Havacılık endüstrisinin emrindeki önemli bir araç CNC işlemedir. Havacılıkta işleme, titanyum ve alüminyum gibi hafif metallerden yapılmış gelişmiş uçak parçalarına yol açarken, işleme, havacılık ve uzay Ar-Ge departmanları için değerli bir prototipleme aracıdır.
Havacılıkta işleme, bir dizi uygulamayı da kapsar. Ticari uçaklar, askeri araçlar ve hatta uzay yolculuğu olsun, CNC işlemenin hassas havacılık bileşenlerinin geliştirilmesi ve üretilmesinde büyük bir rolü vardır.
Bu makaleler, havacılık ve uzay endüstrisinde CNC işlemenin nasıl kullanıldığına genel bir bakış sunar. Havacılık ve uzay CNC işleme uygulamalarına, havacılık işleme malzemelerine ve daha fazlasına bakar.
Havacılık nedir?
Havacılık, ticari havacılıktan uzay araştırmalarına kadar her şeyi kapsayan, birçok alt sektörden oluşan oldukça çeşitli bir endüstridir. Küresel bir endüstri olarak değerinin yaklaşık 800 milyar dolar olduğu tahmin ediliyor.
Havacılık ve uzay üretimi, hükümetlerin sektördeki en büyük müteahhitlerden bazıları olduğu ticari, endüstriyel ve askeri müşteriler için parça üretimini içerir. Örneğin Amerika Birleşik Devletleri'nde havacılık ve uzay mallarının en büyük iki alıcısı Savunma Bakanlığı ve ülkenin havacılık ve uzay araştırma ajansı olan NASA'dır.
Havacılık ve uzay alt sektörlerinin çok sayıda olması ve bu alt sektörlerdeki çok sayıda uygulama ve ürün nedeniyle, havacılık, döküm ve kaynak gibi geleneksel tekniklerden metal eklemeli imalat gibi en son teknolojilere kadar çok çeşitli üretim teknolojilerini gerektirir. Havacılık ve uzay CNC işleme, bu iki uç nokta arasında bir yerde bulunur ve son derece yerleşik bir teknoloji olmasına rağmen, en son tasarım ve malzeme olanakları sunar.
Havacılıkta işleme nedir?
İşleme, makineyle çalışan kesme aletleri kullanılarak bir iş parçasından malzeme bölümlerinin çıkarılmasının üretim sürecidir. Ve CNC işleme, işlemenin dijital bir versiyonudur: bilgisayarlar, yeni parçaları hızlı ve hassas bir şekilde oluşturmak için motorlu kesme takımlarını kontrol eder.
Havacılık ve uzayda CNC işleme, neredeyse 1942'de CNC işlemenin icadına kadar gider. Havacılık ve uzayda CNC işlemenin en eski uygulamalarından biri, bölme duvarlarının ve kanat kaplamalarının üretimiydi. Bugün, şanzımanlar, iniş takımı bileşenleri ve elektrikli bileşenler gibi birçok havacılık parçası işlenebilir. İşleme ayrıca mevcut parçaları onarmak veya değiştirmek, ayrıntılı özellikler eklemek veya seri numaraları gibi kazınmış metin bilgileri eklemek için de kullanılabilir.
Birçok havacılık işleme işi, kritik son kullanım bileşenlerinin üretimini içerdiğinden, yüksek kaliteli 5 eksenli işleme merkezlerinde hassas işleme gereklidir. Belirli parçalar - örneğin jet motoru bileşenleri - CNC işleme sırasında tipik olarak kabul edilenden çok daha sıkı olan 4 mikron kadar sıkı toleranslar gerektirebilir.
Havacılıkta işleme, araştırma ve geliştirme sırasında önemli bir prototipleme şeklidir. CNC makineleri, daha sonra döküm veya diğer teknikler kullanılarak imal edilecek metal havacılık parçalarının prototiplenmesi için uygundur.
Uzayda işlenmiş parçalar
Havacılık ve uzay işleme, hayati titanyum jet motoru bileşenlerinden hafif plastik iç kabin parçalarına kadar birçok havacılık parçasından sorumludur.
