L'industria aerospaziale è uno dei settori complessi e critici in cui vengono adottate misure di qualità rigorose durante la produzione dei componenti. Questo perché la sicurezza dei passeggeri e degli aerei dipende da componenti precisi.
Anche una piccola deviazione potrebbe causare un guasto catastrofico. Quindi, la posta in gioco è alta e le tolleranze di lavorazione sono strette per garantire che ogni parte prodotta si adatti perfettamente e funzioni bene.
Leggi questo articolo per saperne di più sui requisiti e gli standard di precisione adottati nella produzione di componenti aerospaziali.
Requisiti di precisione nella lavorazione CNC aerospaziale
I componenti aerospaziali operano in condizioni estreme, come alta pressione, calore intenso e forze di stress elevato. Ecco perché ogni componente deve essere prodotto con la massima accuratezza per funzionare senza problemi in ambienti così critici.
Requisiti di precisione per diverse parti aerospaziali
Le tolleranze e i requisiti di precisione variano tra ±0.005 e ±0.0001″ nei componenti aerospaziali.
L'aereo componenti strutturali, compresi i telai della fusoliera, i longheroni alari e l'assemblaggio della coda, sono soggetti a carichi elevati durante il funzionamento. Inoltre, sono un assemblaggio di più componenti che necessitano di elevata precisione per la fusione. Per tali componenti, i livelli di tolleranza sono ±0.005 a ±0.002".
Componenti del motore come pale e rotori di turbine richiedono le tolleranze più strette, spesso nell'intervallo ±0.0001". Poiché queste parti operano a velocità e temperature elevate, qualsiasi deviazione potrebbe portare a inefficienze o guasti pericolosi.
aereo superfici di controllo (come flap, alettoni ed elevatori) gestiscono la stabilità aerodinamica dell'aereo. Anche in questo caso la precisione è fondamentale per la reattività e il controllo. I loro livelli di tolleranza sono fino a ±0.002".
Requisiti di finitura superficiale
Nei componenti aerospaziali, 8 µin Ra è la finitura superficiale standard. Tuttavia, per alcuni componenti rotanti critici nei macchinari aerodinamici, può essere bassa fino a 0.25 µin Ra.
Ruolo delle operazioni di lavorazione CNC nei requisiti di precisione
Ogni componente aerospaziale viene prodotto tramite un'operazione di lavorazione o una serie di operazioni. La precisione di ogni operazione è limitata e si riflette nelle tolleranze finali delle parti.
Fresatura CNC di precisione
Fonte: BoyinCNC
fresatura CNC viene utilizzato per parti complesse con caratteristiche dettagliate, come componenti di cellula, staffe e alloggiamenti. Le fresatrici sono versatili e in grado di gestire componenti sia grandi che piccoli.
Le fresatrici multiasse avanzate (3 assi, 4 assi e 5 assi) offrono una precisione estrema, con tolleranze strette fino a ±0.0001". In queste macchine, l'utensile da taglio può muoversi e tagliare a diverse angolazioni e posizioni, ottenendo geometrie complesse con un errore minimo.
tornitura CNC
Fonte: Dekmake
Tornitura CNC è utilizzato principalmente per parti cilindriche e simmetriche come alberi, componenti del carrello di atterraggio e cilindri del motore. In questa operazione di lavorazione, il pezzo in lavorazione ruota mentre un utensile da taglio lo modella. I centri di tornitura CNC, in particolare i centri di tornitura multiasse, possono raggiungere tolleranze strette fino a ±0.005".
Lavorazione per elettroerosione a filo
La Wire EDM utilizza un filo caricato elettricamente per tagliare il materiale con estrema precisione. Viene utilizzata per la lavorazione di metalli difficili da lavorare (tungsteno) e per creare geometrie interne complesse che potrebbero non essere realizzabili con la fresatura.
Le pale delle turbine, gli ugelli degli iniettori di carburante e i componenti del meccanismo di controllo sono realizzati tramite EDM. È comune che le EDM a filo realizzino parti con una precisione fino a 0.0001".
Taglio laser
Tecniche di finitura superficiale per componenti aerospaziali
Sebbene le macchine CNC abbiano un ruolo nel raggiungimento di parti precise, le tolleranze fini sono principalmente soggette alla finitura superficiale finale. Per mettere a punto e levigare le parti lavorate, le seguenti tecniche di finitura superficiale sono piuttosto diffuse:
Anodizzazione
L'anodizzazione è un processo elettrochimico che converte la superficie metallica in una finitura di ossido anodico durevole. Viene fondamentalmente eseguita su parti in alluminio per colorarle e migliorarne la resistenza all'usura. Tra le parti, le staffe e gli alloggiamenti sono solitamente anodizzati.
Powder Coating
La verniciatura a polvere è un processo di finitura in cui una polvere secca viene applicata elettrostaticamente a una superficie e poi polimerizzata a caldo. Ciò crea uno strato duro e protettivo che è sia esteticamente gradevole che durevole.
Rivestimento HVOF
Il rivestimento HVOF (High-Velocity Oxygen Fuel) prevede la spruzzatura di materiale fuso o semi-fuso su un substrato ad alta velocità tramite un processo di combustione. Ciò si traduce in rivestimenti densi con un'eccellente adesione. È comunemente utilizzato sulle pale delle turbine nei motori aerospaziali.
Galvanotecnica
La galvanizzazione è un processo che utilizza la corrente elettrica per depositare uno strato di metallo su un substrato. Le finiture comuni includono la nichelatura per la resistenza alla corrosione, la cromatura per la brillantezza e la durata e la doratura per i componenti elettrici. I dispositivi di fissaggio e i connettori nei sistemi aerospaziali sono solitamente galvanizzati.
Panoramica degli standard di produzione aerospaziale
La progettazione e le tolleranze delle parti aerospaziali sono soggette ad alcune pratiche standard. Questi standard internazionali regolano la qualità e la precisione dimensionale delle parti aerospaziali:
AS9100 D
AS9100 D è uno standard di gestione della qualità ampiamente riconosciuto, specificamente per i settori aerospaziale e della difesa. Si basa sul framework ISO 9001, ma include requisiti aggiuntivi su misura per le esigenze aerospaziali, come la gestione del rischio, la sicurezza del prodotto e il miglioramento continuo.
ISO 9001 e ISO 14001
ISO 9001 e ISO 14001 fornisce linee guida per la valutazione della precisione dimensionale dei componenti meccanici. Questo standard si concentra sui metodi e sulle tecniche di misurazione utilizzati per valutare la precisione delle parti prodotte, assicurando che rispettino le tolleranze specificate.
ASME Y 14.5
ASMEY14.5 è uno standard completo che definisce il sistema di quotatura e tolleranza geometrica (GD&T) utilizzato per specificare le tolleranze per la forma, l'orientamento e la posizione delle parti.
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