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Aviación

Aviación
Aerospace assembly bench with a clamped titanium and aluminium sheet stack, a stub-length precision drill and a tray of close-tolerance fasteners
Aviación

Accesorios para herramientas aeronáuticas que mantienen el diámetro del agujero al atravesar carbono, titanio y materiales estratificados.

Brocas, herramientas para desbarbar y accesorios especificados según la secuencia estratificada y la clase de tolerancia del agujero.

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Un agujero aeronáutico se evalúa dos veces: una por el diámetro final alcanzado y otra por el daño causado en el material. Una broca que mantiene el diámetro en aluminio puede provocar deslaminación en las últimas capas de un laminado de carbono, y una geometría que funciona fresca en aluminio puede quemar la cara de titanio de una pila estratificada. En esta página se indica qué sustrato, recubrimiento y geometría de punta se especifican para cada secuencia estratificada, así como la base mediante la cual se puede verificar cada selección.

Instantánea del sector

Cuatro variables que determinan el resultado

El trabajo en aviación se define por la combinación de materiales en el orificio, no por el orificio en sí: una única ubicación de fijación puede atravesar laminado de carbono, adhesivo, titanio y aluminio antes de salir. Por lo tanto, las herramientas se seleccionan teniendo en cuenta toda la secuencia, razón por la cual una especificación redactada para un solo material en la pila no será válida para los demás.

Equipo Típico
Unidades de perforación automatizadas y cabezales de perforación orbital, fresadoras de puente para el recorte de paneles, taladros neumáticos manuales con casquillos de avellanado de microparada, pistolas de remachado, apretadores de tuercas con control de par, células robóticas para paneles de ala.
Materiales procesados
Laminado de CFRP, pilas de CFRP y titanio, pilas de CFRP y aluminio, Ti-6Al-4V, aluminio 7075-T6 y 2024-T3, acero inoxidable 15-5PH, A286, Inconel 718, núcleo de panal de aluminio, compuesto de fibra de vidrio.
Normas aplicables
AS9100 para el sistema de calidad bajo el cual se ejecuta el pedido, ANSI B94.11M para la geometría del punto de la broca, NAS 907 e ISO 5855-1 donde los planos lo indican, ISO 286-1 para los ajustes, ISO 1101 para las tolerancias geométricas, ISO 4287 para la textura superficial, ISO 6892-1 para los ensayos de tracción, ASTM E384 para la dureza por microindentación, ASTM E466 para la fatiga axial, ASTM B117 para la prueba de niebla salina, ISO 9712 para el personal de ensayos no destructivos, ASTM E1417 y ASTM E1444 para los ensayos con líquidos penetrantes y con partículas magnéticas.
Modos de fallo observados
Deslaminación y rebabas de expulsión en CFRP, agujeros de mayor tamaño debido a la desviación de la broca, formación de capa alfa en Ti-6Al-4V, desgaste de la cara de incidencia a altas temperaturas de corte, adherencia (galling) en aluminio, desconchado de bordes cuando la punta atraviesa la laminación hacia el titanio, altura de rebaba superior al límite especificado en el plano, error de posición del agujero debido a la flexión (whip) en herramientas de gran longitud.
Desafíos operativos

Tres fallos que generan costes a las líneas de producción

Cada reto describe qué falla y, a continuación, la decisión geométrica o de material que la resuelve.

Reto 1

El CFRP se deslaminará en la salida mientras la broca sigue cortando.

Cuando la punta atraviesa las últimas capas, la fuerza axial de empuje aleja del utensilio el laminado no cortado en lugar de cortarlo por cizallamiento, y las capas se separan. Un orificio deslaminado pero aún dentro del diámetro especificado no pasa la inspección, porque el daño se mide por separado de la tolerancia dimensional; por lo tanto, la consecuencia es una reparación y no una perforación nueva. La falla comienza en el lado de salida, que también es el lado que el operario no puede ver durante la perforación.
Respuesta de Amsuo

Deslaminación en la salida del CFRP → Brocas de carburo sólido con recubrimiento de diamante.

Una película de diamante mantiene su dureza frente a la abrasión de la fibra de carbono mucho más tiempo que un borde sin recubrimiento, por lo que la geometría de corte permanece igual que la rectificada durante toda la serie, en lugar de desgastarse y adoptar otra forma. La geometría del punto está diseñada para mantener baja la fuerza axial en el momento en que la punta se acerca a las capas finales, y las esquinas exteriores están posicionadas de modo que las últimas capas de fibra se corten contra una superficie soportada, en vez de ser empujadas. La misma geometría está disponible con refrigeración interna y con vástago microstop, de modo que la perforación manual utiliza el mismo punto y el mismo diámetro nominal.
Desafío 2

Una sola geometría debe atravesar la fibra de carbono y entrar en titanio a mitad de agujero.

