Duraluminio

Duraluminioa kobrea, manganesoa, magnesioa eta silizioa duen aluminiozko aleazioa da. Aluminio-kobre aleazioen familiakoak dira (1998)^[1].

Badirudienaren kontra, duralumino izena ez dator «aluminio gogorretik», Düren-etik baizik, 1909an Alfred Wilm-ek aleazio hori, lehen aldiz, fabrikatu zuen Alemaniako hiritik^[2].

Gaur egun, terminoak aluminio eta kobre aleazioei egiten die erreferentzia, nagusiki; Nazioarteko Aleazioen Izendapen Sistemak (IADS) 2000 serie gisa izendatzn ditu, hegazkinen fuselaje- fabrikazioan erabilitako 2014 eta 2024 aleazioei bezala.

Giro-tenperaturan, erresistentzia mekaniko handia du, baina korrosioarekiko erresistentzia, soldagarritasuna eta anodizaziorako egokitasuna baxuak dira. Hegazkin eta automobilgintzan erabiltzen dira. 450 MPa inguruko muga elastikoa du, konposizioaren eta tenplearen arabera aldatzen den balioa^[1].

1906an, Alfred Wilm alemaniarrak landutako lehen aleazio soila garatu zuen aluminiozko aleazioen indarra areagotzeko ikerketaren barruan^[3]. Bere aurkikuntza aleazioen gogortasuna handitzea izan zen, altzairuaren ekoizpenean indarra handitzeko erabiltzen diren metodoak aluminiozko aleazio batera transferituz. Hoztu eta egun gutxira, utzitako aleazio-laginek indar handiagoa erakusten zutela ikusi zen. Azpiko printzipioa, prezipitazio gogortze deritzo.

Material berria, 1909tik, Düren metalurgiak ekoitzi zuen, eta Duralumin izena eta antzeko batzuk (DURAL) marka erregistratu gisa babestuta daude. Wilmen aluminio aleazioak, ehuneko 3,5 eta 5,5 kobrea, ehuneko 0,5 eta 0,8 magnesioa eta ehuneko 0,6 manganesoa du, baita ehuneko 1 arteko silizioa eta ehuneko 1,2 burdina ere patente baterako erregistratu da. Izena latinezko durus «gogor» hitzetik dator (edo hobeto: «iraunkorra», etengabea, erresistentea zentzuan), nahiz eta literaturan, batzuetan, Dürengo lantokiarekin eta aleazioko osagai nagusiarekin (aluminioarekin) lotura egin. Gaur egun, aleazio konparagarri ugari daude fabrikatzailearen izena aleazio izendapenari gehitu zaizkionak.

Aluminioaz gain, duraluminoaren material nagusiak kobrea, manganesoa eta magnesioa dira. Esate baterako, Duraluminium 2024 % 91-95 aluminioz, % 3,8-4,9 kobrez, % 1,2-1,8 magnesioz, % 0,3-0,9 manganesoz, <0,5 % burdina, <0,5 % silizioz, <0,25 % zink, <0,15 % titanioz osatuta dago, <% 0,10 kromoa eta beste elementuen % 0,15 baino gehiago elkarrekin batera^[4]

Kobrea gehitzeak indarra hobetzen badu ere, aleazio horiek korrosioa jasan dezakete. Korrosioarekiko erresistentzia asko hobetu daiteke purutasun handiko aluminiozko gainazaleko geruza baten metalurgia-loturaren bidez, alclad-duralum izenekoa. Alclad materialak hegazkin industrian erabiltzen dira gaur egun^[5][6]

Kobrea gehitzeak indarra hobetzen badu ere, aleazio horiek korrosioa jasan dezakete. Xafla produktuetarako, korrosioarekiko erresistentzia asko hobetu daiteke purutasun handiko aluminiozko gainazal-geruza bat batuz metalurgia-loturaren bidez. Xafla horiei alclad deitzen zaie, eta hegazkingintzan erabili ohi dira^[7][8].

Kobrearekin aleatutako aluminioa (Al-Cu aleazioak), prezipitazioaren bidez gogortu daitekeena, Nazioarteko Aleazioen Izendapen Sistemak 2000 serie gisa izendatzen du. Aluminioaren artean, gehien erabiltzen den aleazioetako bat da, ordura arte altzairuetarako gordetako aplikazioak erabiltzea ahalbidetzen dituena, Al-Cu aleazio forjatuen erabilera tipikoen artean hauek daude^[1]:

• Torlojuak.
• Automozioa.
• Putz-moldeak.
• Mosketoiak.
• Estanpazioak.
• Tresnak.

