Naujų medžiagų apdirbimas aviacijos ir kosmoso pramonėje: MÉCANUMÉRIC, kompetencija inovacijų labui
Kodėl verta kalbėti apie naujų medžiagų apdirbimą kosminėje erdvėje?
Pagal techninius ir technologinius reikalavimus aeronautikos pramonė, kurią skatina nuolatinis lengvumo siekis, yra vienas pažangiausių pažangiausių sektorių. Nors svorio kriterijus visada buvo lemiamas veiksnys nuolatiniame inovacijų diegimo procese, kuriuo ji grindžiama, reikia pažymėti, kad šis našumo padidėjimas iš esmės buvo skirtas ekspansinėms perspektyvoms. Trumpai tariant, kaip daryti daugiau, toliau ir pigiau.
Tačiau šiandien siekiama nebe tiek padidinti pelningumą, kiek užtikrinti ilgalaikį sektoriaus išlikimą. Todėl politika "DAUGIAU", kurią lėmė išteklių gausa, užleido vietą politikai "GERIAU", kuria siekiama optimizuoti jų naudojimą, vis daugiau dėmesio skiriant aplinkos tvarumui.
Šioje dinamikoje labai svarbus vaidmuo tenka naujų medžiagų naudojimui. Kompozitai, termoplastiniai polimerai, lengvieji metalai ir ypač atsparūs lydiniai turi didelių privalumų, pavyzdžiui, mažina svorį, didina atsparumą dėvėjimuisi ir mechaniniam poveikiui, užtikrina konstrukcijos lankstumą, gerina komfortą ir saugumą, mažina techninės priežiūros išlaidas ir laiką ir t. t.
Vidutinės trukmės laikotarpiu jie suteikia daug galimybių optimizuoti gamybos ir eksploatavimo sąnaudas, taip pat aplinkosaugos ir energijos sąnaudas.
Kompozitų, lengvųjų metalų ir polimerų CNC apdirbimo iššūkis
Esant tokiam naujovių rezervui, nenuostabu, kad aviacijos ir kosmoso sektoriuje tarp pramonės subrangovų atsiranda didelė konkurencija.
Tačiau šios medžiagos dėl savo struktūrinio sudėtingumo ir specifinių savybių ne tik siūlo sprendimus, bet ir kelia iššūkių, ypač CNC apdirbimo srityje.
Todėl iššūkis tenka tiekimo grandinės dalyviams, kurie turės įgyti arba patobulinti šių technologijų įvaldymą ir kartu išlaikyti konkurencingumą, mažindami apdirbimo sąnaudas ir didindami gamybos spartą.
Būtent čia atsiranda MÉCANUMÉRIC.
Jau 30 metų bendrovė pripažįstama kaip tarptautinė specialistė, projektuojanti ir gaminanti stakles, skirtas sudėtingiausiems darbams, ir tapo pagrindine sudėtingų kompozitinių ir polimerinių medžiagų apdirbimo aviacijos ir kosmoso pramonėje partnere.
Ji siūlo pažangiausias žinias ir novatoriškus CNC sprendimus, pritaikytus prie savo klientų aviacijos ir kosmoso srityje poreikių, įskaitant sudėtingų aliuminio ir lengvųjų metalų detalių frezavimą, kompozitų pjaustymą aukšto slėgio vandens srove ir termoplastinių bei termoreaktyvių polimerų termoformavimą.
Kompozitai ir jų naudojimas aeronautikoje
Medžiagų grupė, labiausiai atspindinti šias inovacijų lenktynes, neabejotinai yra kompozicinės medžiagos. Tai puikiai iliustruoja jų dalies "Airbus" orlaivių medžiagų derinyje kitimas. Jei 1980 m. anglies ir epoksidinės alyvos kompozitai sudarė ne daugiau kaip 10 % A300 lėktuvo konstrukcinio svorio, tai po 50 metų jie sudaro daugiau kaip 50 % A350-900 XWB konstrukcinio svorio.
