Santrauka: Šiame vadove pateikiami lydiniai, pramonės standartai, NDT taisyklės ir tiekėjų vertinimo patarimai, skirti aviacijos ir kosmoso liejimo komponentams, naudojamiems orlaiviuose ir varymo sistemose.
Kas yra Aerospace Investment Casting?
Aviacijos ir kosmoso investicinis liejimas yra didelio tikslumo prarasto vaško liejimo procesas, pritaikytas taip, kad atitiktų ypatingus orlaivių, erdvėlaivių ir susijusių varomųjų sistemų patikimumo reikalavimus.
Nors pagrindiniai darbo principai yra tokie patys kaip ir bendrasis pramoninis investicinis liejimas, aviaciniam naudojimui skirto liejimo atveju taikoma daug griežtesnė medžiagų grynumo, matmenų stabilumo, atsekamumo ir defektų ribų kontrolė.
Oro erdvės komponentai dažnai veikia esant aukštai temperatūrai, ciklinei mechaninei apkrovai, vibracijai ir korozinėms atmosferos sąlygoms.
Tradicinis apdirbimas iš kietų ruošinių tampa neekonomiškas arba nepraktiškas plonasienėms, sudėtingoms geometrijoms.
Investicinis liejimas leidžia gamintojams sukurti beveik tinklo formos dalis su vidiniais praėjimais, lenktais profiliais ir sudėtingais kontūrais, tuo pačiu sumažinant medžiagų atliekas ir antrinio apdirbimo darbo krūvį.
Pagrindinis investicijų į aviaciją tikslas yra pašalinti kritinius defektus, kurie gali sukelti katastrofišką gedimą skrydžio ar variklio veikimo metu.
Net mažos vidinės tuštumos ar paviršiaus intarpai, priimtini bendroms mašinų dalims, gali diskvalifikuoti skrydžiui svarbius kosmoso liejinius.
Įprasti lydiniai, naudojami aviacijos ir kosmoso investicijų liejimui
Medžiagų parinkimas yra vienas iš svarbiausių ankstyvųjų sprendimų aviacijos ir kosmoso liejimo projektams.
Lydinio pasirinkimas priklauso nuo darbinės temperatūros, mechaninės apkrovos, atsparumo korozijai, svorio tikslų ir biudžeto apribojimų.
Nikelio pagrindu pagaminti superlydiniai („Inconel“ serija: 718 625)
Nikelio pagrindu pagaminti superlydiniai dominuoja aukštos temperatūros aviacijos ir kosmoso srityse, ypač dujų turbinų karšto profilio dalyse.
Inconel 718 pasižymi dideliu atsparumu tempimui, atsparumu valkšnumui ir gerą suvirinamumą aukštesnėje temperatūroje.
Jis plačiai naudojamas reaktyvinių variklių turbinų diskams, mentėms, purkštukams ir konstrukciniams komponentams.
Inconel 625 pasižymi išskirtiniu atsparumu korozijai ir oksidacijai kartu su dideliu stiprumu.
Pirmenybė teikiama išmetimo mazgams, skysčių tiekimo kolektoriams ir komponentams, veikiamiems agresyvios cheminės aplinkos.
Šiuos lydinius sudėtinga lieti dėl aukštos lydymosi temperatūros ir jautrumo susitraukimo defektams.
Norint išlaikyti pastovias metalurgines savybes, reikalinga griežta lydymosi ir kietėjimo kontrolė.
Daugelis aviacijos ir kosmoso projektų remiasi nikelio superlydinio liejiniai atlaikyti ekstremalias šilumines ir mechanines apkrovas.
Nerūdijantis plienas, grūdinamas krituliais (17-4PH)
17-4PH kritulių grūdinantis nerūdijantis plienas yra populiarus aviacijos ir erdvės konstrukcijų liejinių, veikiančių esant vidutinei temperatūrai, pasirinkimas.
Jis subalansuoja didelį stiprumą, kietumą ir atsparumą korozijai su santykinai lengvesniu liejimu ir terminiu apdorojimu, palyginti su superlydiniais.
Dažniausiai naudojami vožtuvų korpusai, laikikliai, pagalbiniai važiuoklės komponentai ir siurblių korpusai.
Jo mechanines savybes galima sureguliuoti naudojant įvairius senėjimo terminius apdorojimus, kad atitiktų nurodytus dizaino reikalavimus.