Havacılık ve uzayda CNC işlemeye uygun parçalar tipik olarak yüksek mukavemet ve ince özellikler gerektiren düşük hacimli parçalardır. Bu tür parçaların boyutu genellikle CNC işleme merkezlerinin boyutuyla sınırlıdır, ancak birkaç farklı malzeme kullanılabilir - genellikle titanyum veya alüminyum alaşımları, ancak mühendislik plastikleri ve kompozitler gibi diğer seçenekler de mevcuttur. Bazı parçalar, yalnızca döküm veya ekstrüde edildikten sonra işlenebilir.
Havacılıkta işleme, prototipler ve son kullanım parçaları için kullanılabilir. Ancak, son kullanım parçalarının katı güvenlik kriterlerini, standartlarını ve sertifikalarını karşılaması gerekir.
İşlenebilir havacılık parçaları şunları içerir (ancak bunlarla sınırlı değildir):
İniş takımı bileşenleri
Türbin kanatları ve diğer jet motoru bileşenleri
motor muhafazaları
Oksijen üretim sistemleri
Sıvı ve hava filtreleme sistemleri için filtre gövdeleri
Elektrik sistemleri için elektrik konnektörleri
Hareket kontrolleri
aktüatörler
Gövde bileşenleri
kanat kaburgaları
diskler
Güç aktarımı için miller
Füze muhafazaları ve diğer bileşenler
Kabin parçaları
Oturma, kolçaklar ve tepsiler
Havacılık ve uzay işleme sertifikaları
Havacılık ve uzay CNC işleme, hataya yer bırakmayan kritik bir prosedürdür. Bazı endüstrilerin gevşek toleranslara ve malzeme varyasyonlarına izin verdiği durumlarda, havacılık ve uzay insan güvenliğini garanti altına almak için tam bir hassasiyet ve tutarlılık gerektirir.
Farklı uygulamalar ve parçalar farklı standartları ve sertifikaları karşılamalıdır ve uluslararası standartların yanı sıra ülkeye özgü bazı standartlar da vardır. Bununla birlikte, birçok uygulama için geçerli olan özellikle önemli bir sertifika, havacılıkta “Tasarım, Geliştirme, Üretim, Kurulum ve Serviste Kalite Güvencesi Modeli” olarak tanımlanan, tedarikçilere verilen bir SAE uluslararası standardı olan AS9100 sertifikasıdır.
ISO 9001'in bir uzantısı olan AS9100 sertifikası, tüm havacılık parça üretimi için gerekli değildir, ancak müşteriler kaliteyi garanti etmek için sertifikaya sahip tedarikçiler arayabilir.
Havacılık ve uzay işleme için diğer önemli sertifikalar arasında ABD Dışişleri Bakanlığı'nın ABD Mühimmat Listesinde teknoloji satmak ve üretmek için ABD gerekliliklerini ana hatlarıyla belirten bir dizi yönerge olan ITAR (Uluslararası Silah Trafiği Düzenlemeleri) ve uyumluluğu gösteren AS9102 Birinci Madde Denetim Raporları bulunmaktadır. doğrulama gereksinimi havacılık parçaları.
Prototipler aktif uçaklarda kullanılmayacağından, havacılık prototipleme için bu tür sertifikalar gerekli değildir.
Havacılık ve uzay işleme malzemeleri
CNC işleme, hem metallerden hem de plastikten bileşenler yapmak için kullanılabilen çok yönlü bir işlemdir. Bununla birlikte, havacılıkta iki özel metal üstündür: titanyum ve alüminyum. Bunun nedeni malzemelerin yüksek mukavemeti (özellikle titanyum) ve hafifliği (özellikle alüminyum) olmasıdır.
titanyum alaşımları
Dünya çapında hiçbir endüstri havacılıktan daha fazla titanyum alaşımı kullanmaz. Bunun neden böyle olduğunu anlamak kolaydır: metal mükemmel bir ağırlık-ağırlık oranına sahiptir, korozyona karşı dayanıklıdır ve aşırı sıcaklıklarda yüksek standartta performans gösterir. Titanyum, havacılık üretiminde temel bir malzeme haline geldi ve önümüzdeki yüzyılda kullanımı daha da artacak.
Çeşitli bileşenleri için büyük miktarlarda titanyum kullanan uçaklar arasında AirBus A380 ve Boeing B787 gibi ticari araçlar ile F-22, F/A-18 ve UH-60 Black Hawk helikopteri gibi askeri uçaklar yer alır.
