)
Un tipo particular de unidad de potencia auxiliar APU se utiliza para proporcionar energía a una aeronave cuando está en tierra con los motores principales apagados. Los conductos de escape tubulares son de aleación de aluminio 8009 de alta temperatura soldados en un diseño de extremo a extremo. Las pruebas de fatiga tensión-tensión midieron una resistencia a la fatiga de 23 ksi (156 MPa) a 3,000 ciclos en condición de soldadura. El Shot Peening con perlas de vidrio de las soldaduras resultó en una mejora del 13% en la resistencia a la fatiga a 26 ksi (180 MPa).
Estudio de crecimiento de grietas de NASA Langley
Los ingenieros de la NASA realizaron un estudio sobre las tasas de crecimiento de grietas del aluminio 2024-T3 con y sin Shot Peening. Las muestras se probaron con una grieta inicial de 0.050″ (1.27 mm) y luego se sometieron a pruebas cíclicas hasta el fallo. (Debe notarse que el defecto crítico de tolerancia al daño de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos es de 0.050″ (1.27 mm)). Se encontró que el crecimiento de grietas se retrasó significativamente cuando se incluyó el Shot Peening. Como demuestran los siguientes resultados, en una condición de tensión neta de 15 ksi (104 MPa), la vida útil restante aumentó en un 237%. En una condición de tensión neta de 20 ksi (138 MPa), la vida útil restante aumentó en un 81%.
Esta prueba refleja condiciones que son más severas que las condiciones del mundo real. Las condiciones del mundo real generalmente no tendrían defectos iniciales y deberían responder con mejores mejoras en la vida útil a la fatiga en estos niveles de tensión. (Nota sobre la preparación de muestras: Se colocó una muesca en la superficie mediante el proceso de mecanizado por descarga eléctrica (EDM). Las muestras se cargaron en fatiga hasta que la grieta creció a ~ 0.050″ (1.27 mm). Si las muestras fueron granalladas, se granallaron después de que se generó la grieta inicial de 0.050″ (1.27 mm). Este fue el punto de partida para los resultados anteriores.)
Discos de ventilador de motor de turbina
En 1991, la Administración Federal de Aviación (FAA) emitió una directiva de aeronavegabilidad que requería inspección de grietas en el disco de ventilador de baja presión. En ese momento, más de 5,000 motores estaban en uso en jets ejecutivos en los Estados Unidos y Europa. La FAA requería que los motores que no tuvieran Shot Peening con lanza (granalla) después del mecanizado en la ranura de cola de milano del álabe del ventilador fueran inspeccionados. Aquellos motores que tenían discos de ventilador sin Shot Peening con lanza debían reducir la vida útil de 10,000 a 4,100 ciclos (despegues y aterrizajes). Los discos que fueron retrabajados con Shot Peening con lanza según AMS 2432 (Shot Peening controlado por computadora) antes de 4,100 ciclos recibieron una extensión de 3,000 ciclos.
Rotores de compresor de alta presión de motor de turbina
Dos empresas líderes en la fabricación de motores de turbina a reacción fabrican conjuntamente rotores de compresor de alta presión. Las piezas separadas se mecanizan a partir de titanio forjado (Ti 4Al-6V) y luego se sueldan juntas. Las pruebas produjeron los siguientes resultados:
- Como soldado – 4,000 ciclos*
- Soldado y pulido – 6,000 ciclos
- Soldado y Shot Peening – 16,000 ciclos
Shot Peening con lanza del disco del ventilador
* En terminología de motores de aeronaves, un ciclo equivale al aumento requerido para un despegue de la aeronave para la cual está configurado el motor.
Inicialmente, el Shot Peening se utilizó como "seguro" adicional contra fallas. Después de muchos años de servicio sin fallas, junto con innovaciones en los controles de Shot Peening, el Shot Peening se ha incorporado como un proceso de fabricación completo en las mejoras de motores.