Materialaren propietate hobeak direla eta, altzairua aluminiozko aleazio batekin ordezkatzea abiazio eta armen teknologian esanguratsua izan zen lehenik. Aurreragoko aleazioak, hala nola zink-aluminio aleazioak, tentsio-korrosioaren pitzaduraren menpe zeuden nabarmen, eta ez zuten behar zen indar adina lortzen^[9][10].

Masiboki ekoitzitako lehen hegazkina Duraluminoaren erabilera zabala egin zuen, I. Mundu Gerrako Junkers JI sesquiplano blindatua. Duraluminioari, bere osaerari eta tratamendu termikoei buruzko informazioa, Alemaniako literatura zientifikoak argi eta garbi argitaratu zuen, 1914an Lehen Mundu Gerra hasi baino lehen. Hala ere, aleazioa Alemaniatik kanpo erabiltzea ez zen gertatu 1918an borrokak amaitu arte. Lehen Mundu Gerran Alemaniako erabilerari buruzko txostenek, hala nola Flight bezalako aldizkari teknikoetan ere, oker, bere aleazio-osagai nagusia kobrearen ordez magnesio gisa identifika zezaketen^[11]. Erresuma Batuko ingeniariek duraluminoarekiko interes gutxi erakutsi zuten gerra ostera arte^[12].

Airea baino astunagoa den hegazkinerako duraluminioa erabiltzeko saiakerarik zaharrena 1916an gertatu zen; Hugo Junkers-ek Junkers J 3-hegazkinean erabili zuen lehen aldiz, motor bakarreko monoplanoaren «erakustatzaile teknologika» bezala erabili zuenean, zeinean Junkers markako duraluminiozko estaldura korrugatua erabili baitzuen. Junkers konpainiak estalitako hegalak eta J 3-ren fuselaje tubular-markoa soilik osatu zituen garapena utzi aurretik. Apur bat beranduagoko Junkers JI sesquiplano blindatua, 1917ko IdFliegek bezala izendatua eta fabrikan Junkers J 4 izenez ezagutzen zena, erabat metalezko hegoak zituen, eta egonkortzaile horizontala J 3aren hegoen modu berean egin zituen. Gero, osorik duraluminiozkoa zen Junkers J 7 etorri zen, eserleku bakarreko ehiza-egazkina, diseinu esperimental eta aerodinamikoa zuena; horrek Junkers DI hego baxuko ehiza monoplanoa ekarri zuen, 1918an Alemaniako hegazkin militarrean osorik duraluminiozko egitura-teknologia sartu zuena hegazkinetan.

Bere lehen erabilera hegazkin aerostatoetan zurrunezko koadroetan izan zen, zeinak, azkenean, 1920ko eta 1930eko hamarkadetako «Aerostato Nagusia» aroko guztiak barne hartzen zituen: britainiarrek eraikitako R-100; Alemaniako Graf Zeppelin LZ 127, LZ 129 Hindenburg, LZ 130 Graf Zeppelin, eta Estatu Batuetako Armadako aerostatoak USS Los Angeles (ZR-3), USS Akron (ZRS-4) eta USS Macon (ZRS-5)^[9][10].

Duraluminioa bizikletaren osagaiak eta markoak egiteko erabili zen 1930etik 1990era arte. Saint-Étienne-ko (Frantzia) hainbat enpresa duraluminoaren adopzio goiztiar eta berritzaileagatik nabarmendu ziren: 1932an, Verot et Perrin-ek aleazio arineko lehenengo biela garatu zuten; 1934an, Haubtmann-ek biela multzo oso bat kaleratu zuen; 1935ean hasita, hainbat konpainiak gurpil libreak, aldagailuak, pedalak, balaztak eta eskulekuak fabrikatu zituzten duraluminioz.

Azkar etorri ziren marko multzo osoak, besteak beste: Mercier (eta Aviac eta beste lizentziadun batzuk) Meca Dural modelo-familia ezagunarekin; Pelissier anaiek La Perle modeloekin lasterketa bat merezi dutenak, eta Nicolas Barra eta bere XX. mende erdi dotorearekin. Hemen agertu daitezkeen beste izen batzuk hauek izan dira: Pierre Caminade, bere Caminargent sorkuntza ederrekin eta tutu oktogonal exotikoekin, eta baita Gnome et Rhône ere, hegazkin-motorren fabrikatzaile gisa duen ondare sakonarekin, zeina, geroago, II Mundu Gerraren ondoren, motozikleta, ziklomotor eta bizikletetan ere dibertsifikatu zen^[13].

