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Las aleaciones de Hiduminio o aleaciones RR son una serie de aleaciones de aluminio de alta resistencia y alta temperatura , desarrolladas para uso aeronáutico por Rolls-Royce ("RR") antes de la Segunda Guerra Mundial . [1] Fueron fabricadas y luego desarrolladas por High Duty Alloys Ltd. [1] El nombre Hi - Du -Minium se deriva del de aleaciones de aluminio de alta resistencia .
La primera de estas aleaciones de Hiduminio se denominó 'RR50' . [1] Esta aleación se desarrolló primero para pistones de carreras de autos , [2] y solo más tarde se adoptó para su uso en motores de aeronaves . Fue un desarrollo de la anterior aleación Y , la primera de las aleaciones ligeras de aluminio que contienen níquel . [3] Estas aleaciones son uno de los tres grupos principales de aleaciones de aluminio de alta resistencia, las aleaciones de níquel-aluminio tienen la ventaja de retener la resistencia a altas temperaturas, lo que las hace particularmente útiles para pistones .
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En 1929, estas aleaciones ya tenían un uso limitado en el sector aeronáutico, y se utilizaron en el motor Rolls-Royce R , que triunfó en las carreras de hidroaviones del Trofeo Schneider . Rápidamente se extendieron a otros fabricantes y, en 1931, ABC las adoptó para su motor Hornet . [4] La aleación RR50 se utilizó para el cárter y la RR53 para los pistones.
Su primer uso en producción en masa fue en el sedán Armstrong Siddeley Special de 1933. [2] Armstrong Siddeley ya tenía experiencia con la aleación y una inversión financiera en su fabricante gracias a su negocio de motores de aviación.
Las ventajas de estas aleaciones fueron reconocidas en todo el mundo. Cuando se utilizaron 576 pistones de la aleación Hiduminium RR59 para el vuelo transatlántico del mariscal italiano Balbo , [5] High Duty Alloys lo utilizó en su propia publicidad. [6]
High Duty Alloys Ltd. fue fundada en Farnham Road , Slough en 1927, [7] por el coronel WC Devereux . [8]
La empresa comenzó a partir de las ruinas del constructor de motores de aviación de la Primera Guerra Mundial , Peter Hooker Limited de Walthamstow . [9] Hooker construyó bajo licencia el motor Gnôme , entre otras cosas, y para los motores de aviación eligió ser conocido como The British Gnôme and Le Rhône Engine Co. [10] Se habían convertido en expertos en el trabajo de aleación Y. [11] La reducción de la demanda de posguerra y la abundante oferta de motores excedentes de guerra hicieron que los tiempos fueran difíciles para todos los fabricantes de motores y componentes. Después de comprarlo a principios de 1920 , BSA revisó sus operaciones y decidió que Hooker's debía liquidarse. Después de algunos años de liquidación voluntaria , las operaciones de Hooker's terminaron a fines de 1927 cuando se vendieron sus talleres.
Por aquella época se recibió un pedido importante de varios miles de pistones para el motor Jaguar de Armstrong Siddeley . Armstrong Siddeley no tenía otra fuente capaz de conseguir estos pistones, por lo que WC Devereux, director de fábrica de Hooker, propuso crear una nueva empresa para completar este pedido. John Siddeley prestó el dinero para volver a comprar el equipo necesario y volver a emplear a parte del personal de Hooker. [9] Como los edificios ya se habían vendido, la nueva empresa encontró instalaciones en Slough .
La demanda de Rolls-Royce condujo posteriormente a la expansión de la fábrica a Redditch . Estos materiales eran tan cruciales para la producción aeronáutica que, con el estallido de la Segunda Guerra Mundial, se estableció una fábrica paralela en la zona remota de Cumberland (hoy Cumbria ), en Distington , cerca de Whitehaven . [7]
Además de producir lingotes de aleación en bruto, la fabricación incluía los procesos iniciales de forjado o fundición. El mecanizado de acabado lo realizaba el cliente. El hiduminio tuvo tanto éxito que durante la Segunda Guerra Mundial lo utilizaban todos los principales fabricantes de motores de aviación británicos.