Titanyum havacılık parçaları, diskler, kanatlar, şaftlar ve muhafazalar gibi uçak gövdesi ve jet motoru bileşenlerini içerir. Bunların çoğu işlenebilir.
Titanyum, alüminyumdan daha sert olduğu için, CNC makinesi için daha zor olabilir, bu da takım aşınmasına ve ısı oluşumuna neden olur. Bu, titanyumun havacılıkta işlenmesinin daha düşük bir makine RPM'si ve daha büyük talaş yükü gerektirebileceği anlamına gelir. (Daha fazla bilgi için titanyum işleme kılavuzumuza bakın.) Bununla birlikte, havacılıkta işleme tipik olarak mevcut en gelişmiş ve üst düzey işleme ekipmanını içerdiğinden, bu nadiren bir sorundur.
Alüminyum alaşımları
Havacılık ve uzay işlemede yaygın olarak kullanılan ve titanyum ve modern kompozitlerden daha uzun süredir kullanılan bir başka metal de alüminyumdur.
Alüminyum alaşımları hafiftir ve yüksek çekme mukavemetine sahiptir. Alüminyum, havaya maruz kaldığında bir oksit kaplama oluşturarak korozyona karşı dirençli hale gelir ve aynı zamanda yüksek oranda şekillendirilebilir (titanyumdan daha fazla), bu da CNC makinesini kolaylaştırır.
Havacılık ve uzay CNC işlemede, en yaygın alüminyum alaşımı, ana alaşım elementi çinko olan alüminyum 7075'tir. 7075, diğer alaşımlar kadar işlenebilir olmasa da mükemmel yorulma mukavemetine sahiptir. Birçok kanat, gövde ve destek yapısı bileşeni bu malzemeden yapılmıştır.
Diğer işlenebilir havacılık alüminyum alaşımları arasında 4047 (kaplama/dolgu), 6951 (kanatlar) ve 6063 (yapısal) bulunur. 6000 serisi alaşımlar genellikle diğerlerinden daha işlenebilir olarak kabul edilir.
Inconel süper alaşımları
Special Metals Corporation, Inconel adı verilen bir dizi östenitik nikel-krom bazlı süper alaşım geliştirmiştir.
Malzemenin belirli bir sınıfı olan Inconel 718, özellikle havacılık uygulamaları için geliştirilmiştir. İlk yüksek profilli kullanımlarından biri, Lockheed SR-71 Blackbird gibi araçlarda kullanılan Pratt & Whitney J58 motorunun jet motoru difüzör kasası (kompresörü yakıcıya bağlayan son derece yüksek basınçlı bir parça) içindi. .
Inconel 718 yakın zamanda Elon Musk'ın SpaceX'i tarafından Merlin motorunun motor manifoldunda kullanıldı ve Falcon 9 fırlatma aracına güç sağladı. Türbin kanatları, kanal sistemleri ve motor egzoz sistemleri gibi diğer havacılık bileşenlerinde de bulunur.
İşlenerek sertleştirilmiş bir metal olarak Inconel 718, mümkün olduğunca az geçiş kullanılarak işlenmelidir; makinistler tipik olarak sert bir kesme aleti kullanarak agresif ancak yavaş bir kesim uygular. Bununla birlikte, süper alaşımın iyi kaynaklanabilirliği vardır.
Mühendislik plastikleri
Titanyum ve alüminyum gibi metallere ek olarak, havacılıkta işleme, PEEK, polikarbonat ve Ultem gibi yüksek performanslı plastiklerin kullanımını içerebilir.
Plastikler, çok hafif olmaları, iyi darbe ve titreşim direnci, sızdırmazlık özellikleri ve kimyasal dirençleri nedeniyle metallerin yerini alabilir. Ayrıca metallere üstün elektrik yalıtımı sağlarlar.
Mühendislik plastiklerinin havacılık ve uzay CNC işlemesi, kabin içleri, tepsi masaları, kolçaklar, muhafazalar, aşınma yastıkları, yalıtım, boru tesisatı, valf bileşenleri ve arkadan aydınlatmalı gösterge panelleri gibi havacılık ve uzay parçaları üretebilir.
Önemli bir husus, havacılık plastiklerinin belirli alev, duman ve toksisite gereksinimlerini karşılaması gerektiğidir. Uygun malzemeler arasında Naylon (Naylon 6 dahil belirli kaliteler), PEEK, Ultem ve PPS bulunur.
