¿Por qué los aviones utilizan remaches en lugar de soldadura? La respuesta está en los retos únicos de la ingeniería aeroespacial. El remachado ofrece mayor estabilidad y fiabilidad, esenciales para los materiales finos y ligeros que se utilizan en los aviones. A diferencia de las soldaduras, que pueden sufrir daños por calor y fatiga con el tiempo, los remaches ofrecen una calidad constante y un mantenimiento sencillo. Este artículo profundiza en las razones de la preferencia de la industria por los remaches, explorando las ventajas que ofrecen en términos de producción, rendimiento y seguridad.
Al inspeccionar de cerca un avión, podemos observar numerosos remaches en su piel. Este proceso de remachado también es habitual en la construcción de grandes puentes.
Se dice que un avión C919 requiere millones de remaches, mientras que el avión de pasajeros A380 utiliza más de cinco millones.
Así que, ¿por qué no se limitan a soldar el avión en lugar de optar por este aparentemente engorroso proceso de remachado?
En la industria aeroespacial hay un lema: "Esforzarse por eliminar cada gramo". Para aligerar los aviones, los fabricantes utilizan los materiales más ligeros posibles, adaptados a aplicaciones específicas.
El revestimiento de un avión suele ser muy fino para reducir el peso. El reto de soldar pieles tan finas es enorme.
Además, algunas carrocerías de aviones son de aluminio, que tiene una resistencia al calor relativamente baja. El sitio proceso de soldadura genera una gran cantidad de calor, lo que resulta claramente inadecuado para los aviones con carrocería de aluminio.
Los aviones comerciales más avanzados a nivel internacional utilizan en gran medida materiales compuestos. Estos materiales también pueden resultar dañados por la soldadura. La unión entre materiales diferentes debe asegurarse de forma física.
En mi primer viaje en avión, estaba sentado cerca de la ventanilla del ala. Cuando el avión se encontró con turbulencias, el ala tembló notablemente, provocando una oleada de ansiedad en mí.
Creo que muchos de ustedes han sido testigos de este tipo de situaciones en las que, si la turbulencia es grave, el ala del avión se balancea drásticamente.
A lo largo de este continuo proceso de balanceo, la piel del ala se estiraría o se comprimiría. Si se utilizara un proceso de soldadura, la resistencia en los puntos de soldadura disminuiría significativamente bajo estos cambios de tensión recurrentes.
Con el tiempo, estas zonas soldadas pueden desarrollar pequeñas grietas. Si no se descubren a tiempo, suponen un riesgo importante para la seguridad.
Los aviones comerciales suelen prestar servicio durante más de una década, y los cordones de soldadura son propensos a sufrir problemas de fatiga del metal, lo que hace que la conexión no sea óptima. Por el contrario, el remachado puede reducir la transmisión de vibraciones entre las piezas conectadas, disminuyendo así el riesgo de agrietamiento por vibración. En cuanto a los cambios de tensión recurrentes, el remachado proporciona una firmeza superior y más fiable.
Calidad de la soldadura depende en gran medida de la habilidad del operario, con una gran aleatoriedad si es demasiado fina o demasiado gruesa. Es difícil establecer normas uniformes.
En cambio, los remaches utilizados en el proceso de remachado tienen unos errores de parámetros mínimos, lo que facilita el control de calidad y la producción estandarizada.
Todo el mundo sabe que durante la fabricación de aviones, la exigencia de normalización es alta.
El aspecto más crítico en la industria aeronáutica es la consistencia de la calidad. Un avión tiene millones de remaches, y el primer remache producido debe ser idéntico a las decenas de millones que le siguen.
La resistencia exigida a los remaches en un avión es de hasta 1.100 megapascales, lo que equivale al peso de diez berlinas en un centímetro cuadrado. La precisión del procesamiento de remaches alcanza el control micrométrico.
Este concepto es similar al de los propios grandes aviones. Fabricar un gran avión de última generación no es demasiado difícil para un gran país, pero producir miles de productos idénticos es un reto monumental.
Algunos se preguntarán: ¿no aumentarían estos llamativos remaches la resistencia aerodinámica del avión? De hecho, los remaches utilizados en la fabricación aeronáutica son principalmente de tipo cabeza saliente y avellanada.
En el interior de la aeronave, donde no hay necesidad de moldeado aerodinámico, se utilizan predominantemente los remaches de cabeza saliente, más baratos y fáciles de procesar.
En cambio, los remaches avellanados se utilizan sobre todo en las partes exteriores del avión que deben ser lisas. Pueden reducir eficazmente la resistencia aerodinámica del avión. El proceso de fabricación requiere tolerancias estrictas para las tapas de los remaches y las estructuras cercanas. Al tocar la superficie del avión, apenas se nota la presencia de los remaches.
Esta aplicación ha dado resultados significativos. Según datos de la Segunda Guerra Mundial, el uso de remaches avellanados puede reducir la resistencia aerodinámica del avión en aproximadamente 3%.
