Duralumin

El duraluminio (también llamado duraluminio , duraluminio , duralum , dural(l)ium o dural ) es el nombre comercial de uno de los primeros tipos de aleaciones de aluminio y cobre endurecibles por envejecimiento . El término es una combinación de Dürener y aluminio . Su uso como nombre comercial está obsoleto. Hoy en día, el término se refiere principalmente a las aleaciones de aluminio y cobre, designadas como la serie 2000 por el sistema internacional de designación de aleaciones (IADS), al igual que las aleaciones 2014 y 2024 utilizadas en la fabricación de fuselajes.

El duraluminio se desarrolló en 1909 en Alemania. El duraluminio es conocido por su resistencia y dureza, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones, especialmente en la industria aeronáutica y aeroespacial. Sin embargo, es susceptible a la corrosión, que se puede mitigar mediante el uso de materiales de duraluminio revestidos con alcalinos.

El duraluminio fue desarrollado por el metalúrgico alemán Alfred Wilm en Dürener Metallwerke AG . En 1903, Wilm descubrió que después del temple , una aleación de aluminio que contenía un 4% de cobre se endurecía si se dejaba a temperatura ambiente durante varios días. Las mejoras posteriores llevaron a la introducción del duraluminio en 1909. ^[1] El nombre se utiliza principalmente en la ciencia popular para describir todo el sistema de aleaciones de Al-Cu , o serie "2000", según se designa a través del sistema internacional de designación de aleaciones creado originalmente en 1970 por la Asociación del Aluminio .

Además del aluminio , los principales materiales del duraluminio son el cobre , el manganeso y el magnesio . Por ejemplo, el duraluminio 2024 se compone de un 91-95 % de aluminio, un 3,8-4,9 % de cobre, un 1,2-1,8 % de magnesio, un 0,3-0,9 % de manganeso, <0,5 % de hierro, <0,5 % de silicio, <0,25 % de zinc, <0,15 % de titanio, <0,10 % de cromo y no más del 0,15 % de otros elementos juntos. ^[2] Aunque la adición de cobre mejora la resistencia, también hace que estas aleaciones sean susceptibles a la corrosión . La resistencia a la corrosión se puede mejorar en gran medida mediante la unión metalúrgica de una capa superficial de aluminio de alta pureza, denominada alclad -duralum. Los materiales Alclad se utilizan comúnmente en la industria aeronáutica hasta el día de hoy. ^{[3] [4]}

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El aluminio aleado con cobre (aleaciones de Al-Cu), que puede endurecerse por precipitación , está designado por el Sistema Internacional de Designación de Aleaciones como la serie 2000. Los usos típicos de las aleaciones de Al-Cu forjadas incluyen: ^[5]

• 2011: Alambres, varillas y barras para productos de máquinas de roscar . Aplicaciones donde se requiere buena maquinabilidad y buena resistencia.
• 2014 : Piezas forjadas, placas y extrusiones de alta resistenciapara accesorios de aeronaves, ruedas y componentes estructurales importantes, tanques y estructuras de cohetes espaciales, bastidores de camiones y componentes de suspensión. Aplicaciones que requieren alta resistencia y dureza, incluido el servicio a temperaturas elevadas.
• 2017 o Avional (Francia): alrededor de 1 % de silicio. ^[6] Buena maquinabilidad. Resistencia aceptable a la corrosión en el aire y propiedades mecánicas. También se denomina AU4G en Francia. Se utiliza para aplicaciones aeronáuticas entre las guerras en Francia e Italia. ^[7] También se utilizó en aplicaciones de carreras de autos a partir de la década de 1960, ^[8] ya que es una aleación tolerante que se puede prensar con un equipo relativamente poco sofisticado.
• 2024 : Estructuras de aeronaves, remaches, herrajes, ruedas de camiones, productos de máquinas de tornillos y otras aplicaciones estructurales.
• 2036: Lámina para paneles de carrocería de automóviles
• 2048: Chapas y láminas en componentes estructurales para aplicaciones aeroespaciales y equipos militares