Kobalto lydiniai (Stellite)
Kobalto pagrindu pagaminti Stellite lydiniai pasižymi puikiu atsparumu dilimui, karščiui ir atsparumu šiluminiam nuovargiui.
Jie palaiko našumą esant pasikartojančiai trinčiai ir aukštai temperatūrai.
Aviacijos ir erdvės inžinieriai parenka Stellite lydinius paviršiams, vožtuvų lizdams sandarinti, purkštukų komponentai ir susidėvi variklio ir skysčio valdymo mazgų viduje esantys įdėklai.
Lydinys atsparus dilimui ir paviršiaus degradacijai esant dideliam kontaktiniam slėgiui.
Anglies ir mažai legiruotas plienas, skirtas aviacijos ir kosmoso liejiniams
Anglies ir mažai legiruotas plienas naudojamas aviacijos ir kosmoso komponentams, kai aukšta temperatūra nėra pagrindinis reikalavimas.
Šios medžiagos užtikrina gerą konstrukcijos tvirtumą mažesnėmis sąnaudomis, dažnai naudojamos nekritiniams korpusams, atraminiams laikikliams ir įžeminimo bandymo įrangai.
Jie retai naudojami karštose variklių zonose, tačiau išlieka įprasti pagalbinių lėktuvų sklandų ir priedų sistemų liejiniams.
Privalomi aviacijos ir kosmoso liejinių standartai ir sertifikatai
Orlaivių ir kosmoso liejiniai negali pasikliauti tik vizualiu patikrinimu.
Visa gamybos eiga turi atitikti standartizuotas specifikacijas, apimančias žaliavų chemiją, lydymą, liejimą, terminį apdorojimą, tikrinimą ir dokumentaciją.
ASTM specifikacijose nustatyti pagrindiniai reikalavimai dėl cheminės sudėties, mechaninių savybių ir priimtinumo kriterijų metalo liejiniams, naudojamiems kosmose.
Be ASTM, AMS (Aerospace Material Specifications) yra plačiai taikomi pramonės standartai skrydžio lygio komponentams su griežtesnėmis metalurgijos ir tikrinimo taisyklėmis.
Papildomas konkretaus projekto specifikacijas dažnai nustato pagrindiniai rangovai arba aviacijos ir kosmoso sistemų integratoriai.
Neardomasis bandymas (NDT) yra privalomas daugumai skrydžiui svarbių lietinių dalių. Įprasti NDT metodai apima:
- Radiografiniai tyrimai (rentgeno spinduliai), skirti nustatyti vidinį susitraukimą, poringumą ir inkliuzus
- Skysčio prasiskverbimo tikrinimas (LPI), siekiant nustatyti paviršiaus įtrūkimus ir nelygumus
- Magnetinių dalelių patikra (MPI) dėl feromagnetinių lydinių paviršiaus ir arti paviršiaus defektų
- Ultragarsinis tyrimas tūriniam defektų aptikimui storesnėse dalyse
Visiškas medžiagos atsekamumas yra dar vienas neginčijamas reikalavimas.
Kiekviena žaliavos partija, terminio apdorojimo žurnalas ir patikrinimo ataskaita turi būti saugomi ir susieti su atskirais liejimo komponentais.
Atsekamumas leidžia analizuoti pagrindines priežastis, jei defektai aptinkami po pristatymo.
Tipiški aviacijos ir kosmoso komponentai, pagaminti „Investment Casting“.
Investicinis liejimas puikiai tinka aviacijos ir kosmoso dalims, turinčioms sudėtingų vidinių savybių ir griežtų matmenų reikalavimų.
Turbinos ir variklio karštosios dalies komponentai
Turbinų mentės, mentės, purkštukai ir degimo kameros komponentai yra klasikiniai aviacijos ir kosmoso investiciniai liejiniai.
Šios dalys turi sudėtingus aušinimo kanalus, kad būtų galima valdyti didelį karštį dujų turbininių variklių viduje.
Beveik tinklinės formos liejimas sumažina brangaus apdirbimo, reikalingo kietoms superlydinėms medžiagoms, skaičių.
Orlaivių ir erdvės vožtuvų korpusai, korpusai ir laikikliai
Skysčių valdymo vožtuvų korpusai, hidrauliniai korpusai ir lengvi konstrukciniai laikikliai yra plačiai gaminami naudojant aviacijos ir kosmoso investicijų liejimą.