La fibra de carbono es abrasiva y disipa el calor con la viruta de forma lenta, mientras que el titanio es químicamente reactivo y retiene el calor en el borde. Donde una geometría capaz de soportar el laminado encuentra la interfaz metálica, el flanco se desgasta rápidamente; donde el borde se refuerza lo suficiente para mecanizar titanio, tiende a empujar las capas de fibra de carbono en lugar de cortarlas. Utilizar una herramienta hasta el final de su vida útil dentro de una pila también implica que el siguiente agujero se taladre con un borde que ya ha cambiado de tamaño, lo que provoca que un agujero inicialmente dentro de tolerancia se agrande excesivamente y requiera un paso de retoque.
Respuesta de Amsuo

Taladrado de pilas → Brocas con recubrimiento multicapa y biselado de borde definido.

El recubrimiento disipa la temperatura de corte lejos del borde en titanio, de modo que el sustrato no se expone a la temperatura a la que el desgaste lateral se acelera; además, la disposición de las capas sitúa una capa más tenaz debajo de otra más dura para resistir el impacto en la interfaz entre laminado y metal. El radio de desbaste del borde se mantiene en un valor que evita el microdesprendimiento del punto durante la transición entre los dos materiales, y los orificios internos de refrigerante dirigen el fluido hacia el punto, lo cual constituye el método práctico para controlar la temperatura del titanio una vez que el agujero es más profundo que el diámetro de la broca.
Desafío 3

El titanio se quema y el aluminio se agarrota, a dos temperaturas distintas.

En el Ti-6Al-4V, una temperatura en el borde superior de la banda segura provoca un desgaste rápido de la cara de desprendimiento y una capa endurecida, enriquecida con oxígeno, en la pared del orificio, que debe eliminarse antes de instalar el elemento de fijación. En aluminio, la misma herramienta, trabajando a la misma velocidad de avance, acumula material en la cara de ataque y lo transfiere a la pared del orificio, provocando desgarros en la superficie y una reducción del diámetro final del orificio reamado. Dos materiales, dos mecanismos distintos y una sola broca que debe resistir ambos sin necesidad de cambiarla a mitad de proceso.
Respuesta de Amsuo

Aglomeración en aluminio y daño en la pared del orificio en titanio → Herramientas para eliminar rebabas y redondear bordes, adaptadas específicamente al material.

Para el aluminio, la cara de corte se pulimenta y se deja sin recubrimiento, porque un recubrimiento aumenta la fricción contra una pieza blanda y reactiva y se convierte en la superficie a la que se suelda el aluminio. Para el titanio, la pared del agujero se protege controlando la temperatura del borde, en lugar de depender únicamente del recubrimiento; en la práctica, esto significa una banda específica de velocidad de corte y un avance suficientemente alto para mantener el borde fuera del régimen de rozamiento y sobrecalentamiento. El desbarbado sigue la misma lógica que el taladrado, ya que un rebaba eliminada con una geometría inadecuada deja una marca que debe inspeccionarse nuevamente. Ambas familias se rectifican hasta alcanzar una tolerancia h6 en el vástago, según exija el plano, de modo que el ajuste en una carcasa de microtope o en una unidad automatizada sea repetible de herramienta a herramienta.
Macro view of a countersunk hole through a clamped metal stack with a flush fastener head
Familias de productos

Las familias que corresponden a esta aplicación

Drill Bits

Brocas

Taladrado de laminados de CFRP y pilas mixtas

Respuestas: Delaminación de salida y agujeros de mayor diámetro

Norma: ANSI B94.11M

Jobber Length Drill Bits

Brocas de longitud estándar jobber

Trabajo de alcance estándar en piezas detalladas de aluminio y acero

Respuestas: Desviación y rebaba en la salida

Norma: ANSI B94.11M

Multi-Stepped Drill Bits

Brocas de múltiples escalones

Agujeros escalonados para holgura de fijaciones y vástagos

Respuestas: Desgaste escalonado que modifica el perfil del agujero

Miniature Straight Shank Drill Bit

Fresa de vástago recto en miniatura

Perforaciones piloto y trabajos de detalle de pequeño diámetro

Respuestas: Rotura en accesos de gran alcance

Burrs

Fresas

Eliminación de rebabas y suavizado de bordes tras el taladrado

Respuestas: Altura de la rebaba por encima del límite indicado en el plano

Screw Driver Bits

Puntas de destornillador

Apriete de elementos de fijación durante el montaje

Respuestas: Redondeo del extremo de conducción y deslizamiento del destornillador

Norma: DIN 3126-C 6.3 / ISO 1173

Screw Extractors

Extractores de tornillos

Extracción de elementos de fijación dañados sin dañar el orificio

Respuestas: Daño en la pared del orificio durante la extracción

Normas y especificaciones

Los números detrás de las afirmaciones

La tabla indica el parámetro, la norma que lo establece y la razón por la cual la función de calidad de una planta lo verifica.

