Lennunduskomponendid teenivad oma tolerantsid raskel viisil. Turbiinmootori võll pöörleb kuumal lõigul suurel kiirusel; teliku tihvt kannab löögikoormust igal maandumisel; lennu täiturvarras positsioneerib juhtpinda tuhandeid kordi lennu kohta. Kui üks neist osadest jõuab ülevaatusele kurviga, parandus peab tabama raskes materjalis ranget geomeetrilist tolerantsi, pinda kahjustamata, pragu varjamata, ja dokumenteeritud kirjega kõigest, mis tehti. See on õhusõiduki võlli sirgendamine.
See artikkel selgitab, kus on sirgendamine kosmoseosade tootmises, millises osas pered seda vajavad, miks materjalid selle raskemaks muudavad, ja kuidas kvaliteedisüsteemi kontekst muudab parandustööde täpsustamise ja kontrollimise viisi. See täiendab meie osapõhiseid lehti raudtee sildade õgvendamine ja tööpinkide spindli sirgendamine, mis rakendavad sarnast füüsikat erinevate kaubanduslike ja regulatiivsete piirangute korral.
Mis teeb kosmosešahti erinevaks?
Kolm tegurit eraldavad kosmoselennunduse õgvendamise üldisest tööstuspraktikast:
- Materjalid. Niklipõhised supersulamid, sademekindlad roostevabad terased, titaani sulamid, ja domineerivad kõrgtugevad vähelegeeritud terased. Need materjalid ühendavad endas kõrge voolavuspiiri – mis tõstab antud korrektsiooniks vajalikku survejõudu – tugeva tagasilöögireaktsiooniga ja, teatud tingimustel, tundlikkus ülekoormuse suhtes. Parandusstrateegia peab arvestama materjali plastilise deformatsiooni taluvust, mitte ainult eesmärgi geomeetria.
- Geomeetria. Eelkõige on mootorivõllid oma läbimõõdu suhtes pikad ja tavaliselt õõnsad, sisemiste omadustega, äärikud, ja nendesse töödeldud õhukeseseinalised sektsioonid. Osalt, mis sai alguse sepistatud toorikuna, võis treimise ja süvapuurimise teel eemaldada suur osa massist, ja kõik need toimingud muudavad jääkpinge tasakaalu. Õhukese seinaga sektsioonid piiravad ka seda, kuidas ja kus saab detaili toetada ja vajutada.
- Kvaliteedisüsteem. Lennunduse tootmine toimub AS9100 perekonna kvaliteedijuhtimise all, spetsiaalsete protsessijuhtimisseadmetega, täielik materjali ja protsessi jälgitavus, ja esimese artikli ülevaatus. Lennu riistvaraosa sirgendamine ei ole mitteametlik parandamine; see on parameetritega määratletud protsess, rekordid, ja vastuvõtmise kriteeriumid.
Ükski neist ei muuda aluseks olevat mehaanikat – painutust korrigeeritakse ikkagi kontrollitud plastilise deformatsiooniga õigesti paigutatud tugede vastu, täpselt nagu kirjeldatud kuidas võlli automaatne sirgendamine töötab. Muutub veamäär ja igal sammul nõutav tõendite hulk.
Osapered, kes vajavad sirgendamist
Õgendustööd ilmnevad kogu lennunduse tarneahelas mitmes korduvas perekonnas:
- Mootori võllid ja poolid. Kõrg- ja madalrõhuturbiini võllid, ventilaatori võllid, ja käigukasti võllid turboventilaator- ja turbovõllmootoritele. Need on kõige nõudlikumad osad: õõnes, õhukese seinaga, kuumtöödeldud, ja ei talu laagripukside ja paaritushaakide väljajooksu.
- Konstruktsioonitihvtid ja -teljed. Teliku teljed, lingid, ja tihvtid, ajamvardad, ja raja komponendid. Tavaliselt kõrgtugevast terasest, sageli kaetud või kaetud, sirgusnõuetega, mis on seotud laagri sobivuse ja koormuse jaotusega.