Normalmente, utilizamos un remache congelado para la sustitución. Este remache se enfría rápidamente tras el tratamiento térmico y debe remacharse en los quince minutos siguientes a su uso.
La resistencia de un remache congelado de este tipo aumenta en condiciones normales de temperatura, mejorando así la estabilidad de la estructura remachada.
Un solo remache suelto podría desencadenar una alerta de avería de la aeronave, lo que obligaría al personal de mantenimiento a realizar horas extraordinarias las 24 horas del día para localizar el remache problemático.
En 2016, para solucionar un problema en un avión A320, el personal de mantenimiento trabajó sin descanso durante tres días y tres noches. Tras investigar sistemáticamente todos los fallos posibles, finalmente identificaron un pasador suelto entre cientos de pasadores de datos, cada uno de menos de un milímetro de diámetro.
Aunque la tarea de identificar y reparar los fallos de los remaches puede ser exigente, no es motivo de preocupación. Los tornillos de aviación son autoblocantes, por lo que la probabilidad de que se aflojen es ínfima.
Debido a diversas limitaciones, la mayoría de los aviones que vemos hoy en día se ensamblan con remaches.
Las piezas individuales de la piel del avión están interconectadas mediante remaches, formando así una armadura aérea. Esto permite que los alerones del avión se muevan con flexibilidad.
El remachado a presión es un método de fijación que aplica presión externa para alterar la plasticidad del material en el proceso de ingeniería. Esta técnica permite insertar tornillos y tuercas remachables en ranuras prefabricadas especializadas de la estructura, consiguiendo así una conexión fiable entre componentes.
Para los espárragos de tuerca remachable a presión suelen utilizarse aceros comunes con bajo contenido en carbono, chapas de aleación de aluminio y chapas de cobre. Para materiales de dureza excesiva, como el acero inoxidable y las chapas de acero con alto contenido en carbono, se utilizan espárragos para tuercas remachables de gran dureza fabricados especialmente. En consecuencia, el acero inoxidable rara vez se utiliza en los espárragos y tuercas remachables a presión en general. chapa metálica piezas. Lo mismo cabe decir de los tornillos y tuercas remachables a presión, en los que el acero inoxidable se utiliza con poca frecuencia.
Mediante el análisis de los procesos de remachado de la prensa, junto con introducciones a prensa común componentes de remachado y sus técnicas, y junto con los métodos de control de calidad de las operaciones de remachado a presión, se ha emprendido un amplio debate sobre los procesos de remachado a presión.
1. El tamaño del orificio para la colocación del remache debe realizarse de acuerdo con la tabla de tamaños de orificios estándar.
2. Excepto en casos especiales (como cuando se produce interferencia con el remachado después de todo el mecanizado y tratamiento superficial se ha completado), el tratamiento superficial del producto debe completarse antes del proceso de remachado.
3. Al seleccionar el color de las piezas remachadas, si se selecciona el cincado de color en las piezas del producto, las piezas remachadas deben coincidir. Para el zincado azul, zincado blanco, niquelado y oxidado de las piezas del producto, se suelen utilizar piezas remachadas niqueladas. En el caso de piezas especiales que deban remacharse antes del tratamiento superficial y requieran soldadura refuerzo, también se eligen piezas remachadas niqueladas, ya que las propiedades químicas de la capa de chapado influyen en la calidad de la soldadura.
(I) Tuercas remachables y sus requisitos de procesamiento
Cuando el grosor (t) de la tuerca remachable con diente de flor placa de aluminio es inferior o igual a 1,0 mm, se utiliza el código de procesamiento -0. Para remachar con materiales de acero inoxidable, porque el acero inoxidable es duro y tiende a hacer que la tuerca del remache se caiga después del remachado, soldadura por puntos suele emplearse alrededor de la tuerca para reforzarla.
Durante el proceso de remachado, el troquel debe estar en su sitio de una sola vez, todas las partes salientes de la tuerca deben entrar en la placa sin dejar huecos, para asegurar un buen perpendicularidad entre la tuerca y la placa.
(II) Pernos remachables a presión y sus requisitos de proceso
Los remaches a presión incluyen remaches a presión de agujero pasante totalmente roscados y remaches a presión de agujero ciego. Este artículo presenta principalmente estos dos tipos. La diferencia entre el espárrago con agujero pasante y el espárrago con agujero ciego radica en si el agujero interior está completamente abierto y en la longitud de la rosca, mientras que el resto de las dimensiones son esencialmente las mismas.
Los requisitos de procesamiento de los espárragos remachados a presión son los siguientes: normalmente, el remachado a presión de los agujeros ciegos y los espárragos no se realiza antes de la galvanoplastia. El objetivo es permitir que la solución galvánica fluya completamente, evitando la corrosión de las roscas.
Durante el proceso de remachado a presión, la matriz debe colocarse con precisión de una sola vez. Todas las esquinas del espárrago deben quedar completamente incrustadas en la chapa, y deben estar a ras con la superficie de la pieza. Esto garantiza una buena planitud de la chapa y la perpendicularidad con el espárrago.
