ES2330186A1 - Aleacion de hierro-niquel-cobalto. - Google Patents
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Abstract
Aleación de hierro-níquel-cobalto. Uso de una aleación de hierro-níquel-cobalto en la construcción de moldes de PFC con (en % en masa) Ni 30 a 35%, Co 3,0 a 6%, Al 0,001 a 0,1%, Mn 0,005 a 0,5%, Si 0,005 a 0,5%, C máx. 0,1%, resto Fe e impurezas condicionadas por la fabricación, presentando la aleación un coeficiente de dilatación térmica medio < 2,0 x 10-6/K en el intervalo de temperaturas de 20 a 200ºC.
Description
Aleación de
hierro-níquel-cobalto.
La invención se refiere al uso de una aleación
de hierro-níquel-cobalto.
Cada vez con más frecuencia se fabrican
elementos de construcción a partir de plásticos reforzados con
fibras de carbono (PFC) también para productos importantes desde el
punto de vista de la seguridad, por ejemplo en la construcción
aeronáutica. Para la producción de este tipo de elementos de
construcción se requieren útiles (moldes) en los que se endurece la
estructura viscosa de resina y fibras de carbono a una temperatura
de aproximadamente 180ºC. En el denominado procedimiento de RTM
(moldeo por transferencia de resina) se colocan los tejidos de
fibras de carbono en el molde, se practica el vacío en el molde, y
a continuación se inyecta la resina en el molde. Una vez endurecido
a aproximadamente 180ºC, el elemento de construcción se extrae del
útil. Como materiales para estos moldes se usan aceros de C o una
aleación con un bajo coeficiente de dilatación (hierro con 36% de
níquel, Ni36) que típicamente presenta un coeficiente de dilatación
térmica medio de 1,6 a 2,5 x 10^{-6} K^{-1}.
\global\parskip0.970000\baselineskip
El uso de estos moldes de RTM acarrea problemas
y un coste considerable, pues el elemento de construcción es
difícil de separar del molde después del endurecimiento y el
elemento de construcción ha de someterse adicionalmente a costosos
procesamientos ulteriores para cumplir los requisitos exigidos
respecto a su función.
La invención se propone por consiguiente el
objetivo de proporcionar para estos moldes una aleación con la que
se puedan superar con facilidad las dificultades mencionadas.
\vskip1.000000\baselineskip
Este objetivo se alcanza mediante el uso de una
aleación de hierro-níquel-cobalto en
la construcción de moldes de PFC, con (en % en masa)
- Ni
- 30 a 35%
- Co
- 3 a 6%
- Al
- 0,001 a 0,1%
- Mn
- 0,005 a 0,5%
- Si
- 0,005 a 0,5%
- C
- máx. 0,1%
resto Fe e impurezas condicionadas por la
fabricación,
presentando la aleación un coeficiente de
dilatación térmica medio < 2,0 x 10^{-6}/K en el intervalo de
temperaturas de 20 a 200ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
De las reivindicaciones subordinadas se
desprenden configuraciones ventajosas del objeto de la
invención.
Dependiendo del campo de aplicación, el
contenido de Ni se puede ajustar de forma que se encuentre en un
intervalo de 32 a 34,5, en caso necesario también de 32,5 a
33,5%.
\vskip1.000000\baselineskip
Una aleación preferida se caracteriza por la
siguiente composición (en % en masa):
- Ni
- 32,5 a 34,5%
- Co
- > 3,0 a 5,5%
- Al
- 0,001 a 0,5%
- Mn
- 0,005 a 0,1%
- Si
- 0,005 a 0,1%
- C
- 0,005 a 0,05%
\global\parskip1.000000\baselineskip
resto Fe e impurezas condicionadas por la
fabricación,
presentando la aleación un coeficiente de
dilatación térmica medio < 1,5 x 10^{-6}/K en el intervalo de
temperaturas de 20 a 200ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Como elementos acompañantes de la aleación que
se ha de usar se pueden prever ventajosamente los elementos
indicados a continuación en los siguientes contenidos máximos:
- Cr
- máx. 0,1%
- Mo
- máx. 0,1%
- Cu
- máx. 0,1%
- Ti
- máx. 0,1%
- Mg
- máx. 0,005%
- B
- máx. 0,005%
- N
- máx. 0,006%
- O
- máx. 0,003%
- S
- máx. 0,005%
- P
- máx. 0,008%
- Ca
- máx. 0,005%
- Zr
- máx. 0,05%.
\vskip1.000000\baselineskip
Otra aleación que se puede usar ventajosamente
se caracteriza por la siguiente composición química (en % en
masa):
- Ni
- 32,5 a 34,5%
- Co
- > 3,5 a < 4,5%
- Mo
- máx. 0,05%
- Cr
- máx. 0,05%
- C
- máx. 0,009%
- Mn
- máx. 0,04%
- Si
- máx. 0,03%
- S
- máx. 0,003%
- N
- máx. 0,004%
- Ti
- máx. 0,01%
- Cu
- máx. 0,05%
- P
- máx. 0,005%
- Al
- 0,001 a 0,05%
- Mg
- máx. 0,0008%
- Ca
- máx. 0,001%
- Zr
- máx. 0,03%
- O
- máx. 0,006%
resto Fe e impurezas condicionadas por la
fabricación,
presentando la aleación un coeficiente de
dilatación térmica medio < 1,3 x 10^{-6}/K en el intervalo de
temperaturas de 20 a 200ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Los moldes se elaboran ventajosamente en forma
de elementos fresados a partir de material macizo conformado en
caliente (forjado o laminado) o colado y a continuación se
recuecen. La aleación también se puede usar en forma de material de
alambre, en especial como material de aportación de soldadura en la
fabricación del molde.
