De ruimtevaartindustrie is vrij uniek omdat de gevolgen van een defecte component erg beangstigend kunnen zijn en we moeten elke keer perfect werken. Alle componenten moeten perfect samenwerken. Het ontwerp- en productieproces moet dus correct zijn, het gebruik van de juiste gereedschappen en materialen en het handhaven van precieze pasvorm en strikte toleranties is heel belangrijk. CNC -bewerking is een ideale keuze voor ruimtevaarttoepassingen.
Componenten vervaardigd door CNC -bewerking
Van het landingsgestel tot de motor, structurele componenten kunnen ook worden bewerkt door CNC -bewerking. De behuizing, de tandwielen en de as zijn belangrijke onderdelen van bewegende componenten en zijn meestal CNC bewerkt. De zuigermotor behuizing van helikopters wordt meestal bewerkt met behulp van CNC.
Vliegtuigen, helikopters en ruimtevaartuigen vereisen speciale materialen om extreme omgevingen te weerstaan. Titanium wordt bijvoorbeeld gebruikt in motorcomponenten vanwege de warmtebestendigheid en sterkte. Maar titanium is erg duur, dus het kan niet worden gebruikt in elk onderdeel van een vliegtuig.
Aluminium heeft een lage dichtheid en hoge sterkte -gewichtsverhouding, waardoor het op grote schaal wordt gebruikt. Het is gemakkelijk te verwerken en heeft een veel hogere verwerkingssnelheid dan staal. Aluminium 2024 is vermoeidheidsbestendig en kan vele belastingcycli weerstaan, waardoor het geschikt is voor vliegtuigen die al vele jaren in gebruik zijn. Aluminium 7075 heeft een goede weerstand van vermoeidheid en corrosieweerstand, dus het wordt veel gebruikt in structurele componenten van vliegtuigen.
Legeringsstaal wordt ook gebruikt om luchtvaartcomponenten te produceren. 4130 staal heeft een hoge treksterkte en wordt gebruikt om bevestigingsmiddelen, tandwielen en externe componenten te produceren. 4340 staal is stevig en heeft een hoge potentiële hardheid, geschikt voor hoge belastingen op het landingsgestel van vliegtuigen. De kosten van staal zijn zeer voordelig in vergelijking met titanium, maar de hogere dichtheid en het gewicht beperken het gebruik ervan. Bovendien is staal, in tegenstelling tot titanium, vatbaar voor corrosie en moet deze worden bekleed als het wordt blootgesteld aan een vochtige omgeving.
materiaal
Voor de verwerking is het noodzakelijk om geschikte materialen te vinden. Speciale kunststoffen en superlegeringen zijn moeilijk te verkrijgen, met hoge transportkosten en tijdrovende processen. Inclusief nikkellegering, titanium, is de laatste een soort plastic dat wordt gebruikt in ruimtevaarttoepassingen. De componenten van de luchtvaartindustrie hebben deze materialen altijd nodig, wat een uitdaging op lange termijn is.
Onderdelenproductie
De productie van vliegtuigen is volledig anders dan andere producten. Veel ruimtevaartcomponenten zijn niet in massa geproduceerd. Een vliegtuig vereist veel verschillende onderdelen, die elk slechts enkele honderd of minder vereisen. Dit is multi -variëteit, kleine batchproductie. Helaas is de productie van meerdere variëteiten en kleine batches in tegenspraak met de oorspronkelijke intentie van de fabrikant. Fabrikanten moeten tijd en moeite besteden om productieprocessen voor elke component te herzien en op te zetten, dus sommige fabrikanten accepteren eenvoudigweg geen projecten waarvoor ze tijd moeten besteden aan het ontwikkelen van complexe geometrische processen om verschillende componenten te produceren. Soms is het mogelijk om meer hoeveelheden te bestellen, maar als de post-verwerking van de onderdelen mogelijk is, kunt u de bestelhoeveelheid vergroten en overtollige onderdelen opslaan voor toekomstig gebruik. Maar het is alleen van toepassing op persistente ontwerpen die kunnen worden gebruikt voor toekomstige vliegtuigmodellen en vereist extra ruimte voor opslag.