La literatura científica alemana publicó abiertamente información sobre el duraluminio, su composición y tratamiento térmico, antes del estallido de la Primera Guerra Mundial en 1914. A pesar de esto, el uso de la aleación fuera de Alemania no ocurrió hasta después de que terminaron los combates en 1918. Los informes de uso alemán durante la Primera Guerra Mundial, incluso en revistas técnicas como Flight , aún podían identificar erróneamente su componente de aleación clave como magnesio en lugar de cobre. ^[9] Los ingenieros en el Reino Unido mostraron poco interés en el duraluminio hasta después de la guerra. ^[10]

El primer intento conocido de utilizar duraluminio para la estructura de un avión más pesado que el aire se produjo en 1916, cuando Hugo Junkers introdujo por primera vez su uso en el fuselaje del Junkers J 3 , un "demostrador tecnológico" monomotor que marcó el primer uso del revestimiento corrugado de duraluminio, marca registrada de Junkers. La empresa Junkers completó solo las alas cubiertas y el armazón tubular del fuselaje del J 3 antes de abandonar su desarrollo. El sesquiplano blindado Junkers JI de 1917, ligeramente posterior y designado únicamente por IdFlieg , conocido por la fábrica como Junkers J 4, tenía sus alas y estabilizador horizontal totalmente metálicos fabricados de la misma manera que las alas del J 3, al igual que el diseño experimental y en condiciones de volar del caza monoplaza Junkers J 7 , que dio lugar al caza monoplano de ala baja Junkers DI , introduciendo la tecnología de estructuras de aeronaves totalmente de duraluminio en la aviación militar alemana en 1918.

Su primer uso en fuselajes aerostáticos se produjo en los armazones rígidos de dirigibles , incluyendo finalmente todos los de la era de los "Grandes Dirigibles" de los años 1920 y 1930: el R100 construido por los británicos , los zepelines de pasajeros alemanes LZ 127 Graf Zeppelin , LZ 129 Hindenburg , LZ 130 Graf Zeppelin II , y los dirigibles de la Armada estadounidense USS Los Angeles (ZR-3, ex-LZ 126) , USS Akron (ZRS-4) y USS Macon (ZRS-5) . ^{[11] [12]}

El duraluminio se utilizó para fabricar componentes y cuadros de bicicletas desde la década de 1930 hasta la de 1990. Varias empresas de Saint-Étienne, Francia, se destacaron por su adopción temprana e innovadora del duraluminio: en 1932, Verot et Perrin desarrolló los primeros brazos de cigüeñal de aleación ligera; en 1934, Haubtmann lanzó un juego de bielas completo; a partir de 1935, varias empresas fabricaron ruedas libres, descarriladores , pedales, frenos y manillares de duraluminio.

Los cuadros completos siguieron rápidamente, incluidos los fabricados por: Mercier (y Aviac y otros licenciatarios) con su popular familia de modelos Meca Dural, los hermanos Pelissier y sus modelos La Perle aptos para carreras, y Nicolas Barra y sus exquisitas creaciones “Barralumin” de mediados del siglo XX. Otros nombres que también aparecen aquí incluyen: Pierre Caminade, con sus hermosas creaciones Caminargent y sus exóticos tubos octogonales, y también Gnome et Rhône , con su profunda herencia como fabricante de motores de aviación que también se diversificó en motocicletas, velomotores y bicicletas después de la Segunda Guerra Mundial.

Mitsubishi Heavy Industries , a la que se le prohibió producir aviones durante la ocupación estadounidense de Japón, fabricó la bicicleta "cross" a partir de duraluminio sobrante de la guerra en 1946. La "cross" fue diseñada por Kiro Honjo , un ex diseñador de aviones responsable del Mitsubishi G4M . ^[13]

El uso del duraluminio en la fabricación de bicicletas se fue reduciendo en los años 1970 y 1980. No obstante, Vitus lanzó el venerable cuadro “979” en 1979, un modelo “Duralinox” que se convirtió instantáneamente en un clásico entre los ciclistas. El Vitus 979 fue el primer cuadro de aluminio de producción cuyos tubos de pared delgada 5083/5086 se ajustaban por deslizamiento y luego se pegaban entre sí utilizando una resina epoxi activada por calor seco. El resultado fue un cuadro extremadamente ligero pero muy duradero. La producción del Vitus 979 continuó hasta 1992. ^[14]

En 2011, BBS Automotive fabricó la RI-D, la primera rueda de automóvil de producción del mundo fabricada con duraluminio. ^[15] Desde entonces, la empresa también ha fabricado otras ruedas de duraluminio, como la RZ-D. ^[16]