Sujetadores aeroespaciales: una descripción detallada de los tipos de sujetadores para aeronaves

Los sujetadores aeroespaciales son probablemente uno de los componentes más subestimados de la industria de la aviación. Si bien es posible que no sean el centro de atención, desempeñan un papel crucial para mantener un avión en el aire.

Una nota interesante destaca este punto: ¡un avión tiene alrededor de 1 millón de sujetadores!

Ahora que sabemos lo importantes que son, podemos disfrutar aún más de esta discusión sobre los sujetadores. En este artículo, veremos los diferentes tipos de sujetadores de aviación y sus requisitos.

¿Qué son los sujetadores aeroespaciales?

Los sujetadores en la industria aeroespacial se utilizan para conectar varios componentes del fuselaje de un avión. Su función es crucial no sólo para el rendimiento, sino también para la seguridad de los pasajeros. Piense en las devastadoras consecuencias si un motor falla o una puerta se abre durante el vuelo: la negligencia no es un lujo asequible para los ingenieros aeroespaciales, ¡ni siquiera cuando se trata de sujetadores!

La industria aeroespacial incluye una amplia gama de productos como aviones comerciales, aviones militares, naves espaciales e incluso tecnologías de cohetes. Por lo tanto, el tema de los elementos de fijación para aviones cubre toda esta gama de aplicaciones.

Además, deben diseñarse específicamente para los entornos intensos y versátiles en los que se utilizan y son bastante diferentes de los elementos de fijación habituales que generalmente conocemos. Ahora discutiremos todos estos puntos en detalle.

Propiedades deseadas para sujetadores de aeronaves

Como se destacó anteriormente, los sujetadores aeroespaciales deben tener excelentes propiedades físicas. Los requisitos más importantes son:

Alta resistencia

Los aviones están sujetos a enormes tensiones y tensiones durante su funcionamiento. Los sujetadores deben tener alta resistencia a la tracción y al corte para soportar estas cargas. Dado que con frecuencia se producen cargas dinámicas como, por ejemplo, turbulencias, una buena resistencia a la fatiga también es un requisito previo importante.

Resistencia termica

Las naves espaciales y los aviones militares están expuestos a temperaturas extremas que pueden provocar fallos térmicos. Los sujetadores deben poder mantener su rendimiento en tales condiciones.

Resistencia a la corrosión

Generalmente existe un requisito general para operar aeronaves en ambientes húmedos.

Luz

Como se mencionó anteriormente, un avión promedio puede tener más de un millón de sujetadores. Si bien un solo cierre puede no parecer tan pesado, un millón de ellos ciertamente pesan mucho. Por lo tanto, los sujetadores livianos son muy importantes para el rendimiento y la eficiencia de una aeronave.

Estándares comunes para sujetadores aeroespaciales

Los esfuerzos de estandarización en la industria de sujetadores para aviones se remontan a la era de la Segunda Guerra Mundial, cuando comenzaron muchos de estos desarrollos en la industria de la aviación.

A continuación se destacan brevemente algunos de los estándares industriales más conocidos.

SAE AS9100 es una de las familias de estándares más antiguas de la industria de la aviación. Participa en el diseño, desarrollo, producción, instalación y mantenimiento de componentes aeroespaciales, incluidos los sujetadores.

ISO/TC 20/SC 4 es un comité técnico de ISO que se ocupa específicamente de los sistemas de conexión aeroespaciales. Sus normas proporcionan información detallada sobre diseños y materiales de conexión.

Sujetadores aeroespaciales generales

Algunos tipos de sujetadores para aviones funcionan de la misma manera que los sujetadores de uso general que utilizamos en nuestra vida diaria. Cubriremos esto antes de pasar a los sujetadores especiales diseñados específicamente para la industria aeroespacial.

Pernos de aviones

Los tornillos para aviones son sujetadores con rosca externa que se utilizan para conexiones no permanentes. Ofrecen una excelente fuerza de sujeción y resistencia a cargas dinámicas. En la industria aeroespacial, suelen estar fabricados de acero de alta resistencia o aleaciones de aluminio recubiertos con materiales resistentes a la corrosión.

nueces de avión

Las tuercas de avión son las contrapartes femeninas de los pernos o tuercas. Por tanto, tienen una rosca interna. Las propiedades de sus materiales deben coincidir con las de sus homólogos.

Además, también cuentan con características como autobloqueo y sellado, esenciales para estructuras aeroespaciales que están sujetas a altas vibraciones durante el vuelo.

tornillos para aviones

Los tornillos son los sujetadores más comunes en estructuras aeroespaciales. Al igual que los tornillos, también tienen roscas externas, pero las roscas son más puntiagudas, tienen forma de rebaba y tienen una espiral más alta. En el montaje de aviones se utilizan varias categorías de tornillos con diferentes materiales, revestimientos, cabezas de tornillo y diseños.