Uitdagingen waarmee de industrie in de ruimtevaartproductie wordt geconfronteerd
De volgende zijn verschillende problemen waarmee vaak wordt geconfronteerd bij het produceren van luchtvaartcomponenten, evenals oplossingen.
Onderdeelgrootte: een vliegtuig bestaat uit miljoenen onderdelen. Er zijn veel kleine onderdelen, maar ook enkele grote componenten. We moeten een leverancier vinden met een grote CNC -machine om delen van deze maat te verwerken. Anders moet u de onderdelen opnieuw ontwerpen. Dit kan vereisen dat grotere componenten in kleinere delen worden afgebroken. Dit kan echter het totale gewicht vergroten, omdat het monteren van meerdere kleinere onderdelen extra bevestigingsmiddelen vereist. Aan de andere kant kan de productiemethode ook worden gewijzigd. Gieten kan in één keer grote onderdelen produceren, maar het kan nog steeds CNC-bewerking vereisen voor nabewerking. De giettijd is langer omdat vormen moeten worden ontworpen en vervaardigd voordat ze onderdelen worden geproduceerd. Gieten is kosteneffectiever dan CNC-bewerking voor kleine batchonderdelen.
Het verwerken van grote dunwandige componenten: sommige componenten hebben grote interne holtes. Het vereist veel tijd, genereert een grote hoeveelheid afval en leidt ook tot restspanning in de onderdelen. Restspanning kan kromtrekken en vervorming veroorzaken. In deze situatie zijn er verschillende opties. Als de vereiste hoeveelheid onderdelen klein is, kan een deel worden verwerkt en getest. Als het aan de specificaties voldoet, kan het voor elk onderdeel worden getest.
Soms kunnen dergelijke componenten worden gegoten, wat meer geschikt is voor het produceren van grote componenten met dunnere wanden, wat resulteert in minder materiaalafval en minder kromtrekken. Om precisiebewerking te bereiken en te voldoen aan de tolerantie -eisen, kan CNC -bewerking nog steeds nodig zijn. Tegelijkertijd kunnen speciale high-performance 5- as CNC machine-tools worden gebruikt, die sterker vermogen, snelheid en besturing hebben. Door lagere kracht en snelheid te gebruiken, kunnen dunne murende delen worden verwerkt zonder te veel kracht toe te passen om vervorming te veroorzaken. Bovendien kunnen onderdelen symmetrisch worden bewerkt met behulp van radiale of axiale snijdiepten, die de restspanning kunnen verminderen.
Geschikte materiaaleigenschappen
Het kan moeilijk zijn om de zeer specifieke materiaaleigenschappen te bereiken die nodig zijn voor ruimtevaart. Metalen vereisen over het algemeen warmtebehandeling om de vereiste hardheid en sterkte te verkrijgen. Pre -verwerking van warmtebehandeling zal de hardheid en sterkte van het materiaal aanzienlijk verbeteren en kan strengere toleranties behouden. Het verwerken van hard materialen kost echter meer tijd, verslijt de tools meer en maakt hogere verwerkingskosten op. Als warmtebehandeling nodig is, kunnen gereedschap gemaakt van hardere materialen zoals titanium in plaats van carbiden deze problemen verbeteren.