Un caso de aplicación preferido de la aleación
se da en la construcción aeronáutica, en la que la aleación se
puede usar como elemento de construcción moldeado, especialmente
para la fabricación de herrajes de PFC con la tecnología de RTM.
Con los elementos de construcción formados por la aleación
propuesta se pueden fabricar igualmente otros elementos de
construcción aeronáuticos que también se realicen en construcción
ligera de PFC.
Al contrario que en el caso de las aleaciones
basadas en Ni36 usadas hasta ahora, los elementos de construcción
se pueden extraer fácilmente de los moldes formados por esta
aleación puesto que la contracción térmica del molde después del
proceso de endurecimiento es menor. Mediante una construcción
adecuada del molde se puede extraer el elemento de construcción de
manera que cumpla su función sin procesamientos ulteriores.
Por el hecho de que el elemento de construcción
se pueda extraer del molde con mayor facilidad aumenta además la
vida útil del molde puesto que no se han de usar herramientas de
cantos vivos para separar el elemento de construcción del
molde.
En la tabla 1 se exponen ejemplos de
composiciones químicas para las aleaciones de
hierro-níquel-cobalto de acuerdo con
la invención (E1, E2, E3, E4, E5, E6) en comparación con otras
aleaciones de hierro-níquel-cobalto
estudiadas (T1, U1).
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las aleaciones E1-E3 y E6 de
acuerdo con la invención alcanzan unos coeficientes de dilatación
térmica comprendidos en el intervalo de 1,5 a < 2,0 x
10^{-6}/K en el intervalo de temperaturas de 20 a 200ºC.
Las aleaciones E4 y E5 de acuerdo con la
invención alcanzan un coeficiente de dilatación aún más bajo, de
aproximadamente 1,3 x 10^{-6}/K, en el intervalo de temperaturas
de 20 a 200ºC, de manera que con las aleaciones E4 y E5 se ha
logrado una combinación de resistencia incrementada y, al mismo
tiempo, dilatación térmica reducida.
Claims (12)
1. Uso de una aleación de
hierro-níquel-cobalto en la
construcción de moldes de PFC, con (en % en masa)
- Ni
- 32,5 a 34,5%
- Co
- > 3,0 a 5,5%
- Al
- 0,001 a 0,1
- Mn
- 0,005 a 0,1%
- Si
- 0,005 a 0,1%
- C
- 0,005 a 0,05%
resto Fe e impurezas condicionadas por la
fabricación,
presentando la aleación un coeficiente de
dilatación térmica medio < 1,5 x 10^{-6}/K en el intervalo de
temperaturas de 20 a 200ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Uso según la reivindicación 1 con los
siguientes contenidos máximos de elementos acompañantes (en % en
masa)
- Cr
- máx. 0,1%
- Mo
- máx. 0,1%
- Cu
- máx. 0,1%
- Ti
- máx. 0,1%
- Mg
- máx. 0,005%
- B
- máx. 0,005%
- N
- máx. 0,006%
- O
- máx. 0,003%
- S
- máx. 0,005%
- P
- máx. 0,008%
- Ca
- máx. 0,005%
- Zr
- máx. 0,05%.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Uso según la reivindicación 1 ó 2 con la
siguiente composición (en % en masa)
- Ni
- 32,5 a 33,5%
- Co
- > 3,5 a < 4,5%
- Mo
- máx. 0,05%
- Cr
- máx. 0,05%
- C
- máx. 0,009%
- Mn
- máx. 0,04%
- Si
- máx. 0,03%
- S
- máx. 0,003%
- N
- máx. 0,004%
- Ti
- máx. 0,01%
- Cu
- máx. 0,05%
- P
- máx. 0,005%
- Al
- 0,001 a 0,05%
- Mg
- máx. 0,0008%
- Ca
- máx. 0,003%
- Zr
- máx. 0,05%
- O
- máx. 0,005%
resto Fe e impurezas condicionadas por la
fabricación,
presentando la aleación un coeficiente de
dilatación térmica medio < 1,3 x 10^{-6}/K en el intervalo de
temperaturas de 20 a 200ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 3
que, en caso necesario, contiene adicionalmente Nb en cantidades
(en % en masa) de 0,001 a 0,1%.
5. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 4,
en el que se usan semiproductos de gran tamaño en material en forma
de chapa, cinta o tubo.
6. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 4,
en el que se usa alambre, en especial en forma de un material de
aportación de soldadura.
7. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 4
como elemento de construcción moldeado para la fabricación de
elementos de construcción aeronáuticos compuestos por plásticos
reforzados con fibras de carbono.
8. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 4
como elementos forjados.
9. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 4
como elementos de construcción colados.
10. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 8
como elemento de construcción moldeado para la fabricación de
elementos de construcción aeronáuticos compuestos por plásticos
reforzados con fibras de carbono.
11. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 7
como elementos forjados.
12. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 7
como elementos de construcción colados.
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