Para espárragos con una longitud (L) de 30 mm o más, es necesario un refuerzo de soldadura por puntos según el análisis estructural y los requisitos del proceso, para evitar que el espárrago se incline. Cuando se utiliza chapa de acero inoxidable para remachar a presión, la tolerancia del tamaño del diámetro exterior del espárrago y el tamaño del orificio de la chapa debe garantizarse en ±0,05 mm.
(III) Tornillos remachados a presión y sus requisitos de proceso
Los tornillos remachados a presión se dividen principalmente en dos tipos: de cabeza redonda y de cabeza hexagonal. La parte "S" del tornillo remachado a presión de cabeza redonda es la cabeza redonda y dentada, y el método de remachado es esencialmente el mismo que el de la tuerca remachada a presión dentada introducida anteriormente.
La parte "S" del tornillo de cabeza hexagonal consta de una cabeza hexagonal y protuberancias, y el método de remachado coincide con el del espárrago remachado a presión.
A continuación se indican los requisitos de procesamiento para el remachado a presión de espárragos: Por lo general, las chapas con un grosor inferior a 1 mm no se utilizan para el remachado a presión. El uso del molde de remachado a presión debe colocarse correctamente en el primer intento, garantizando que todas las esquinas del espárrago queden totalmente incrustadas en la chapa, y que queden enrasadas con la superficie del componente, proporcionando una buena planitud de la chapa y perpendicularidad con el espárrago.
Como el valor S de los tornillos de remachado a presión suele ser grande, es fácil que se produzca la extrusión del material durante el remachado a presión, lo que provoca la deformación de la pieza. Cuando se introducen tornillos de acero inoxidable a presión en chapas de acero inoxidable, la tolerancia del diámetro exterior del tornillo y el tamaño del orificio debe mantenerse dentro de ±0,05 mm.
(IV) Tornillos de remachado a presión a prueba de holguras y sus requisitos de proceso:
Los tornillos de remachado a presión a prueba de holguras se utilizan a menudo en lugares que deben sujetarse y desmontarse e instalarse con frecuencia.
Los requisitos de procesamiento de los tornillos de remachado a presión a prueba de holguras son los siguientes: El uso del molde de remachado a presión debe posicionarse correctamente en el primer intento, asegurando que todas las esquinas del tornillo estén completamente incrustadas en la chapa, y que estén a ras con la superficie del componente, proporcionando una buena planitud de la chapa y perpendicularidad con el tornillo.
(V) Clavija de posicionamiento y sus requisitos de proceso
Los requisitos de fabricación del pasador de posicionamiento remachado a presión son los siguientes: cuando la longitud del pasador de posicionamiento (L) es superior a 20 mm, sobre la base del análisis estructural y las normas de proceso, es necesario reforzar el pasador de posicionamiento mediante soldadura fuerte (soldadura por puntos en la cabeza redonda) para evitar la desalineación.
El uso de la matriz durante el remachado a presión debe ser preciso y estar en su sitio la primera vez, y la parte que sobresale del pasador de posicionamiento debe quedar totalmente incrustada en la chapa metálica, quedando enrasada con la superficie de los componentes. Esto garantiza la planitud de la chapa y una buena perpendicularidad con el pasador de posicionamiento.
1. El proceso de remachado implica la fijación de tuercas remachables, tornillos, espárragos y remaches de ferretería a medida (como pasadores guía, columnas de soporte de localización, etc.), bases de tazón manuales electrostáticas y llaves remachables.
2. El remachado cerca del borde de un producto o de la circunferencia de un orificio puede causar una deformación importante. En función del grado de deformación, deben tomarse las medidas necesarias (como remodelar o rectificar) para cumplir los requisitos dimensionales y estéticos según los planos de diseño.
3. Después del remachado, no debe haber desalineación ni desplazamiento. Es esencial asegurarse de que las roscas se alinean concéntricamente con sus orificios correspondientes.
4. El material, las especificaciones y el modelo de las piezas remachadas deben coincidir con los de los planos. No se permite el uso de especificaciones incorrectas.
5. Después del remachado, no se aceptan deformaciones, protuberancias o hendiduras visibles alrededor de las piezas remachadas. No debe haber huellas visibles ni marcas de molde que no puedan disimularse mediante un tratamiento superficial.
6. Las piezas remachadas no deben estar sueltas ni desprenderse después del remachado. Deberá comprobarse su firmeza; los valores de la fuerza de empuje y tracción y del par de apriete deberán cumplir los requisitos especificados por PEM para las especificaciones de las piezas remachadas.
7. Es imperativo verificar con prontitud si las especificaciones del material y el modelo de los remaches utilizados en la línea de producción, tal como figuran en el embalaje, se ajustan a los planos de diseño. Compruebe que no haya materiales mezclados en el embalaje.
8. Tras el remachado, las roscas de las piezas remachadas deben pasar la inspección: los indicadores de marcha/parada deben funcionar correctamente.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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