Mitsubishi Heavy Industries-ek, Japoniako Estatu Batuetako okupazioan hegazkinak ekoiztea debekatuta, «crossover» bizikleta egin zuen 1946an, gerran sobratutako duraluminioarekin. «Gurutzea» Kiro Honjok diseinatu zuen, Mitsubishi G4M-ren hegazkin diseinatzaile ohiak^[13].

Bizikleten fabrikazioan, duraluminoaren erabilera 1970eko eta 1980ko hamarkadetan desagertu zen. Hala ere, Vitus bizikleta konpainiak 1979an «979» «Duralinox» modeloko marko agurgarria kaleratu zuen, txirrindularien artean berehalako klasiko bihurtu zena. Vitus 979 ekoiztu zen aluminiozko lehenengo marko multzoa izan zen, horma meheko 5083/5086 hodiak irristatu eta gero beroarekin aktibatutako epoxi lehor batekin itsatsi zena. Emaitza oso marko arina, baina oso iraunkorra izan zen. Vitus 979 ekoizpena 1992ra arte jarraitu zuen^[14].

Bero tratamendua baino lehen, aleazioa harikorra eta moldagarria da. Bero tratamenduaren ondoren, aluminioaren eta magnesioaren arteko erreakzioak gogortasuna eta trakzio-erresistentzia handitzea eragiten du^[1].

Duraluminoak erresistentzia mekaniko handia du giro-tenperaturan; hala ere, oxidazio erresistentzia, soldagarritasuna eta anodizaziorako egokitasuna eskasak dira. Aeronautikako eta automobilgintzan erabiltzen dira.

• 2011 Torloju-makinen produktuetarako: alanbre, haga eta barra . Mekanizazio ona eta erresistentzia ona behar diren aplikazioak.
• 2014 Hegazkinen osagarrietarako: gurpiletarako eta egitura-osagai nagusietarako forjadura, plaka eta estrusio astunak, tankeak eta espazio-erresistentzia-egitura, kamioi-markoa eta esekidura-osagaiak. Erresistentzia eta gogortasun handia behar duten aplikazioak, tenperatura altuetan zerbitzua barne.
• 2017 o Avional (Frantzia): % 1 inguru Si. Mekanizazio ona; korrosioarekiko erresistentzia onargarria airean eta propietate mekanikoetan. Frantzian AU4G ere deitzen zaio. Frantziako eta Italiako gerra-arteko hegazkinen aplikazioetarako erabiltzen da^[15]. 1960ko hamarkadan hasitako motor-lasterketetan ere erabili zen, aleazio barkatzailea baita, nahiko sofistikatu gabeko ekipamenduarekin troquela daitekeena.
• 2024 Hegazkinen egiturak, errematxeak, hardwarea, kamioien gurpilak, torloju-makinen produktuak eta egiturazko beste aplikazio batzuk.
• 2036 Karrozeria paneletarako xafla.
• 2048: Aplikazio aeroespazialetarako eta ekipamendu militarretarako egitura-osagaietako xafla eta plaka.

Oharra: Zenbakiek Duralumino aleazioa adierazten dute, serie desberdinak bereiz daitezke dituzten aleazio proportzio eta horiek lortzeko erabilitako tratamendu termiko edo bestelako motaren arabera.

Ezaugarri eta trakzioarekiko erresistentzia oso altuak dituen aleazioa da, eta erresistentzia mekaniko oso handia giro-tenperaturan^[1]; aldiz, korrosioarekiko erresistentzia, soldagarritasuna eta anodizaziorako egokitasuna baxuak dira. Aeronautikako^[16] eta automobilgintzan erabiltzen dira.

• Mekanizazio ona.
• Urraduraren aurkako erresistentzia gutxi.
• Korrosioarekiko erresistentzia txikia.

• Paul Krais: Werkstoffe. Band 2, A. Barth, Leipzig 1921, S. 517–518.
• Eintrag zu Duralumin. Hemen: Rompp Online. Georg Thieme Verlag, 2 ordua. 2015eko urtarrila.
• A. von Zeerleder: Technologie der Leichtmetalle. Rascher, Zurich 1947.
• Stephan Hase. Gießerei-Lexikon. 19. Bultzada. Schiele und Schön, Berlin 2007, ISBN 978-3-7949-0753-3, ikus: Duraluminioa.