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Expansión en Frío — BACC 5060 — Vida a Fatiga +300%

Cold
Working

Procesos — Cold Working

Expansión en frío de agujeros de fijación para introducir tensiones de compresión alrededor del taladro. Multiplica la vida a fatiga por al menos 3×. Proceso conforme BACC 5060 para estructuras primarias aeronáuticas.

Normas aplicables

BACC 5060ABP1-4100MIL-HDBK-516

Cómo funciona

Cómo funciona

El cold working — o expansión en frío de taladros — consiste en hacer pasar a través de un taladro de fijación un mandril de diámetro ligeramente superior, creando una deformación plástica radial controlada (típicamente 3% a 6% del diámetro nominal). Esta deformación introduce alrededor del taladro un campo de tensiones residuales de compresión de gran intensidad y gran profundidad (varios milímetros radialmente).

Los bordes del taladro son el lugar clásico de iniciación de las fisuras de fatiga en estructuras aeronáuticas. Al instalar un campo de compresión allí, el cold working retrasa considerablemente la iniciación y la propagación de dichas fisuras: la vida a fatiga se multiplica de 3 a 10 veces según la aleación y el modo de carga. El proceso está normalizado por Boeing (BACC 5060) y adoptado por toda la industria aeronáutica civil.

Coexisten dos técnicas: split sleeve (Fatigue Technology — manguito hendido desechable entre mandril y taladro, calidad superficial preservada) y split mandrel (West Coast Industries — mandril hendido que se abre en el taladro, más rápido en producción).

Aplicaciones típicas

Aplicaciones típicas

Taladros de fijación estructura primaria aeronave

Largueros de ala, cuadernas fuselaje, refuerzos — aplicaciones iniciales del cold working, desarrolladas históricamente para el Boeing 707.

Retornos de mantenimiento — extensión de vida útil

En aeronaves en servicio, el cold working se aplica en visitas programadas para prolongar la vida operacional de taladros críticos.

Reparación tras detección de fisura de fatiga

Stop-hole + cold working: técnica de reparación probada para bloquear la propagación de una fisura iniciada.

Taladros estructuras offshore y ferroviario

Aplicaciones fuera de aeronáutica: plataformas petrolíferas, vagones ferroviarios, puentes de obra civil.

Reparación estructura militar

Aviones de combate, helicópteros — cold working en programas de extensión de vida útil (Service Life Extension).

Manufactura nueva producción en serie

Integración en línea de producción en cadenas aeronáuticas modernas (A350, 787, F-35).

Parámetros por material

Parámetros por material

MaterialTasa de expansiónTécnica preferida
Aluminio 2024-T33,5-4,5%Split sleeve o split mandrel
Aluminio 7075-T63,8-4,5%Split sleeve preferible
Titanio Ti-6Al-4V3,0-3,8%Split sleeve obligatorio
Inox A2862,5-3,2%Split sleeve
Inconel 7182,0-2,8%Split sleeve + lubricación adecuada

La elección de la tasa de expansión depende de la ductilidad del material y del espesor de la pieza. Una tasa demasiado baja no genera tensiones residuales útiles; una tasa demasiado alta inicia fisuras en el borde del taladro. Las tolerancias BACC 5060 son estrechas (±0,3%). En piezas gruesas (> 8 mm), un control de ovalización post-expansión es obligatorio.

Preguntas frecuentes

Preguntas frecuentes

¿El cold working modifica el diámetro final del taladro?+
Sí. La expansión deja un aumento residual del diámetro de aproximadamente 0,5% a 1,5% según la aleación. El dimensionado inicial del taladro integra esta expansión para llegar al diámetro final objetivo — típicamente un ajuste tras el cold working mediante escariado de acabado.
Cold working o shot peening — ¿cuál es la diferencia funcional?+
El cold working apunta específicamente al borde del taladro con una profundidad de tensión de varios milímetros — es el tratamiento más eficaz contra la fatiga iniciada en el borde del taladro. El shot peening trata la superficie global con una profundidad de algunas centenas de micras. Ambos son complementarios: cold working + shot peening puede multiplicar la vida a fatiga por 10.
¿Se puede hacer cold working sobre composite?+
No, el cold working es un proceso sobre metales dúctiles. En ensamblaje metal/composite, el cold working se aplica únicamente a la parte metálica (antes o después del ensamblaje según accesibilidad).
¿Qué controles tras cold working?+
Diámetro final (tolerancia BACC 5060), rectitud/ovalización (en espesores > 5 mm), inspección visual para la ausencia de fisuras iniciadas por superar el umbral de ductilidad, trazabilidad completa operador/lote manguito/herramental.
¿El cold working es aplicable a todos los diámetros?+
Típicamente de 3 mm a 40 mm con herramental estándar. Por encima de 40 mm existen herramentales especiales pero con un ROI que debe estudiarse caso por caso. Por debajo de 3 mm, el shot peening sigue siendo más pertinente.

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