Aviacijos ir kosmoso komponentai įgyja leistinus nuokrypius. Turbinos variklio velenas karštoje dalyje sukasi dideliu greičiu; važiuoklės kaištis neša smūginę apkrovą kiekvieno prisilietimo metu; skrydžio pavaros strypas valdymo paviršių nustato tūkstančius kartų per skrydį. Kai viena iš šių dalių į apžiūrą atvyksta su lenkimu, sudėtingoje medžiagoje pataisa turi atitikti griežtą geometrinę paklaidą, nepažeidžiant paviršiaus, neslėpdamas plyšio, ir su dokumentuotu įrašu apie viską, kas buvo padaryta. Tai yra aviacijos veleno tiesinimas.
Šiame straipsnyje paaiškinama, kur yra ištiesinimas aviacijos ir kosmoso dalių gamyboje, kuriai daliai šeimoms to reikia, kodėl medžiagos apsunkina, ir kaip kokybės sistemos kontekstas keičia tai, kaip nurodomas ir tikrinamas taisymo darbas. Tai papildo mūsų konkrečioms dalims skirtus puslapius geležinkelio ašių tiesinimas ir staklių suklio tiesinimas, kurios taiko panašią fiziką pagal skirtingus komercinius ir reguliavimo suvaržymus.
Kuo skiriasi aviacijos ir erdvėlaivio šachta
Aviacijos ir kosmoso tiesinimą nuo bendros pramonės praktikos skiria trys veiksniai:
- Medžiagos. Nikelio pagrindu pagaminti superlydiniai, nuo kritulių kietėjantis nerūdijantis plienas, titano lydiniai, ir dominuoja didelio stiprumo mažai legiruotas plienas. Šios medžiagos derina aukštą takumo ribą – kuri padidina tam tikrai korekcijai reikalingą spaudimo jėgą – su stipriu spyruokliniu atsaku ir, tam tikromis sąlygomis, jautrumas perkrovai. Koregavimo strategija turi atsižvelgti į medžiagos plastinės deformacijos toleranciją, ne tik taikinio geometrija.
- Geometrija. Visų pirma variklio velenai yra ilgi, palyginti su jų skersmeniu, ir dažniausiai tuščiaviduriai, su vidinėmis savybėmis, flanšai, ir į juos apdirbtos plonasienės sekcijos. Daliai, kuri prasidėjo kaip kaltinis ruošinys, didelė masės dalis galėjo būti pašalinta sukant ir gręžiant gilias skyles, ir kiekviena iš tų operacijų pakeičia liekamąjį streso balansą. Plonasienės sekcijos taip pat riboja, kaip ir kur dalis gali būti palaikoma ir spaudžiama.
- Kokybės sistema. Aviacijos ir kosmoso gamyba vykdoma pagal AS9100 šeimos kokybės valdymą, su specialių procesų valdikliais, visiškas medžiagų ir proceso atsekamumas, ir pirmojo gaminio patikra. Skrydžio techninės įrangos dalies ištiesinimo operacija nėra neoficialus pataisymas; tai apibrėžtas procesas su parametrais, įrašų, ir priėmimo kriterijus.
Niekas iš to nekeičia pagrindinės mechanikos – lenkimas vis dar koreguojamas kontroliuojama plastine deformacija prieš tinkamai išdėstytas atramas, tiksliai taip, kaip aprašyta kaip veikia automatinis veleno tiesinimas. Keičiasi paklaidos riba ir kiekviename žingsnyje reikalaujamų įrodymų kiekis.
Dalis šeimų, kurias reikia ištiesinti
Ištiesinimo darbai atliekami visoje aviacijos ir kosmoso tiekimo grandinėje keliose pasikartojančiose šeimose:
- Variklio velenai ir ritės. Aukšto ir žemo slėgio turbinos velenai, ventiliatoriaus velenai, ir pavarų dėžės velenai, skirti turboventiliatoriniams ir turboveleniniams varikliams. Tai yra reikliausios dalys: tuščiaviduriai, plonasienės, termiškai apdorotas, ir netoleruoja guolio kakliukų ir poravimosi spygliuočių nutekėjimo.
- Konstrukciniai kaiščiai ir ašys. Važiuoklės ašys, nuorodos, ir smeigtukai, paleidimo strypai, ir takelio komponentai. Paprastai didelio stiprumo plienas, dažnai padengtas arba padengtas, su tiesumo reikalavimais, susijusiais su guolio tinkamumu ir apkrovos paskirstymu.