- Kinnitused ja mootori riistvara. Pikad täppispoldid, naastud, ja mootorikinnituse riistvara, kus paindumine kahjustaks väsimist või koostu eelkoormust.
- MRO ja remont. Kapitaalremonditöökojad sirguvad kulunud või hoolduse käigus moonutatud võllid remonditööde käigus, kasutades samu mõõtmispõhiseid meetodeid võrreldes esialgsete joonise piirväärtustega või heakskiidetud remondipiirangutega.
Segu on seadmete planeerimisel oluline. Mootori OEM-tasemed seisavad silmitsi väikese arvu kõrge väärtusega osanumbrite seeriatootmisega, kus on pühendatud, automatiseeritud sirgendamise rakk koos täieliku andmehõivega tasub end ära ainuüksi järjepidevuse tõttu. Tööpoed ja MRO-asutused näevad vastupidist profiili – palju osanumbreid, väikesed mahud numbri kohta – ja vajavad kiiret ümbervahetamist, paindlik tugitööriistad, ja retseptihaldus rohkem kui töötlemata tsükli kiirus. Mõlemad profiilid eksisteerivad kosmosetööstuses, ja mõlemale kehtivad samad kvaliteediootused.
Kust moonutus tuleb
Lennundusšahtid koguvad moonutusi samadest allikatest nagu teisedki täppisvõllid, mida võimendab materjal ja geomeetria:
- Kuumtöötlus. Lahuse ravi, vananemine, ja ülitugevate sulamite korpuse karastamine vabastab sepistamis- ja töötlemispinged ning painutab detaili, mõnikord päevi pärast ravi, kuna stressid lõdvestuvad. Mehhanismid on kirjeldatud artiklis sirgendamine pärast kuumtöötlust.
- Sügavate aukude puurimine. Püstoliga pika puurauguga puurimine jätab seina jääkpinge, ja sellest tulenev vibu ilmub sageli hilja. Puuritud osade käsitlemine on piisavalt delikaatne, et me töötleme püstolpuuri ja sügava auguga puuri sirgendamine kui oma distsipliini.
- Raske mehaaniline töötlemine. Asümmeetriliste tunnuste töötlemata treimine ja freesimine leevendab sepistamisel tekkivaid lukustatud pingeid ja moonutab detaili varude lahtitulekul.
- Keevitamine ja liitmine. Keevitatud äärikud, joodetud sõlmed, ja hõõrdkeevisliited tekitavad lokaalseid kuumuse moonutusi osadel, mis võivad olla juba peaaegu võrgukujulised.
Kuna mitmed neist allikatest toimivad järk-järgult, lennundus- ja kosmoseprotsesside plaanides on tavaliselt iga moonutusohtliku etapi järel mõõtmisvärav, sirgendamise käivitavad pigem andmed kui ajakava.
Lennunduse osadel kasutatavad parandusmeetodid
Kolm parandusmeetodit hõlmavad enamikku kosmosetööst:
- Täppispressi sirgendamine. Seda osa toetatakse määratletud jaamades, mõõdetud – tavaliselt punktis kirjeldatud mitmepunktisüsteemidega LVDT mitmepunktilise võlli mõõtmine – ja vajutatakse arvutatud punktides ja suundades, siis mõõdeti uuesti. Automaatmasinatel kordub see mõõtmise-vajutamise-uuesti mõõtmise silmus seni, kuni detail on piirides, ja iga iteratsioon salvestatakse.
- Lokaliseeritud termilised meetodid. Hot-spot sirgendamine – rakendades kontrollitud kohalikku soojust, nii et materjal annab jahutamisel pinget – on turbiinide kirjanduses kirjeldatud kui lähenemist suurte võllide jaoks, haamriga peening, mida kirjeldatakse peeneteralise alternatiivina väiksemate paranduste jaoks. Termilised meetodid nõuavad protsessi ranget kontrolli, kuna kuumutatud tsooni temperatuuriaken ja jahutuskäitumine määravad nii korrektsiooni kui ka igasuguse metallurgilise efekti.