Šie komponentai sujungia sudėtingus srauto kelius ir griežtus slėgio sulaikymo reikalavimus.
Daugeliui jų reikia tiksliai apdoroti paviršius ir tvirtinimo angas po liejimo.
Pagalbinės orlaivių konstrukcijos liejamos dalys
Orlaivių posistemių pagalbinės sklandmens detalės, pavarų korpusai ir atraminiai liejiniai taip pat yra įprasti naudojimo atvejai.
Nors ne visada karščiausiose variklio zonose, šios dalys vis tiek turi atitikti aviacijos ir kosmoso defektų ir atsekamumo taisykles.
Mūsų portfelis apima platų asortimentą aviacijos ir kosmoso investicijų liejimo komponentai varikliams ir lėktuvų korpusams.
Pagrindiniai aviacijos ir kosmoso investicijų trūkumai ir kokybės rizika
Net ir kontroliuojant gamybą, investiciniuose liejiniuose gali atsirasti kelių tipų defektų.
Orlaivių ir kosmoso liejyklos turi įdiegti proceso kontrolę, kad apribotų arba pašalintų šią riziką.
Poringumas arba dujų tuštumos susidaro, kai įstrigusios dujos kietėjimo metu neišeina iš išlydyto metalo.
Vidinis poringumas dažnai vizualiai nepastebimas ir norint jį nustatyti, reikia atlikti rentgeno tyrimą.
Susitraukimo ertmės atsiranda dėl tūrio susitraukimo, kai metalas vėsta.
Išlydytam metalui tiekti ir susitraukimui kompensuoti naudojami tinkami atitvarai ir stovo konstrukcija.
Paviršiaus intarpai ir šlako defektai atsiranda dėl keraminių lukštų fragmentų ar priemaišų, patenkančių į išlydytą srautą.
Griežta apvalkalo medžiagų kontrolė ir išpylimo disciplina sumažina įtraukimo riziką.
Aviacijos ir kosmoso reikmėms defektų priėmimo ribos yra daug griežtesnės nei bendrų pramoninių liejinių.
Dėl kai kurių nedidelių defektų, priimtinų su skrydžiu nesusijusiai aparatūrai, skrydžiui svarbių mazgų dalis bus visiškai atmesta.
Kaip įvertinti aviacijos ir kosmoso investicijų liejyklą
Kvalifikuotos liejyklos pasirinkimas yra vienas didžiausią poveikį turinčių žingsnių aviacijos ir kosmoso komponentų tiekimo srityje.
Pirkėjai turėtų įvertinti šias pagrindines galimybes prieš sudarydami prototipų ar gamybos užsakymus.
Gamybos pajėgumai ir lydinių apdorojimo patirtis
Patvirtinkite, ar liejykla reguliariai lieja konkretų lydinį, reikalingą jūsų projektui.
Superlydiniams ir specialiems nerūdijantiems plienams reikalinga speciali lydymo ir tvarkymo patirtis.
Liejykloje, turinčioje patirties naudojant standartinius plieno liejinius, gali trūkti proceso valdymo priemonių, skirtų „Inconel“ arba „Stellite“ aviacijos ir kosmoso darbams.
Peržiūrėkite ankstesnį aviacijos ir kosmoso komponentų portfelį, kad patikrintumėte, ar nėra panašios geometrijos, sienelės storio ir dydžio dalių.
NDT ir metalurgijos laboratorijos pajėgumai
Kompetentingas aviacijos ir kosmoso liejimo tiekėjas turi turėti savo arba patvirtintą trečiosios šalies NDT pajėgumą.
Patikrinkite, ar inspektoriai turi reikiamą radiografinio, skvarbiųjų ir magnetinių dalelių bandymo kvalifikaciją.
Metalurgijos laboratorijos galimybės leidžia sertifikuoti medžiagas, analizuoti mikrostruktūrą ir atlikti mechaninius mėginių tyrimus, kad būtų patvirtinti terminio apdorojimo rezultatai.
Orlaivių ir kosmoso liejinių atsekamumo reikalavimai
Paprašykite peržiūrėti jų medžiagų atsekamumo darbo eigą.