- Tvirtinimo detalės ir variklio techninė įranga. Ilgi tikslūs varžtai, smeigės, ir variklio tvirtinimo įranga, kai lenkimas gali pakenkti nuovargiui arba agregato išankstinei apkrovai.
- MRO ir remontas. Kapitalinio remonto dirbtuvės ištiesina susidėvėjusius ar techninės priežiūros metu iškreiptus velenus kaip dalį remonto, naudojant tuos pačius matavimais pagrįstus metodus, atsižvelgiant į pradines brėžinio ribas arba patvirtintas remonto ribas.
Mišinys yra svarbus planuojant įrangą. Variklių OEM pakopos susiduria su serijine gamyba, kai gaminama nedaug didelės vertės dalių numerių, kur skirta, automatizuota tiesinimo ląstelė su visu duomenų fiksavimu atsiperka vien dėl nuoseklumo. Darbo parduotuvės ir MRO įstaigos mato priešingą profilį – daug dalių numerių, maži kiekiai vienam numeriui – ir reikia greitai pakeisti, lankstus palaikymo įrankiai, ir receptų valdymas daugiau nei neapdoroto ciklo greitis. Abu profiliai egzistuoja erdvėlaivių viduje, ir abiem galioja tie patys kokybės lūkesčiai.
Iš kur kyla iškraipymas
Orlaivių erdvės šachtos kaupia iškraipymus iš tų pačių šaltinių, kaip ir kiti tikslūs velenai, sustiprinta medžiaga ir geometrija:
- Karščio gydymas. Gydymas tirpalu, senėjimas, ir didelio stiprumo lydinių korpuso grūdinimas atpalaiduoja kalimo ir apdirbimo įtempius bei sulenkia dalį, kartais praėjus kelioms dienoms po gydymo, nes stresas ir toliau atsipalaiduoja. Mechanizmai yra aprašyti tiesinimas po terminio apdorojimo.
- Gilių skylių gręžimas. Pistoletu gręžiant ilgą kiaurymę paliekamas liekamasis įtempis sienoje, o atsiradęs lankas dažnai pasirodo vėlai. Išgręžtų dalių tvarkymas yra pakankamai subtilus, kad jį apdorojame pistoleto gręžimo ir gilių skylių gręžimo tiesinimas kaip savo discipliną.
- Sunkusis apdirbimas. Grubus asimetrinių ypatybių tekinimas ir frezavimas sumažina kalimo įtempimus ir iškreipia dalį, kai išleidžiama medžiaga.
- Suvirinimas ir sujungimas. Suvirinti flanšai, lituoti mazgai, o trinties būdu suvirintos jungtys sukelia vietinius šilumos iškraipymus dalyse, kurios jau gali būti beveik grynos formos.
Kadangi keli iš šių šaltinių veikia palaipsniui, aviacijos ir kosmoso procesų planuose po kiekvieno iškraipymus linkusio etapo paprastai pateikiami matavimo vartai, su ištiesinimu, kurį sukelia duomenys, o ne tvarkaraštis.
Aviacijos ir erdvėlaivių dalyse naudojami korekcijos metodai
Trys korekcijos metodai apima daugumą aviacijos ir kosmoso darbų:
- Tikslus tiesinimas presu. Dalis palaikoma nustatytose stotyse, išmatuotas – dažniausiai su daugiataškėmis sistemomis, aprašytomis LVDT kelių taškų veleno matavimas – ir paspaustas apskaičiuotuose taškuose ir orientacijose, tada išmatuojama iš naujo. Automatinėse mašinose ši matavimo-spaudimo-matavimo ciklas kartojasi tol, kol dalis patenka į ribas, ir kiekviena iteracija įrašoma.
- Lokalizuoti terminiai metodai. Karštųjų taškų tiesinimas – Taikant kontroliuojamą vietinę šilumą, kad aušinant medžiaga taptų įtempta – turbinų literatūroje nurodomas kaip metodas dideliems velenams, su plaktuku, apibūdinama kaip smulkesnė alternatyva mažesnėms korekcijoms. Šiluminiai metodai reikalauja griežtos proceso kontrolės, nes šildomos zonos temperatūros langas ir aušinimo elgsena lemia ir korekciją, ir bet kokį metalurginį poveikį..