- Peening-põhine korrektsioon. Kontrollitud haavli või klapi eemaldamine kutsub esile survepingekihi, mis painutab detaili ennustatavas suunas. Seda kasutatakse kohtades, kus pressile on raske ligi pääseda või kus survepinna pinge tekitamine on vastuvõetav või isegi soovitav väsimuse tõttu.
Milline meetod antud detaili puhul kehtib, on protsessiinseneri otsus joonise vastu, materjali spetsifikatsioon, ja mis tahes kliendi poolt suunatud remondi- või töötlemispiirangud – pole midagi, mida masina juures improviseerida.
Cracks, Pinna terviklikkus, ja ülevaatus
Suurim tehniline risk ülitugevate kosmosematerjalide sirgendamisel ei ole lubatud hälbe saavutamine – seda saab teha ülekoormatud korrektsioon. Liigne paindepinge võib tekitada või tekitada pragusid, ja osa, mis mõõdab täpselt pärast agressiivset ajakirjandust, ei ole vastuvõetav, kui selle terviklikkus on rikutud. Seetõttu kulgevad võimekad sirgendamise protsessid arvutatud koormuse piirides, ja miks mõrade tuvastamine kuulub vestlusesse lennu riistvara mis tahes sirgendamise sammu ümber; meie artikkel teemal pragude tuvastamine automaatse sirgendamise ajal hõlmab selle distsipliini protsessi-signatuuri poolt.
Pinna seisukord on teine probleem. Laagripäevikud, tihendi läbimõõdud, ja plaaditud pinnad peavad sirgendamise ajal jääkideta üle elama, soolvees, või katte kahjustused, mis piirab tugi- ja tööriistakontakti – sama klassi probleeme, mida käsitleme meie lehel astmeliste võllide mõõtmise nullpunkti valik, kus see, mida masin puudutab ja millest joonis hoolib, peab jääma joondatud.
Protsessi täpsustamine ja kvalifitseerimine
Kui kosmosetööstuse tarnijad toovad õgvenduse ettevõttesiseselt või kontrollivad välist teenust, praktilised täpsustusküsimused on:
- Hea määratlus. Sirgus täispikkuses, väljavool nimetatud läbimõõduga, või mõlemat – täpselt nii, nagu joonisel on kirjas. Meie ülevaade sirgus vs jooks vs TIR aitab hankedokumentides mõisted selgena hoida.
- Tõestage oma osadega. Võimekust demonstreeriti tüüpilistel tootmisosadel, mitte näidispaladel. Punktis kirjeldatud struktureeritud näidistestimine sirgendamise proovi katse ja vastuvõtmine on norm, pikendatud esimese artikli kontrolliga tootmise käivitamiseks.
- Rekordid. Osade esialgne mõõtmine, pressi iteratsioonid, lõplik mõõtmine, ja dispositsioon, eksporditavad kvaliteedisüsteemi ja säilitatakse jälgitavuse tagamiseks.
- Eeldused hülgajate jaoks. Mis juhtub osaga, mis ei lähe tolerantsi – ümbertöötamise limiit, jäägid, või inseneriülevaade – eelnevalt otsustatud. Nende piiride seadmine on sama distsipliin, mida on kirjeldatud artiklis NOK sorteerimis- ja ümbertöötamislimiidid sirgendamise liinil.
- Masina võimekus, mitte ainult masina funktsioon. Tiheda töö jaoks, küsige, kuidas kinnitatakse masina enda mõõtmine. Gage uuringud, mida käsitletakse Gage R&R sirgendamiseks eraldage reaalosa variatsioon mõõtevariatsioonist – erinevus, mis on väga oluline, kui vastuvõtupiir on kitsas ja materjal on kallis.
Märkus selle artikli piltide kohta: need on selle artikli jaoks loodud insenerikontseptsioonide illustratsioonid, mitte konkreetse kliendiliini fotod, masina mudel, või paigaldus, ja need on mõeldud ainult protsessi arutelu toetamiseks.