Tegelijkertijd zijn er ook enkele problemen met warmtebehandeling na de verwerking, die de grootte van de onderdelen kunnen beïnvloeden, de nauwkeurigheid van CNC -technologie kunnen verminderen en ervoor kunnen zorgen dat de onderdelen de specificaties overtreffen. Deze situatie kan worden verbeterd door de meest efficiënte warmtebehandeling te selecteren. Aan het einde van het warmtebehandelingsproces kan drukbladen worden gebruikt in plaats van het blussen van olie. Olie -blussen veroorzaakt snellere krimp van materialen, wat resulteert in grotere dimensionale veranderingen. We moeten ook de verhoogde kosten- en leveringscyclus van warmtebehandeling accepteren. Kwaliteit is de sleutel tot CNC -bewerking en het verbeteren van de kwaliteit vereist het opofferen van snelheid en kosten. Een andere optie is om na het verhardingsproces een kleine hoeveelheid eindverwerking uit te voeren. Op deze manier kunt u het grootste deel van de verwerking op het vooraf geharde materiaal uitvoeren en het verhardingsproces voltooien om de vereiste toleranties voor het laatste deel te bereiken.
Voorzorgsmaatregelen wanneer CNC -machinaal ruimtevaartonderdelen
1. Het belang van CNC snelle prototypeproductie: CNC -machines zijn afhankelijk van 3D CAD -modellen en computerinstructies om onderdelen te maken, waardoor Aerospace Engineers snel nieuwe prototype -ontwerpen kunnen maken, te testen en te bewerken. CNC Rapid Prototyping -productie vereist geen beleggingsinstrumenten, waardoor ruimtevaartbedrijven de kosten zo goed mogelijk kunnen minimaliseren.
5- Axis CNC Machine Tool Assisted Manufacturing of Complex Designs: Aerospace Component Design wordt steeds complexer. Het landingsgestel en de romp van een vliegtuig zijn bijvoorbeeld erg groot en sommige kleine details vereisen extreem strikte toleranties. 5- Axis CNC Freesmachines kunnen bereiken bereiken die 3- as of 4- Axis -machines niet kunnen bereiken.
Materialen van hoge kwaliteit zullen de verwerking verbeteren: deze materialen omvatten roestvrij staal, composietmaterialen van koolstofvezel, aluminiumlegeringen, titaniumlegeringen, en hebben uitstekende eigenschappen zoals hittebestendigheid en hoge sterkte tot gewichtsverhouding, waardoor ze zeer geschikt zijn voor ruimtevaarttoepassingen.
Lichtgewicht metalen zijn cruciaal voor prestaties: aluminium en titanium zijn de meest gebruikte metalen in vliegtuigen vanwege hun hoge sterkte. Staal is sterker en goedkoper dan aluminium en is vergelijkbaar in sterkte met titanium. Titanium is zo sterk als staal, maar 45% lichter van gewicht, terwijl aluminium ongeveer 33% lichter is. Lichtgewicht metalen helpen het brandstofverbruik en de algehele efficiëntie van vliegtuigen te verbeteren. Het nadeel is dat ze over het algemeen moeilijk te verwerken zijn. Numerieke besturingsmachines zijn compatibel met meerdere materialen en zijn er sterk van afhankelijk van tijdens het productieproces.
Het belang van kwaliteitscontrole: regelmatig onderhoud van machine -tools kan zorgen voor een optimale prestaties en hun levensduur verlengen. Regelmatige routinematige inspecties en kalibraties kunnen fabrikanten helpen de nauwkeurigheid en efficiëntie van CNC -machine -tools te behouden. Om ervoor te zorgen dat elke component aan de vereiste specificaties voldoet, kan een strikt inspectieprotocol worden geïmplementeerd vóór de assemblagefase om fouten te identificeren en te corrigeren. Gebruik geavanceerde technologieën zoals coördinatenmeetmachines (CMM) en laserscannen om de nauwkeurigheid van onderdelen te waarborgen.
Trends die de toekomst van Aerospace CNC -bewerking vormgeven: technologie evolueert voortdurend en fabrikanten moeten bijhouden om te concurreren. Verschillende belangrijke trends zullen waarschijnlijk de toekomst van CNC -bewerking in de ruimtevaartindustrie stimuleren: 5- Axis CNC kan complexe onderdelen met unieke vormen produceren.
Neem vandaag nog contact met ons op voor meer informatie over de verwerking van precisieonderdelen!