Anglies pluošto ir epoksidinių kompozitų (CFRP)
Anglies pluošto ir epoksidinės dervos kompozitai yra bene plačiausiai naudojama kompozitų kategorija tiek pramonėje, tiek kasdieniniame naudojime. Jie daugiausia naudojami fiuzeliažams, sparnams, VTP ir HTP gaminti ir yra sudaryti iš austų anglies pluoštų sluoksnių, įmirkytų organinėje matricoje, paprastai polimerinėje dervoje, kuri sulaiko pluoštus ir fiksuoja jų galutinę formą.
Privalumai:
Kompozitinėms medžiagoms su organine matrica būdingas labai palankus stiprumo ir svorio santykis. Dėl mažo tankio (1,8), didelio atsparumo mechaniniams, terminiams ir cheminiams poveikiams bei konstrukcijos lankstumo jas galima naudoti sudėtingoms, didelio tvirtumo detalėms gaminti. Iš jų galima gaminti sudėtingas ir kartais milžiniškas detales, o jų atsparumas smūgiams ir temperatūrai yra didelis.
Šių kompozitų elektromagnetinės savybės taip pat leidžia gaminti RAM medžiagas. Jų laminarinė struktūra ir galimybė į mišinį pridėti kitų medžiagų (feritų, geležies oksido ir kt.) suteikia jiems galimybę modifikuoti arba sugerti elektromagnetines bangas, todėl radarams lygiavertis prietaisų paviršiaus plotas tampa beveik lygus nuliui.
Anglies grafito (C/C) kompozitai
Anglies ir anglies kompozitai gaminami ant organinio rišiklio uždedant anglies pluoštą, kuris vėliau apdorojamas pirolizės būdu. Dėl karščio ir slėgio organiniai junginiai virsta beveik gryna anglimi, kuri susilieja į didesnius grafito kristalus, suteikiančius medžiagai savybes, ypač ypatingą kietumą.
Privalumai:
Be lengvumo, būdingo šiai medžiagų grupei, C/C kompozitai išsiskiria gebėjimu išlaikyti savo mechanines savybes temperatūroje, kuri gali viršyti 2 000 °C. Jie taip pat pasižymi ypač geromis šilumos laidumo savybėmis. Nors pluošto kryptimi jis yra didelis, tam tikromis sąlygomis net didesnis nei vario, skersine kryptimi jis yra mažas (Δ ^10-100).
Dėl šių priežasčių jie dažniausiai naudojami sistemose, kuriose veikia didžiausios trinties jėgos, pavyzdžiui, orlaivių stabdžiuose, erdvėlaivių šiluminiuose skyduose ir plytelėse, kai kuriose reaktyvinių variklių sudedamosiose dalyse. Jų savybės leidžia apriboti temperatūros kilimą, kai didelės trinties jėgos virsta šilumine energija, ir veiksmingai išsklaidyti sąsajoje susidariusią šilumą konvekciniu arba spinduliniu būdu.
Aviacijos ir kosmoso pramonės mechaninio apdirbimo reikalavimų tenkinimas
Nors kompozitams būdingos savybės suteikia jiems išskirtinių savybių, svarbu pažymėti, kad jie taip pat yra medžiagų inžinierių bemiegių naktų sinonimas.
Be sudėtingo ilgo ir brangiai kainuojančio gamybos proceso, mus čia ypač domina sunkumai, kylantys dėl gatavų dalių apdirbimo.
Taip, šios medžiagos kelia tikrus iššūkius tiems, kurie imasi jas apdirbti neturėdami tinkamų metodų ir įrankių.
Be to, verta nepamiršti, kad dėl kritinio komponentų pobūdžio aeronautikos mechaniniam apdirbimui reikia itin didelio tikslumo ir juokingai mažos paklaidos ribos. Todėl aerokosminei pramonei skirtoms kompozitinėms medžiagoms apdirbti reikia specialios įrangos ir procesų, kad būtų užtikrinta detalių kokybė ir aukštas pakartojamumo lygis.