Los tornillos de construcción tienen resistencias a la tracción y al corte similares a las de los tornillos y son ideales para aplicaciones de alta resistencia.

Los tornillos para metales también se utilizan en el montaje de aviones. Están disponibles con diferentes formas de cabeza como cabeza redonda, cabeza plana, cabeza avellanada, etc.

Remaches para aviones

Los remaches de avión son estructuras en forma de pasadores que se deforman plásticamente en un extremo para crear una conexión permanente. Se utilizan más comúnmente para unir las láminas metálicas que forman el fuselaje de un avión. Proporcionan un fuerte soporte y son una opción relativamente económica entre los sujetadores aeroespaciales.

Fijaciones especiales para el sector aeroespacial y sus aplicaciones.

Los sujetadores para aviones tienen aplicaciones altamente especializadas y los diseños estándar no son suficientes en muchos casos. Por ello, los ingenieros han desarrollado varios diseños innovadores para hacer frente a este tipo de aplicaciones.

Tornillos ciegos/remaches

Los tornillos ciegos y los remaches ciegos son extremadamente útiles cuando un lado de la conexión es inaccesible. Por lo tanto, a menudo se encuentran en lugares de difícil acceso en los aviones. Ésta es también la razón de la palabra “Ciego” en su nombre.

El sujetador se inserta en el orificio y se aprieta. En el caso de los remaches ciegos, la cabeza del remache se deforma plásticamente para garantizar una fijación estable. Los tornillos ciegos se aprietan en un collar preposicionado que se expande dentro del orificio y mantiene el conjunto en su lugar. Los sujetadores ciegos proporcionan una excelente resistencia y resistencia a las vibraciones.

tornillo de bloqueo

Los pernos de bloqueo, o pernos Huck, como a veces se les llama, son una combinación única de tornillos y remaches. Constan de dos partes, una de las cuales es muy similar a un tornillo normal. En el otro extremo se utilizan collarines especiales que se presionan en las ranuras del eje del tornillo de bloqueo o se aprietan en sus roscas para formar la conexión.

En algunos casos, se mecaniza una sección más débil en el pasador y la parte adicional que sobresale del eje se retira después del montaje.

Los pernos de seguridad son fáciles de instalar y proporcionan una buena fuerza de sujeción. Por lo tanto, son una alternativa más ligera a otros sujetadores aeroespaciales comunes. También se utilizan en el montaje de componentes estructurales en trenes de aterrizaje, conectores de alas, etc.

Bolígrafos Hi-Lok

Los tornillos Hi-Lok son sujetadores de dos partes que constan de un tornillo prisionero y un collar. Su característica distintiva es la capacidad de mantener una precarga constante, lo que se logra soltando parte del pasador a un cierto valor de precarga.

La apariencia uniforme los hace confiables y permite un control de calidad fluido. Además, tienen buena resistencia y durabilidad.

Cerradura de la torcedura

Los turnlocks son sujetadores de aviones innovadores que crean una conexión no permanente. Se utilizan principalmente para proteger puertas, paneles de control y otros componentes similares en fuselajes de aviones.

Su ventaja particular reside en el rápido y sencillo desmontaje de los componentes montados, que se realiza simplemente aflojando el tornillo correspondiente.

Sujetadores adhesivos

Se trata de sujetadores poco convencionales que no requieren perforación. En cambio, se adhieren a superficies utilizando adhesivos aeroespaciales de alto rendimiento y cuentan con anclajes/ganchos para conectar componentes.

No son tan fuertes como los sujetadores mecánicos discutidos anteriormente, pero cumplen su propósito para conexiones de baja intensidad. Sus aplicaciones comunes incluyen la gestión de cables y la unión de chapas metálicas.

Materiales disponibles para sujetadores aeroespaciales

Los sujetadores aeroespaciales deben soportar condiciones operativas extremas y deben poder mantener el rendimiento durante toda su vida útil. Discutimos las propiedades físicas deseadas de los sujetadores aeroespaciales.

Ahora echemos un vistazo a los materiales comúnmente utilizados en su fabricación.

aluminio

Es un material aeroespacial clásico debido a su bajo peso, buena relación resistencia-peso y resistencia a la corrosión.