En 1934, la Reynolds Tube Co. comenzó la producción de componentes estructurales extruidos para fuselajes, utilizando la aleación RR56 suministrada por High Duty Alloys. Se construyó una nueva planta especialmente diseñada en sus obras en Tyseley , Birmingham . [12] Con el tiempo, la empresa Reynolds de posguerra, ya conocida por sus tubos de acero para cuadros de bicicleta , intentaría sobrevivir en el mercado en tiempos de paz suministrando componentes de aleación de Hiduminium para bielas y frenos de bicicleta de aluminio de alta gama . [13]
El impulsor (compresor) y la carcasa del compresor del motor a reacción Power Jets WU de 1937 se fabricaron con RR.56 y RR.55 respectivamente. En el posterior Power Jets W.1, el material del compresor se cambió a RR.59. [14] En 1943, el de Havilland Goblin , el primer motor a reacción de producción británico que se construyó en grandes cantidades, estaba en desarrollo. El compresor centrífugo para este comenzó siendo un "queso" de 500 libras de RR.50, la forja más grande hecha de él. Después del mecanizado, estos se redujeron a 109 libras. El tamaño de esta forja era tan grande que las tasas de enfriamiento en su centro afectaron las propiedades metalúrgicas de la aleación; Devereux recomendó la reducción del contenido de silicio por debajo del 0,25% y esta aleación RR.50 con bajo contenido de silicio se utilizó en toda la producción del Goblin.
Las 1.600 antorchas para los Juegos Olímpicos de Londres de 1948 fueron fundidas por la empresa. [15]
Las aleaciones de duraluminio ya habían demostrado ser aleaciones de aluminio de alta resistencia. La virtud de la aleación Y era su capacidad de mantener una alta resistencia a altas temperaturas. Las aleaciones RR fueron desarrolladas por Hall & Bradbury en Rolls-Royce, [3] en parte para simplificar la fabricación de componentes que las utilizaban. Se utilizó un proceso de tratamiento térmico deliberado de múltiples pasos para controlar sus propiedades físicas.
En términos de composición, la aleación Y contiene típicamente un 4% de cobre y un 2% de níquel. Las aleaciones RR reducen cada uno de estos a la mitad, al 2% y al 1%, y se introduce un 1% de hierro.
Ejemplo de composición:
Al igual que muchas de las aleaciones de aluminio, la aleación Y se endurece espontáneamente a temperaturas normales después del tratamiento térmico de solución . Por el contrario, las aleaciones RR permanecen blandas después, hasta que se tratan térmicamente deliberadamente de nuevo mediante endurecimiento por precipitación para el envejecimiento artificial. [3] Esto simplifica su mecanizado en estado blando, en particular cuando las piezas en bruto las fabrica un subcontratista y deben enviarse a otro sitio antes del mecanizado. Para RR56, el tratamiento de solución consiste en templar a 530 °C y el envejecimiento se lleva a cabo a 175 °C. [3] Para RR50, se puede omitir el tratamiento de solución y llevar el metal directamente al endurecimiento por precipitación (155 °C-170 °C). [16]
Después del tratamiento de disolución, la resistencia a la tracción de la aleación aumenta, pero su módulo de Young disminuye. La segunda etapa de envejecimiento artificial aumenta ligeramente la resistencia, pero también restaura o mejora el módulo. [17]
Se produjo una gama de aleaciones en el rango RR50. [18] Estas se podían trabajar mediante fundición o forja, pero no estaban destinadas al laminado como láminas ni al mecanizado general a partir de barras .
El número de aleaciones se amplió para admitir una variedad de aplicaciones y técnicas de procesamiento. En el Salón Aeronáutico de París de 1953, High Duty Alloys mostró no menos de ocho aleaciones RR de Hiduminium diferentes: 20, 50, 56, 58, 66, 77, 80, 90. [20] También se mostraron compresores de turbinas de gas y álabes de turbinas en Hiduminium, y una gama de sus productos en la serie de aleaciones Magnuminium.
El RR58, también conocido como aluminio 2618, que comprende 2,5 de cobre, 1,5 de magnesio, 1,0 de hierro, 1,2 de níquel, 0,2 de silicio, 0,1 de titanio y el resto de aluminio, y originalmente destinado a las palas del compresor de los motores a reacción , se utilizó como material estructural principal para el fuselaje del Concorde , suministrado por High Duty Alloys, también era conocido como AU2GN para el lado francés del proyecto. [21]
Posteriormente se utilizaron aleaciones, como la RR66, para la fabricación de chapas, donde se necesitaba una alta resistencia en una aleación capaz de ser trabajada mediante embutición profunda . [22] Esto se volvió cada vez más importante con los aviones a reacción más rápidos de la posguerra, ya que cuestiones como la compresibilidad transónica cobraron importancia. Ahora era necesario que el material de recubrimiento de un avión fuera fuerte, no solo el larguero o el armazón debajo.
La RR350, una aleación de alta temperatura moldeable en arena, se utilizó en el motor a reacción General Electric YJ93 y también se utilizó en el General Electric GE4 destinado al proyecto estadounidense Boeing 2707 SST , posteriormente cancelado. [23]