Su kokiais sunkumais susiduriama apdirbant kompozitines medžiagas?
Laminarinė struktūra ir konstitucinė anizotropija :
Anizotropinis jų struktūros pobūdis yra tikras iššūkis CNC staklėms ir jų įrankiams. Kompozitinių medžiagų savybės gali kisti dėl pluoštų dispersijos ir orientacijos, taip pat dėl jų pradinės gamybos kokybės. Dėl to apdirbti kompozitus sudėtingiau ne tik todėl, kad medžiagos savybės įvairiose zonose skiriasi, bet ir todėl, kad pjovimo jėgos sukelia šlyties jėgas ir vibracijas, dėl kurių sluoksniai gali atsisluoksniuoti.
Norint įveikti šį reiškinį, reikia pritaikyti apdirbimo parametrus ir kontroliuoti vibracijas.
CNC apdirbimo centras, skirtas darbui su kompozitinėmis medžiagomis, turi gebėti tiksliai reguliuoti suklio galią, sukimosi greitį ir pastūmos greitį, kad apdirbimas būtų pritaikytas prie medžiagos stiprumo. Taip išvengiama tokių problemų, kaip pernelyg didelis įrankių nusidėvėjimas ar detalės sugadinimas.
Taip pat turi būti įrengta pažangi vibracijos kontrolės sistema, kad būtų sumažintas neigiamas vibracijos poveikis.
Keletas "Mécanuméric" klientams ir jų vykdomų projektų aeronautikos sektoriuje pavyzdžių:
Trapus pobūdis :
Nors anglis, iš kurios sudarytas kompozitų pluoštas, garsėja dideliu atsparumu gniuždymui ir tempimui, tai negalioja sukimo metu. Būtent pastarasis įtempis veikia su verpste besiliečiančią medžiagos dalį.
Siekiant išvengti atsisluoksniavimo ir pagerinti paviršiaus šiurkštumą, reikia atidžiai ištirti frezavimo įrankio sukibimą. Tam naudojami įvairūs metodai, pavyzdžiui, frezavimas aukštyn ir žemyn ir greitasis apdirbimas.
Abrazyvinis pobūdis :
Anglies pluoštas yra labai kietas ir abrazyvinis, todėl tradiciniai pjovimo įrankiai gali greitai susidėvėti. Tam dažnai reikia specialių volframo karbido arba deimantinių įrankių.
Be to, apdirbant kompozitus susidarančios drožlės gali būti problemiškos, nes jos ne tik abrazyvinės, bet ir lipnios, todėl jas sunku pašalinti. Jos gali pažeisti apdirbamus paviršius, užkimšti įrankius ir sukelti nepageidaujamą vibraciją. Norint išlaikyti apdirbimo kokybę, labai svarbu, kad CNC staklėse būtų įdiegtas veiksmingas drožlių valdymas.
EPOKSIDŲ jautrumas karščiui :
Kai kurios kompozitinės medžiagos yra jautrios apdirbimo metu atsirandančiam karščiui. Paprastai dervos nesideformuoja iki 290 °C temperatūros. Tačiau tam tikros apdirbimo funkcijos, pavyzdžiui, frezavimas, gali pasiekti maždaug 900 °C vietinę temperatūrą, jei niekaip neapribojamas temperatūros kilimas. Dėl susikaupusios šilumos gali atsirasti deformacija, degradacija arba pasikeisti medžiagos savybės.
Norint išsaugoti medžiagos struktūrinį vientisumą, reikalingi specialūs metodai, pavyzdžiui, aušinimo skysčių naudojimas arba greitas sausas apdirbimas, ir temperatūros jutikliai.
Kompozitinių medžiagų apdirbimo metodų kūrimas
Dėl didelio šių medžiagų potencialo kompozicinių medžiagų apdirbimas per pastaruosius metus labai pasikeitė.
