Khám phá, Kỹ thuật và máy móc
Gia công CNC hàng không vũ trụ – Từ A-Z những thông tin cần biết
Gia công CNC hàng không vũ trụ là một lĩnh vực khó và đòi hỏi độ chính xác, phức tạp, chuyên môn cao, không cho phép sự sai sót của con người nhằm đảm bảo chất lượng, độ bền, hiệu quả… của máy bay và các thiết bị của ngành này. Bởi vì, so với việc di chuyển trên mặt đất, bay khó khăn và phức tạp hơn vì nó liên quan đến việc di chuyển trong bầu khí quyển của Trái đất.
Gia công CNC hàng không vũ trụ là gì?
Gia công CNC hàng không vũ trụ liên quan đến việc sử dụng các loại máy cắt gọt kim loại CNC, bao gồm: Máy phay CNC, máy tiện CNC, máy khoan và taro CNC… để tạo nên các bộ phận, linh kiện của máy bay thương mại, máy bay chiến đấu, tàu vũ trụ, trực thăng và tên lửa. Máy CNC được điều khiển tự động bằng máy tính thông minh (Computer Numerical Control), gia công sản phẩm hoàn toàn thông qua các lệnh được lập trình trên máy tính.
Đối với lĩnh vực hàng không vũ trụ, do đặc điểm tính chất của máy bay, trực thăng… di chuyển trong bầu khí quyển, chịu áp suất lớn và nhiều yếu tố bất lợi, nên các phương pháp gia công CNC hàng không vũ trụ như cắt, tạo hình và khoan vật liệu đòi hỏi phải tạo ra các bộ phận đáng tin cậy, hiệu quả và an toàn.
Thực tế, ngành hàng không vũ trụ là một trong những ngành tinh vi nhất, yêu cầu độ chính xác nhất, tuyệt đối không có sai số, các bộ phận được gia công phù hợp với thông số kỹ thuật. Điều này nhằm đảm bảo rằng các bộ phận hoạt động bình thường mà không gây ra bất kỳ hình thức nguy hiểm nào, vì bất kỳ sai sót hoặc sự không nhất quán nào cũng có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, một bộ phận bị lỗi hoặc không hoàn hảo có thể gây ra tổn thất hàng ngàn đô la cho máy bay và trạm vũ trụ.
Những vật liệu được sử dụng trong gia công CNC hàng không vũ trụ phổ biến nhất
Không phải vật liệu nào cũng có thể lựa chọn, vì trong gia công CNC hàng không vũ trụ vật liệu sử dụng yêu cầu độ bền cao, cần khả năng chịu đựng cao, chống mài mòn, cứng cáp, có thể chịu được nhiều điều kiện khắc nghiệt, để đảm bảo chất lượng của thiết bị hàng không vũ trụ.
Nhôm và hợp kim nhôm
Nhôm và hợp kim nhôm là những vật liệu được sử dụng phổ biến nhất hiện nay để gia công CNC hàng không vũ trụ. Bởi vì, chúng có độ bền kéo cao, trọng lượng nhẹ, rất dễ định hình nên dễ gia công cho máy CNC.
Hợp kim nhôm phổ biến nhất để gia công CNC trong ngành hàng không vũ trụ là nhôm 7075, có thành phần hợp kim chính là kẽm. Nó cung cấp sức mạnh mệt mỏi tốt. Vật liệu này đã được sử dụng để sản xuất một số cánh, thân máy bay và các thành phần cấu trúc hỗ trợ. Các hợp kim nhôm máy bay 4047 (lớp phủ/chất độn), 6951 (vây) và 6063 (kết cấu) cũng có thể gia công được. Do đó, các hợp kim của sê-ri 6000 thường được coi là dễ gia công hơn các hợp kim khác.
Titan và hợp kim titan
Hàng không vũ trụ là lĩnh vực sử dụng hợp kim titan nhiều nhất trên toàn cầu. Kim loại hoạt động tốt ở nhiệt độ cao, chống ăn mòn và có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng tốt. Việc sử dụng titan trong sản xuất hàng không vũ trụ đã trở nên phổ biến.
Các máy bay thương mại và quân sự như Airbus A380 và Boeing B787 và các máy bay trực thăng như F-22, F/A-18 và UH-60 Black Hawk đều cần một lượng đáng kể vật liệu này cho các bộ phận khác nhau của chúng. Các thành phần cho khung máy bay và động cơ phản lực làm bằng titan bao gồm đĩa, lưỡi, trục và vỏ.
Việc gia công titan bằng máy CNC có thể khó khăn hơn vì nó cứng hơn nhôm, thường dẫn đến mài mòn dụng cụ và tích tụ nhiệt, có thể làm biến dạng vật liệu. Do đó, gia công hàng không vũ trụ bằng titan cần chạy ở tốc độ RPM của máy thấp hơn và với tải phoi cao hơn.