Las aleaciones de aluminio suelen reforzarse mediante tratamientos térmicos y recubrimientos. Por ejemplo, la serie T6-AI70xx se denomina comúnmente “grado espacial” en la mayoría de las industrias debido a su composición y tratamiento térmico. Los fuselajes de los aviones están fabricados generalmente de aleaciones de aluminio.

acero

A menudo se utilizan diferentes tipos de acero para producir sujetadores. Dan a las conexiones alta resistencia y durabilidad.

Sin embargo, el acero es generalmente más pesado que materiales como el aluminio o el titanio y requiere ciertos tratamientos para hacerlo resistente al calor y la corrosión.

Sin embargo, es sin duda un grupo de materiales popular cuando se trata de fijaciones para aviones.

titanio

Las aleaciones de titanio son más resistentes que el acero pero mucho más ligeras. También tienen buena estabilidad térmica y resistencia a la corrosión.

Estas propiedades lo convierten en una opción ideal para sujetadores. Sin embargo, la única razón que inhibe su uso generalizado es su elevado precio. Por este motivo, sólo se utilizan ocasionalmente como sustitutos de las fijaciones de aluminio y acero para aplicaciones especiales.

ligas especiales

La industria aeroespacial es ampliamente considerada como una de las industrias más innovadoras en términos de desarrollo de productos. Esta reputación se debe en parte a sus importantes contribuciones al avance de la ciencia de los materiales.

Existen numerosas aleaciones especiales que superan a los materiales comentados anteriormente. Tienen mayor resistencia, menor peso, mejor estabilidad térmica y mayor vida útil.

Las aleaciones especiales comunes utilizadas en sujetadores aeroespaciales incluyen níquel y cromo. Inconel, NIMONIC, Waspaloy, Hastelloy, etc. Son algunas de las aleaciones especiales más utilizadas en la actualidad.

Sujetadores aeroespaciales versus aeroespaciales sujetadores comerciales

Aunque los sujetadores aeroespaciales parecen similares a los sujetadores de calidad comercial, son muy superiores en términos de características de rendimiento. Es poco probable que un avión con sujetadores disponibles comercialmente permanezca en el aire más de un minuto.

A continuación se detallan las principales diferencias entre los dos tipos de fijaciones.

material : Los sujetadores utilizados en la industria aeroespacial están hechos de acero de alta calidad, mientras que los sujetadores de calidad comercial generalmente están hechos de acero con bajo a medio carbono.

Resistencia : Los sujetadores de los aviones reciben un tratamiento térmico y tienen una resistencia a la tracción superior a 800 MPa. En comparación, los sujetadores disponibles comercialmente suelen tener menos de 400 MPa.

Propiedades de los materiales : Los elementos de fijación de los aviones se someten a tratamientos especiales para hacerlos más resistentes al calor, la corrosión y las vibraciones.

Autobloqueo : Como los aviones están sujetos a fuertes vibraciones, existe el riesgo de que se suelten las fijaciones. Para evitar esto, la mayoría de las tuercas y tornillos de los aviones tienen un mecanismo de autobloqueo. Por otra parte, los elementos de fijación disponibles comercialmente no suelen ser autoblocantes.

Costo : Debido a las características adicionales, los sujetadores aeroespaciales son comprensiblemente más caros que los sujetadores comerciales.

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Concluyendo

Los sujetadores aeroespaciales son una parte esencial de cualquier avión. Mantienen unidas las distintas partes de la aeronave y garantizan su correcto funcionamiento. En la construcción de aviones se utilizan muchos tipos diferentes de sujetadores y cada uno tiene su propósito específico. Esperamos que esta haya sido una lectura informativa y haya respondido a sus preguntas sobre los sujetadores de aviones.

Preguntas frecuentes

¿De qué material están hechas las cubiertas de las contraventanas?

Las cubiertas deben proteger los sujetadores de condiciones operativas extremas. Por tanto, están fabricados con materiales como óxido negro, cadmio, zinc, níquel y fosfato.

¿Qué acabados superficiales son opcionales para los sujetadores de aviones?

Los elementos de fijación pueden recubrirse para obtener numerosas propiedades. Hay acabados y revestimientos superficiales opcionales para propiedades como anodizado, pintura y galvanizado, que pueden mejorar la resistencia a la corrosión, la resistencia a altas temperaturas, el sellado húmedo y la estética.

¿Qué tolerancias de ajuste de orificios son apropiadas para los sujetadores aeroespaciales?

El rango de tolerancia del agujero depende de muchos factores, como el tipo de sujetador, su material, material de unión, condiciones de trabajo, revestimiento de la superficie, etc. Normalmente se utilizan ajustes holgados para los remaches, mientras que las conexiones atornilladas tienen un ajuste de transición más ajustado.