Kompozitinių medžiagų frezavimas
Tradiciniai apdirbimo metodai, tokie kaip gręžimas ir frezavimas, sukelia įtrūkimų ir pažeidimų kompozitinėse detalėse, tačiau novatoriška CNC apdirbimo sektoriaus įmonė, tokia kaip MÉCANUMÉRIC, sukūrė stakles ir metodus, padedančius įveikti šios grupės medžiagų apdirbimo iššūkį ir atitinkančius aviacijos ir kosmoso sektoriaus reikalavimus.
MECAPRO NL 3 ašių pjovimo ir frezavimo staklės, sukurtos intensyviam pramoniniam naudojimui, yra puikus to pavyzdys. "Katalogo" matmenys - iki 7610 x 2600 mm naudingosios eigos (arba daugiau pagal užsakymą), joje įdiegtos pažangios funkcijos, reikalingos kompozitams apdirbti:
- greitas apdirbimas
- tepimas,
- įsiurbimo nosis drožlėms tvarkyti,
- vakuuminis stalas ruošiniams laikyti.
- suklio galios ir pastūmos greičio valdymas.
- smūgių ir vibracijos jutikliai su įspėjamaisiais signalais,
- temperatūros jutikliai su įspėjamaisiais signalais.
Kompozitinių medžiagų pjaustymas vandens srove
Tuo pat metu naujos pjovimo technologijos, pavyzdžiui, pjovimo vandens srove staklės, leido sukurti aukštos kokybės apdirbimo procesus be vibracijos.
"MECANUMERIC" CNC aukšto slėgio pjovimo vandens srove staklėmis galima apdirbti labai atsparias technines kompozitines detales. Naudojant gryną vandenį arba sumaišytą su abrazyvu sunkiausioms detalėms, tiksli ir galinga vandens čiurkšlė atlieka labai tikslų pjovimą, net ir sudėtingų formų, visiškai išsaugodama pjaunamos medžiagos molekulinę struktūrą. Tai idealus sprendimas, kai reikia griežtų tolerancijų ir aukštos kokybės paviršiaus apdailos.
Tokios mašinos kaip MECAJET ne tik padeda spręsti problemas, kylančias apdirbant kompozitines medžiagas (anizotropija, kietumas ir abrazyvumas), bet ir yra itin universalios. Ja galima pjauti įvairias medžiagas, nuo minkščiausių iki kiečiausių, išlaikant mikrometrinį tikslumą.
Dėl MÉCANUMÉRIC technologinės patirties kompozitinės medžiagos dabar gamintojams yra lengviau prieinamos, jų apdirbimo laikas yra trumpesnis, o pakartojamumas - didesnis.
MÉCANUMÉRIC: CNC apdirbimo sprendimas kiekvienam pritaikymui
Reikėtų pažymėti, kad konkretūs reikalavimai priklauso nuo kompozitinės medžiagos tipo, detalės geometrijos ir apdirbimo sąlygų.
Todėl svarbu pasirinkti CNC apdirbimo centrą ir apdirbimo parametrus, atitinkančius specifinius apdirbamų kompozitų poreikius.
MÉCANUMÉRIC ypač stengiasi konsultuoti savo klientus ir suteikia jiems galimybę naudotis CARE paslaugomis. Daugiau kaip 20 žmonių, kurie gali dalyvauti nuo pat projekto rengimo etapo, užtikrina, kad MÉCANUMÉRIC patirtis ir žinios būtų perduodamos ir kiekvienas naudotojas galėtų kuo geriau išnaudoti savo CNC stakles.
Bandymų įrenginys, padedantis gamintojams, norintiems dirbti su naujomis medžiagomis arba pagerinti detalių kokybę ir apdirbimo trukmę, ypač populiarus sudėtingiausioms programoms.
MECANUMERIC valdo įvairias pjovimo ir apdirbimo technologijas. Susipažinkite su mūsų žiniomis ir patirtimi šiose srityseFREZAVIMAS , PJOVIMAS VANDENS SROVE