- Korekcija, pagrįsta šveitimu. Kontroliuojamas šūvio ar atvarto atsitraukimas sukelia gniuždymo įtempių sluoksnį, kuris palenkia dalį nuspėjama kryptimi. Jis naudojamas ten, kur sunku pasiekti presą arba kai dėl nuovargio priimtinas ar net pageidautinas gniuždomojo paviršiaus įtempis..
Kuris metodas taikomas konkrečiai daliai, proceso inžinieriaus sprendimas prieš brėžinį, medžiagos specifikacija, ir bet kokie į klientą nukreipti remonto ar apdorojimo apribojimai – nėra ko improvizuoti prie mašinos.
Įtrūkimai, Paviršiaus vientisumas, ir Patikrinimas
Vienintelė didžiausia techninė rizika tiesinant didelio stiprumo aviacijos ir kosmoso medžiagas yra tolerancijos nesilaikymas – tai gali padaryti perkrauta korekcija. Per didelis lenkimo įtempis gali sukelti arba išaugti įtrūkimus, ir dalis, kuri puikiai matuojama iškart po agresyvaus spaudimo, yra nepriimtina, jei jos vientisumas buvo pažeistas. Štai kodėl tinkami tiesinimo procesai vyksta pagal apskaičiuotas apkrovos ribas, ir kodėl įtrūkimų aptikimas priklauso pokalbiui apie bet kokį skrydžio aparatinės įrangos ištiesinimo veiksmą; mūsų straipsnis apie įtrūkimų aptikimas automatinio tiesinimo metu apima šios disciplinos proceso parašo pusę.
Antroji problema yra paviršiaus būklė. Guolių žurnalai, sandariklio skersmenys, ir padengti paviršiai turi išgyventi tiesinimo operaciją be žymių, sūdymas, arba dangos pažeidimas, kuris riboja atramos ir įrankių kontaktą – tos pačios klasės problemos, aptartos mūsų puslapyje matavimo atskaitos taško pasirinkimas pakopiniams velenams, kur tai, ką mašina paliečia ir kas rūpi piešiniui, turi likti išlygiuota.
Proceso nurodymas ir kvalifikavimas
Kai aviacijos ir kosmoso tiekėjai ištiesina savo namus arba teikia išorinę paslaugą, praktinių specifikacijų klausimai yra:
- Gėrio apibrėžimas. Tiesumas per visą ilgį, išbėgimas įvardintais skersmenimis, arba abu – nurodyta tiksliai taip, kaip nurodyta brėžinyje. Mūsų apžvalga tiesumas vs išbėgimas vs TIR padeda aiškiai apibrėžti pirkimo dokumentuose.
- Įrodymas su savo dalimis. Galimybė pademonstruota reprezentacinėse gamybos dalyse, ne demonstraciniuose kūriniuose. Struktūrinio pavyzdžio bandymas, aprašytas tiesinimo pavyzdžio bandymas ir priėmimas yra norma, pratęstas pirmojo gaminio patikra, skirta gamybai pradėti.
- Įrašai. Pradinis matavimas vienai daliai, spaudos iteracijos, galutinis matavimas, ir nusiteikimas, eksportuoti į kokybės sistemą ir išsaugoti atsekamumui.
- Nusiteikimai atstumtiesiems. Kas atsitiks daliai, kuri nepateks į toleranciją – perdirbimo riba, laužas, arba inžinerinė apžvalga – nuspręsta iš anksto. Šių ribų nustatymas yra ta pati disciplina, aprašyta straipsnyje NOK rūšiavimo ir perdirbimo ribos tiesinimo linijoje.
- Mašinos galimybės, ne tik mašinos funkcija. Įtemptam darbui, paklauskite, kaip patvirtinami paties mašinos matavimai. Gage tyrimai, kaip aprašyta Gage R&R tiesinimo linijoms atskirti tikrosios dalies pokytį nuo matavimo pokyčio – Skirtumas, kuris labai svarbus, kai priėmimo juosta siaura, o medžiaga brangi.
Pastaba apie šio straipsnio vaizdus: tai inžinerinės koncepcijos iliustracijos, sukurtos šiam straipsniui, ne konkrečios klientų linijos nuotraukos, mašinos modelis, arba montavimas, ir jie skirti tik proceso diskusijai palaikyti.