Parámetro Norma de referencia Lo que la norma establece Por qué el comprador lo verifica
Geometría del punto de perforación ANSI B94.11M Ángulos del punto y la forma de punto dividido para brocas helicoidales El punto determina la fuerza axial, la desviación y el estado del orificio en la salida
Tamaños y vástagos de brocas para aeronaves NAS 907 Tamaños y requisitos dimensionales para brocas de calidad aeronáutica Una herramienta indicada según esta norma en el plano debe fabricarse con base en dicha norma
Requisitos de rosca MJ ISO 5855-1 Requisitos generales para roscas MJ (métricas aeroespaciales) Los elementos de fijación aeroespaciales se especifican según el sistema MJ, no según una rosca métrica general
Ajustes y desviaciones límite ISO 286-1 Sistema ISO de tolerancias para ajustes y límites Las indicaciones de agujeros H8 se interpretan a partir de las mismas tablas por ambas partes
Tolerancias geométricas ISO 1101 Cómo se expresan las tolerancias de forma, orientación, posición y desviación radial Las indicaciones de posición del orificio y concentricidad deben ser medibles del mismo modo
Textura de Superficie ISO 4287 Cómo se definen y expresan los parámetros de rugosidad superficial El acabado de la pared del orificio se evalúa según parámetros definidos
Dureza por microindentación ASTM E384 Método de ensayo de dureza por microindentación Las capas endurecidas, incluidas las regiones de capa alfa, se cuantifican mediante un método especificado
Ensayo de fatiga axial ASTM E466 Ensayo de fatiga axial controlado por fuerza de los materiales Los resultados de fatiga de probetas se comparan según un método de ensayo especificado
Pruebas con sal ASTM B117 Aparato y procedimiento de ensayo de niebla salina Los componentes de acero se comparan según un método de exposición especificado
Pruebas de tracción ISO 6892-1 Método para ensayos de tracción de materiales metálicos La certificación de materiales se interpreta sobre una base común
Personal de ensayos no destructivos ISO 9712 Cualificación y certificación del personal de END Un resultado de END es tan bueno como la cualificación que lo respalda
Inspección con líquidos penetrantes y partículas magnéticas ASTM E1417 / ASTM E1444 Métodos de inspección con líquidos penetrantes y partículas magnéticas Los defectos superficiales se detectan mediante un método definido
Sistema de Calidad AS9100 Requisitos del sistema de gestión de la calidad para el suministro aeroespacial La auditoría del comprador se lleva a cabo sobre el sistema bajo el cual se ejecuta el pedido
Cómo verificamos

Organizado por método, no por una cifra publicada

En el trabajo aeroespacial, el método forma parte de la especificación; por tanto, nuestras comprobaciones se denominan antes de realizarse. Las mediciones dimensionales y geométricas se comparan con el plano y las normas que lo rigen: AS9100 rige el sistema de calidad bajo el cual se ejecuta el pedido; ANSI B94.11M y, cuando el plano lo exige, NAS 907 fijan los requisitos del punto y del vástago; ISO 286-1 define el ajuste; e ISO 1101 define las indicaciones geométricas. El acabado de la pared del orificio, cuando se especifica, se mide según ISO 4287.

Cuando surge una cuestión metalúrgica en una capa endurecida o enriquecida con oxígeno, se examina mediante el método de microindentación ASTM E384. Los resultados de fatiga y corrosión, cuando un programa los exige, se obtienen mediante los métodos de fatiga axial ASTM E466 y de niebla salina ASTM B117, respectivamente; la inspección de defectos superficiales sigue las normas ASTM E1417 y ASTM E1444, con personal calificado según ISO 9712, y las propiedades mecánicas del material se evalúan conforme a ISO 6892-1. La trazabilidad por lote vincula una herramienta entregada con su lote de carburo o acero, y un registro de primer artículo acompaña a cada pieza especial. Cuando una inspección no es aplicable al artículo suministrado —por ejemplo, una prueba con líquidos penetrantes en una herramienta que no presenta la característica correspondiente— lo indicamos expresamente, en lugar de informar una operación que no se realizó. Cualquier información adicional a los registros rutinarios se proporciona bajo solicitud.

