L'industrie aérospatiale est l'une des industries les plus complexes et les plus critiques, où des mesures de qualité rigoureuses sont prises lors de la fabrication des composants. En effet, la sécurité des passagers et des avions dépend de la précision des composants.
Même un petit écart peut entraîner une défaillance catastrophique. Les enjeux sont donc élevés et les tolérances d'usinage sont strictes pour garantir que chaque pièce fabriquée s'adapte parfaitement et fonctionne bien.
Lisez cet article pour en savoir plus sur les exigences de précision et les normes suivies dans la fabrication de composants aérospatiaux.
Exigences de précision dans l'usinage CNC aéronautique
Les composants aérospatiaux fonctionnent dans des conditions extrêmes, telles que des pressions élevées, une chaleur intense et des forces de contrainte élevées. C'est pourquoi chaque composant doit être fabriqué avec la plus grande précision pour fonctionner sans problème dans des environnements aussi critiques.
Exigences de précision pour différentes pièces aérospatiales
Les tolérances et les exigences de précision varient entre ±0.005 et ±0.0001″ selon les composants aérospatiaux.
Celui de l'avion les composants structuraux, y compris les cadres de fuselage, les longerons d'aile et l'assemblage de la queue, sont soumis à une charge élevée pendant le fonctionnement. De plus, ils sont un assemblage de plusieurs composants qui nécessitent une grande précision pour fusionner. Pour de tels composants, les niveaux de tolérance sont de ±0.005 à ±0.002″.
Composants du moteur Les pales et les rotors de turbines, par exemple, requièrent des tolérances très strictes, souvent de l'ordre de ±0.0001". Étant donné que ces pièces fonctionnent à des vitesses et à des températures élevées, tout écart peut entraîner des inefficacités ou des pannes dangereuses.
Avions gouvernes (tels que les volets, les ailerons et les gouvernes de profondeur) gèrent la stabilité aérodynamique de l'avion. La précision est ici aussi essentielle pour la réactivité et le contrôle. Leurs niveaux de tolérance vont jusqu'à ±0.002".
Exigences de finition de surface
Dans les composants aérospatiaux, 8 µin Ra est la finition de surface standard. Cependant, pour certains composants rotatifs critiques des machines aérodynamiques, elle peut être aussi basse que 0.25 µin Ra.
Rôle des opérations d'usinage CNC dans les exigences de précision
Chaque composant aéronautique est produit par une opération ou une série d'opérations d'usinage. La précision de chaque opération est limitée et se reflète dans les tolérances finales des pièces.
Fraisage CNC de précision
Source : BoyinCNC
fraisage CNC est utilisée pour les pièces complexes avec des caractéristiques détaillées, telles que les composants de la cellule, les supports et les boîtiers. Les fraiseuses sont polyvalentes et capables de traiter des composants de grande et de petite taille.
Les fraiseuses multiaxes avancées (3 axes, 4 axes et 5 axes) offrent une précision extrême, avec des tolérances aussi strictes que ±0.0001". Dans ces machines, l'outil de coupe peut se déplacer et couper à différents angles et positions, réalisant des géométries complexes avec un minimum d'erreurs.
Tournage CNC
Source : Dekmake
Tournage CNC L'usinage par enlèvement de copeaux est principalement utilisé pour les pièces cylindriques et symétriques telles que les arbres, les composants du train d'atterrissage et les cylindres de moteur. Dans cette opération d'usinage, la pièce tourne tandis qu'un outil de coupe la façonne. Les centres de tournage CNC, en particulier les centres de tournage multi-axes, peuvent atteindre des tolérances aussi serrées que ±0.005″.
Usinage par électroérosion à fil
L'électroérosion à fil utilise un fil chargé électriquement pour couper le matériau avec une précision extrême. Elle est utilisée pour usiner des métaux difficiles à usiner (tungstène) et créer des géométries internes complexes qui peuvent ne pas être réalisables avec le fraisage.
Les aubes de turbine, les buses d'injecteurs de carburant et les composants du mécanisme de commande sont fabriqués par électroérosion. Il est courant que les électroérosions à fil produisent des pièces avec une précision allant jusqu'à 0.0001".
Découpe laser
Techniques de finition de surface pour composants aérospatiaux
Bien que les machines CNC jouent un rôle dans la réalisation de pièces précises, les tolérances fines dépendent principalement de la finition de surface finale. Pour affiner et lisser les pièces usinées, les techniques de finition de surface suivantes sont très populaires :
Anodisation
L'anodisation est un procédé électrochimique qui transforme la surface métallique en une finition d'oxyde anodique durable. Elle est essentiellement réalisée sur des pièces en aluminium pour les colorer et améliorer leur résistance à l'usure. Parmi les pièces, les supports et les boîtiers sont généralement anodisés.
Revêtement poudre
Le revêtement par poudre est un procédé de finition au cours duquel une poudre sèche est appliquée électrostatiquement sur une surface, puis durcie à chaud. Cela crée une couche dure et protectrice à la fois esthétique et durable.
Revêtement HVOF
Le revêtement HVOF (High-Velocity Oxygen Fuel) consiste à pulvériser un matériau fondu ou semi-fondu sur un substrat à grande vitesse à l'aide d'un processus de combustion. Il en résulte des revêtements denses avec une excellente adhérence. Il est couramment utilisé sur les aubes de turbine des moteurs aéronautiques.
Electroplating
La galvanoplastie est un procédé qui utilise le courant électrique pour déposer une couche de métal sur un substrat. Les finitions courantes comprennent le nickelage pour la résistance à la corrosion, le chromage pour la brillance et la durabilité, et le placage à l'or pour les composants électriques. Les fixations et les connecteurs des systèmes aérospatiaux sont généralement galvanisés.
Aperçu des normes de fabrication aérospatiale
La conception et les tolérances des pièces aéronautiques sont soumises à certaines pratiques normalisées. Ces normes internationales régissent la qualité et la précision dimensionnelle des pièces aéronautiques :
AS9100 D
AS9100 D est une norme de gestion de la qualité largement reconnue, spécifiquement destinée aux secteurs de l'aérospatiale et de la défense. Elle s'appuie sur le cadre ISO 9001 mais inclut des exigences supplémentaires adaptées aux besoins de l'aérospatiale, telles que la gestion des risques, la sécurité des produits et l'amélioration continue.
ISO 12573: 2010
ISO 12573: 2010 fournit des lignes directrices pour l'évaluation de la précision dimensionnelle des composants mécaniques. Cette norme porte sur les méthodes et techniques de mesure utilisées pour évaluer la précision des pièces fabriquées, en s'assurant qu'elles respectent les tolérances spécifiées.
Norme ASME Y 14.5
ASME Y14.5 est une norme complète qui définit le système de dimensionnement et de tolérancement géométrique (GD&T) utilisé pour spécifier les tolérances pour la forme, l'orientation et la position des pièces.
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