Korduma kippuvad küsimused
Kas nikli baasil supersulamist võlli saab pressiga sirgendada?
Jah, materjali ja joonise piires. Kõrge voolavuspiir tähendab suuremaid jõude ja tugevamat tagasilöögireaktsiooni, nii et masin, tööriistad, ja parandusstrateegia peab olema materjali jaoks sobiv. See, kas konkreetse lennuosa jaoks on sobiv pressi sirgendamine või termiline või peening meetod, on protsessitehniline otsus, mis tehakse materjali spetsifikatsiooniga vastuolus.
Kas sirgendamine mõjutab väsinud eluiga?
Igasugune plastiline deformatsioon muudab kohalikku pingeseisundit, ja just seepärast on lennunduse õgvendamine pigem kontrollitud kui improviseeritud. Kontrollitud korrektsioon arvutatud koormuse piirides, mille pinna terviklikkus on kaitstud õigete tööriistadega, on tavapraktika kogu tööstuses; kontrollimatu ülepressimine pole kuskil vastuvõetav. Kus valitsev mure on väsimus, parandusmeetod ja iga hilisem ülevaatus lepitakse kokku vastutava inseneriga.
Kas sirgendamine on lubatud AS9100 alusel?
AS9100 ei keela sirgendamist; see nõuab, et see oleks määratletud, kontrollitud protsess. See tähendab dokumenteeritud parameetreid, kvalifitseeritud seadmed ja personal, kui see on asjakohane, jälgitavad kirjed, ja vastuvõtmine joonise või kinnitatud remondipiirangute vastu. Paljud kosmosetööstuse tarnijad juhivad sirgendamist ettevõttesisese kontrollitud protsessina just sel põhjusel.
Kas sirgendamine peaks toimuma enne või pärast lõplikku lihvimist?
Ühine jada korrigeerib geomeetriat pärast kuumtöötlust ja enne lihvimise lõppu, nii et lihvimisoperatsioon puhastab pinnaefektid ja hoiab lõplikud läbimõõdud osal, mis on juba põhiliselt sirge. Täpne asukoht sõltub sellest, kui palju lihvimisvarusid plaan sisaldab ja kuidas tolerantsid on jaotatud, ning see tuleks kokku leppida mehaanilise ja sirgendamise protsesside omanike vahel.
Meie mahud on väikesed – kas automaatsel sirgendusmasinal on ikka mõtet?
Lennunduse automatiseerimist õigustab tavaliselt pigem korratavus ja kirjed, mitte tsükliaeg. Masin, mis mõõdab, parandab, mõõdab uuesti, ja dokumenteerib iga osa, eemaldab kontrollitud protsessist operaatoritevahelised erinevused ja tagab jälgitavuse, mida kvaliteedisüsteem soovib. Kus osade valik on lai ja mahud tõeliselt väikesed, otsus taandub tavaliselt üleminekuajale ja retseptide käsitlemisele, mitte automatiseerimise tasemele – poolautomaatne masin koos kiirvahetatavate tööriistadega võib olla õige vastus.
Järeldus
The engineering on this page is half the picture – a FAT checklist for straightening machines ja straightness acceptance by GD&T cover the commercial half of an aerospace shaft project.
Lennundus- ja kosmosevõlli sirgendamine on täppiskorrektsioonitöö täieliku kvaliteedisüsteemi distsipliini all. Osad on kallid, materjalid on andestamatud, ja tõendite nõuded on ranged – kuid aluseks olev meetod on mõõtmispõhine, kontrollitud plastiline deformatsioon kaitstud pindade ja kontrollitud tulemustega. Tarnijad, kes määravad protsessi ette, demonstreerida seda oma osadest, ja nõudmise osade kaupa kirjed lõppevad sirgendamise sammuga, millega audiitorid ja kliendid saavad elada. Kui teie tegevus toodab lennundusšahtisid, tihvtid, või ajamid ja te hindate, kuidas viia korrektsioon ettevõttesiseselt või parema kontrolli alla, alustage vestlust oma osa spektriga, materjalid, ja tolerantsid.