Tiekėjas turėtų sekti žaliavų kaitinimą, lydymosi partijas, terminio apdorojimo įrašus ir tikrinimo ataskaitas, susietas su kiekvienu liejinių serijos numeriu.
Trūkstant atsekamumo įrašų, dalys gali būti diskvalifikuotos naudoti kosmose.
Partijos gamybos ir prototipų liejimo pajėgumai
Daugelis aviacijos ir kosmoso projektų prasideda nuo prototipų liejinių, skirtų projekto patikrinimui prieš pradedant gaminti visą.
Patvirtinkite, kad liejykla gali palaikyti tiek mažos apimties prototipų serijas, tiek stabilią serijinę gamybą, užtikrindama nuoseklią kokybės kontrolę abiejuose etapuose.
Patikrinkite įrankių, prototipų liejimo ir pirmojo gaminio patikrinimo (FAI) paketų pristatymo laiką.
Aviacijos ir kosmoso investicijų liejamų dalių prototipas ir masinė gamyba
Aviacijos ir kosmoso liejinių prototipų tikslas – patvirtinti geometriją, medžiagos veikimą ir liejimo proceso galimybes.
Prototipų įrankiams gaminti gali būti naudojami greitesni ir pigesni modeliai, tačiau medžiagų chemijos ir tikrinimo standartai vis tiek turi atitikti galutinius gamybos reikalavimus, jei bandymų duomenys patvirtins skrydžio kvalifikaciją.
Masinės gamybos aviacijos ir kosmoso liejiniams reikalingi užrakinti, kartojami proceso parametrai.
Įrankiai, apvalkalo gamyba, lydymo grafikai ir terminio apdorojimo ciklai yra visiškai kontroliuojami ir dokumentuojami.
Pirmojo gaminio patikrinimo (FAI) paketai paprastai reikalingi prieš išleidžiant serijinę gamybą.
Perėjimas nuo prototipo prie gamybos yra dažnas rizikos taškas.
Pakeitus vaško raštus, užtvaras ar apvalkalo medžiagas, gali pasikeisti liejimo kokybė.
Aviacijos ir kosmoso gamyboje visi proceso pakeitimai reikalauja oficialaus inžinerinio patvirtinimo ir pakartotinio patvirtinimo.
Geri tiekėjai dokumentuoja visus proceso pakeitimus ir iš naujo patvirtina dalių veikimą po bet kokio pakeitimo.
Daugumai liejinių reikia antrinės apdailos, įskaitant precizinis CNC apdirbimas liejiniams, kad būtų pasiekti galutiniai brėžinio matmenys.
DUK
Kokia yra investicijų į aviaciją ir kosmosą tolerancija?
Leidžiamosios nuokrypos priklauso nuo lydinio, dalies dydžio, sienelės storio ir liejimo geometrijos.
Aviacijos ir kosmoso liejimo metu pasiekiamas didesnis matmenų tikslumas, palyginti su liejimo smėliu, tačiau šios vertės taikomos liejimo sąlygomis.
Norint patenkinti galutinius brėžinio leistinus nuokrypius, kritiniams paviršiams paprastai reikia antrinio CNC apdirbimo.
Vien liejimo tolerancijos retai tenkina skrydžio techninės įrangos tikslumo surinkimo reikalavimus.
Tolerancijos vertės turėtų būti apibrėžtos ir sutartos projektuojant liejimo peržiūros etapą.
Ar aviacijos ir kosmoso liejinius galima apdoroti CNC po liejimo?
Taip. Daugeliui aviacijos ir kosmoso liejinių reikalingas antrinis tikslumas sandarinimo paviršių, tvirtinimo angų ir sujungimo ypatybių apdorojimas.
Mechaninis apdirbimas pašalina medžiagos perteklių ir suteikia svarbių matmenų spausdinimo specifikacijoms.
Pradiniame liejimo modelyje projektuotojai turi atsižvelgti į apdirbimo atsargas.
Kokie NDT testai reikalingi aviacijos ir kosmoso liejiniams?
Reikalingi bandymai priklauso nuo komponento kritiškumo lygio.
Skrydžiui svarbiems liejiniams paprastai reikalinga rentgeno rentgenografija, skysčių įsiskverbimo tikrinimas ir visiškas medžiagų sertifikavimas.
Papildomi ultragarsiniai bandymai arba metalurgijos mėginių ėmimas gali būti nurodyti projekto standartuose.
