Titanio contro. Alluminio Nella Produzione Di Parti Di Aeroplani

La varietà di materiali utilizzati per produrre parti di aerei è in espansione. I compositi aeronautici come fibra di vetro, fibra di carbonio e materiale termoplastico sono stati sempre più utilizzati per costruire più componenti aeronautici.

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Versatilità, peso ridotto e durata sono solo alcuni degli attributi chiave che rendono i compositi favorevoli per varie parti di aerei, jet o altri velivoli.

Ma i materiali aeronautici convenzionali come l’alluminio e il titanio rimangono standard in questo settore e ci sono molte ragioni per cui. L'alluminio e il titanio per gli aerei offrono vantaggi che non possono sempre essere duplicati, il che rende questi metalli particolarmente importanti per far volare e mantenere gli aerei in volo, con la massima efficienza e sicurezza.

Nell'esaminare le proprietà e la prevalenza di questi due materiali nel settore aerospaziale, vale anche la pena confrontare l'alluminio con il titanio per capire meglio perché vengono utilizzati, dove e quale è la scelta migliore per ottenere prestazioni ottimali dai componenti degli aerei.

L'alluminio aeronautico si distingue per il suo eccellente rapporto resistenza/peso, ideale per mantenere i componenti dell'aeromobile sottili, leggeri e aerodinamici senza perdita di resistenza. L'alluminio è anche un conduttore elettrico affidabile e un eccellente conduttore termico. Fattori come la resistenza allo scorrimento viscoso e la resistenza alla trazione variano in base alla specifica lega di alluminio.

Il titanio di qualità aeronautica è più denso dell'alluminio, ma è comunque considerato un'opzione leggera tra i metalli aeronautici. Non offre lo stesso livello di conduttività termica ed elettrica. Tuttavia, la sua resistenza alla corrosione, compatibilità con altri materiali e robustezza lo rendono migliore per l'uso su alcune parti di aeromobili che richiedono resistenza rigida senza peso eccessivo o vulnerabilità alla corrosione.

Quali parti dell'aeroplano sono realizzate in titanio e alluminio?

Sebbene i compositi aerospaziali ora costituiscano la maggior parte della struttura degli aerei commerciali, l’alluminio è il secondo materiale più diffuso, seguito immediatamente dal titanio. Viene utilizzato anche l'acciaio, insieme ad altri materiali, anche se non in modo prominente.

L'alluminio di tipo aerospaziale viene utilizzato principalmente nella fusoliera, nei rivestimenti delle ali e nelle cappottature dell'aereo, nonché in parti della sua struttura. La leggerezza, la flessibilità e la resistenza alla corrosione dell'alluminio lo rendono un materiale adatto per questi elementi. Ma a parte questi vantaggi, l’alluminio è accessibile, essendo uno dei metalli più abbondanti e il terzo elemento più abbondante nella crosta terrestre, e quindi relativamente poco costoso rispetto ad altre leghe aerospaziali.

Vari gradi di titanio vengono utilizzati nel telaio dell'aereo, nelle parti del motore, nel carrello di atterraggio e nei sistemi e componenti dell'aereo. Il grado Ti-10V-2Fe-3A1, ad esempio, viene utilizzato nei carrelli di atterraggio grazie alla sua eccellente temprabilità, elevata robustezza e resistenza alla fatica e alla corrosione. Al contrario, la resistenza al calore del grado Ti-8A1-1Mo-1V lo rende utile per le pale e i dischi dei compressori degli aerei.

Nuovi processi di produzione di alluminio e titanio per aeromobili

La lavorazione convenzionale e la lavorazione dei metalli sono stati i principali metodi di produzione per la produzione di parti di aeromobili in alluminio, titanio e altri materiali di qualità aerospaziale come l'inconel. Mentre questi processi sono ancora utilizzati per produrre componenti, nuovi metodi come la stampa 3D, nota anche come produzione additiva, vengono utilizzati per produrre componenti aeronautici.

Nelle sue fasi iniziali, la stampa 3D era utile solo per creare parti da polimeri, che possono essere adatti per materiali compositi per aeromobili, ma questo non è il caso di metalli come titanio e alluminio. Ciò è cambiato con lo sviluppo di polveri metalliche stampabili e metodi di stampa migliorati come la fusione laser del letto di polvere.

Sia le parti in titanio che quelle in alluminio possono essere stampate in 3D utilizzando versioni in polvere dei metalli. Tuttavia, i processi riducono gran parte dell’integrità dei materiali e problemi come porosità e fessurazioni possono comprometterne la resistenza. Ma questi problemi vengono affrontati con metodi di fabbricazione migliorati e con l’introduzione di elementi rinforzanti come i nanofili ceramici, che vengono aggiunti direttamente alla potenza del metallo.