Dažnai užduodami klausimai
Ar nikelio pagrindo superlydinio velenus galima ištiesinti presu?
Taip, medžiagos ir brėžinio ribose. Didelis takumo stiprumas reiškia didesnes jėgas ir stipresnį atstūmimo atsaką, taigi mašina, įrankių, ir korekcijos strategija turi būti pritaikyta medžiagai. Ar tam tikrai skrydžio daliai tinka presavimo ištiesinimas, terminis ar šlifavimo metodas, yra proceso inžinerijos sprendimas, priimtas atsižvelgiant į medžiagos specifikaciją.
Ar tiesinimas turi įtakos gyvenimo nuovargiui?
Bet kokia plastinė deformacija keičia vietinę įtempių būseną, ir būtent todėl aviacijos ir kosmoso tiesinimas yra kontroliuojamas, o ne improvizuojamas. Kontroliuojama korekcija apskaičiuotų apkrovos ribose, kurių paviršiaus vientisumas apsaugotas tinkamais įrankiais, yra įprasta praktika visoje pramonėje; nekontroliuojamas per didelis spaudimas niekur nepriimtinas. Kur nuovargis yra pagrindinis rūpestis, taisymo būdas ir bet koks vėlesnis patikrinimas suderinami su atsakingu inžinieriumi.
Ar tiesinimas leidžiamas pagal AS9100?
AS9100 nedraudžia tiesinti; tai reikalauja, kad jis būtų apibrėžtas, kontroliuojamas procesas. Tai reiškia dokumentuotus parametrus, kvalifikuota įranga ir personalas, jei reikia, atsekami įrašai, ir priėmimas pagal brėžinį arba patvirtintus remonto limitus. Daugelis aviacijos ir erdvėlaivių tiekėjų vykdo tiesinimą kaip įmonės kontroliuojamą procesą būtent dėl šios priežasties.
Ar tiesinimas turėtų įvykti prieš ar po galutinio šlifavimo?
Bendra seka koreguoja geometriją po terminio apdorojimo ir prieš baigiant šlifuoti, todėl šlifavimo operacija pašalina paviršiaus poveikį ir išlaiko galutinį skersmenį toje dalyje, kuri jau yra iš esmės tiesi. Tiksli padėtis priklauso nuo to, kiek šlifavimo medžiagos turi planas ir kaip paskirstomi leistini nuokrypiai, ir dėl to turėtų susitarti apdirbimo ir tiesinimo procesų savininkai.
Mūsų apimtys mažos – ar automatinė tiesinimo mašina vis dar turi prasmę?
Automatizavimas kosminėje erdvėje paprastai pateisinamas pakartojamumu ir įrašais, o ne ciklo trukme. Mašina, kuri matuoja, pataiso, pakartotinai išmatuoja, ir dokumentuoja kiekvieną dalį, pašalina valdomo proceso skirtumus tarp operatorių ir užtikrina atsekamumą, kurio nori kokybės sistema. Kur dalių įvairovė plati, o apimtys tikrai mažos, Sprendimas dažniausiai nulemia perėjimo laiką ir receptų tvarkymą, o ne automatizavimo lygį – Pusiau automatinė mašina su greitai keičiamais įrankiais gali būti teisingas atsakymas.
Išvada
The engineering on this page is half the picture – į FAT checklist for straightening machines ir straightness acceptance by GD&T cover the commercial half of an aerospace shaft project.
Orlaivių ir erdvėlaivių velenų tiesinimas – tai preciziškas koregavimo darbas pagal visišką kokybės sistemos discipliną. Dalys brangios, medžiagos negailestingos, o įrodymų reikalavimai yra griežti – tačiau pagrindinis metodas yra pagrįstas matavimais, kontroliuojama plastinė deformacija su apsaugotais paviršiais ir patikrintais rezultatais. Tiekėjai, kurie iš anksto apibrėžia procesą, pademonstruoti tai iš savo pusės, ir paklausos kiekvienos dalies įrašai baigiasi tiesinimo žingsniu, su kuriuo gali gyventi ir auditoriai, ir klientai. Jei jūsų operacija gamina aviacijos ir kosmoso šachtas, smeigtukai, arba įjungimo komponentus, ir jūs vertinate, kaip pataisymą atlikti įmonės viduje arba geriau kontroliuoti, pradėkite pokalbį su savo dalių spektru, medžiagų, ir tolerancijos.