Personalización y entrega

Tres niveles de participación, una única secuencia

Los pedidos aeroespaciales avanzan a través de los mismos tres niveles.

Nivel 1 — marca blanca
la etiqueta del comprador se aplica a las herramientas ya calificadas para la secuencia de apilamiento correspondiente, con la geometría sin cambios y el registro de calificación intacto.
Nivel 2: Embalaje y especificación
la geometría permanece sin cambios, mientras que la cantidad por paquete, la identificación de la herramienta y la marcación de trazabilidad se ajustan al sistema del comprador, lo que permite vincular una herramienta con un lote durante una auditoría.
Nivel 3: Basado en muestras y planos
una geometría puntual especial, un escalón, un diámetro piloto o una modificación del vástago se mecanizan a partir de la muestra o el plano del comprador, respaldadas por una revisión de diseño para fabricación y un informe de inspección del primer artículo antes de cotizar cualquier pedido repetido. Independientemente del nivel aplicable, la secuencia sigue el mismo procedimiento. La secuencia de apilamiento, los diámetros y los criterios de aceptación quedan fijados por escrito; se revisa el plano o la muestra; se establece la ruta de rectificado, bruñido y recubrimiento, de modo que cada paso pueda medirse en función de la característica que controla; se inspecciona el primer artículo conforme al plano y al paquete de certificación; y el lote se libera con una marca de trazabilidad que vincula la pieza entregada con su lote. Si una revisión modifica la geometría, la secuencia se reinicia a partir del plano revisado, y al comprador se le notifica en ese momento, no en la fecha de entrega.
PREGUNTAS DEL COMPRADOR

Lo primero que preguntan los equipos de compras

¿Cómo se determina el precio de una herramienta para una secuencia de apilamiento específica?

El precio se cotiza por herramienta, en función de una secuencia y un diámetro específicos, porque el sustrato, el recubrimiento y la geometría de la punta varían según la combinación de materiales en el agujero. Una broca para laminado de carbono y otra para carbono y titanio no pueden tratarse como un solo artículo, y cotizarlas conjuntamente ocultaría sus diferencias. Envíe la secuencia, los diámetros y el criterio de aceptación; la oferta se emitirá sobre esa base.

¿Cuál es la cantidad mínima de pedido para una geometría especial?

Los tamaños estándar se cotizan a partir de una ruta existente, mientras que una geometría especial de punta o un escalón que deba rectificarse por primera vez requiere su propia configuración específica para las etapas de rectificado, afilado y recubrimiento, y se cotiza por separado. En la fase de cotización le indicaremos si una geometría especial determinada puede compartir su configuración con una geometría ya existente o si debe tener una configuración independiente.

¿Podemos calificar muestras mediante nuestras propias pruebas en probetas antes de realizar el pedido?

Sí. Las muestras se suministran según la secuencia de apilamiento y el criterio de aceptación por escrito, de modo que los resultados de las probetas se puedan comparar con los límites que usted establezca, y no con un resumen del proveedor. Indíquenos la configuración de la probeta y el criterio de aprobación, y le cotizaremos la muestra en función de ello.

¿Cuál es el plazo de entrega para un lote de producción?

Los diámetros estándar se liberan tras la aprobación de la muestra, y los especiales siguen una vez finalizados los procesos de rectificado, bruñido y recubrimiento, considerándose este último como una etapa independiente. Cuando un programa depende de una tasa de fabricación, el cronograma de recubrimiento y la inspección de la primera pieza son los dos puntos que deben confirmarse al momento de realizar el pedido, ya que ambos forman parte de la ruta crítica.

¿Qué documentos acompañan al envío?

Cada envío incluye un registro de inspección por lote que cubre el ajuste del vástago, el diámetro y la geometría de la punta según el plano, junto con la certificación de material para el lote de carburo o acero rápido. Los informes de primer artículo, los registros de vida útil y los resultados de deslaminación o altura de rebaba se conservan por familia de herramientas y se proporcionan bajo solicitud.

¿Listo para especificarla?

Envíe la secuencia de apilamiento y el límite de aceptación. Indíquenos la secuencia de materiales, el diámetro y el límite de rebaba o deslaminación indicado en el plano, y le indicaremos qué sustrato, recubrimiento y geometría de punta se especifican para ello — y dónde nuestro rango no cumplirá el límite que usted debe respetar.

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