Nhựa kỹ thuật
Do trọng lượng cực kỳ thấp, khả năng chống va đập và rung động tuyệt vời, khả năng bịt kín và kháng hóa chất, nhựa có thể là một chất thay thế có giá trị cho kim loại. Bên cạnh đó, so với kim loại, chúng mang lại khả năng cách điện tốt hơn và lý tưởng cho gia công CNC nguyên mẫu . PEEK, polycarbonate và Ultem là các polyme hiệu suất cao được sử dụng trong gia công hàng không vũ trụ.
Nhựa kỹ thuật hàng không vũ trụ có thể được gia công bằng máy CNC để tạo ra các bộ phận máy bay như nội thất cabin, bàn khay, miếng đệm chống mài mòn, tay vịn, bảng điều khiển đèn nền, các bộ phận van, vỏ, ống và lớp cách nhiệt.
Không phải tất cả các loại nhựa kỹ thuật đều lý tưởng để sử dụng trong gia công CNC hàng không vũ trụ, vì polyme máy bay phải tuân thủ các tiêu chuẩn cụ thể về độc tính, khói và ngọn lửa. Vì vậy, nó là một yếu tố quan trọng.
Lợi ích khi sử dụng máy CNC cho ngành hàng không vũ trụ
Gia công CNC là một sự phù hợp hoàn hảo cho việc chế tạo các bộ phận máy bay do có nhiều ưu điểm. Trong số các ưu điểm của nó là:
Tạo các thành phần nhẹ
Trọng lượng là một yếu tố quan trọng trong các phần của công nghệ bay. Gia công CNC có thể tạo ra các cấu trúc và bộ phận có thành mỏng từ các vật liệu chắc chắn nhưng nhẹ để đáp ứng nhu cầu này. Điều này làm cho nó trở nên lý tưởng để sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ để chế tạo các bộ phận và linh kiện.
Lỗi phần tối thiểu
Các bộ phận được chế tạo bằng phương pháp sản xuất truyền thống/thông thường dễ bị hỏng do lỗi kích thước do yếu tố con người có liên quan. Tuy nhiên, với gia công CNC chính xác, điều này khó xảy ra vì quy trình sản xuất này đảm bảo các bộ phận hàng không vũ trụ tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về kích thước, dung sai và hiệu suất, đảm bảo hiệu suất cao đồng thời ngăn ngừa hỏng hóc bộ phận
Độ chính xác cao
Độ chính xác là đặc điểm nổi bật của gia công CNC, vì nó tạo ra các chi tiết có độ chính xác và nhất quán cao. Máy CNC có độ chính xác đến từng micromet, với sai số rất nhỏ. Sử dụng gia công CNC trong ngành hàng không vũ trụ đảm bảo sản xuất các bộ phận phù hợp với các bộ phận máy bay một cách chính xác, do đó ngăn ngừa hỏng hóc chung của bộ phận và hậu quả là mất mát tài sản.
Tính nhất quán và hiệu quả
Gia công CNC giúp tăng hiệu quả sản xuất khi được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ. Quá trình này được tự động hóa, tăng tốc độ sản xuất và giảm thời gian đồng thời đảm bảo rằng các bộ phận được sản xuất là chính xác và nhất quán. Với độ chính xác và nhất quán này, sẽ có ít lãng phí nhất và các bộ phận được sản xuất hiếm khi cần phải gia công lại do kích thước không chính xác.
Tiết kiệm chi phí
Độ chính xác kết hợp với sản xuất nhanh giúp tiết kiệm chi phí trên mỗi bộ phận, tiết kiệm tiền cho lãng phí vật liệu, làm lại lỗi và nhân công. Sản lượng được cải thiện cũng làm tăng lợi nhuận.
Ứng dụng gia công CNC hàng không vũ trụ, máy bay
Lĩnh vực hàng không vũ trụ có nhiều ứng dụng cho gia công CNC, sau đây là những ứng dụng phổ biến nhất.
- Đầu nối điện: Gia công CNC hỗ trợ sản xuất hệ thống điện của máy bay, đây là những thành phần quan trọng. Việc sản xuất hệ thống điện của máy bay thường phụ thuộc vào những hạn chế về trọng lượng và không gian của nó.
- Thành phần van: Những thành phần nhỏ bé này có ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và van được gia công bằng máy CNC đảm bảo độ chính xác của bộ phận và hoạt động an toàn, hiệu quả.
- Các thành phần tạo oxy: Gia công CNC hỗ trợ sản xuất các hệ thống an toàn tạo oxy mạnh mẽ, chịu được nhiệt độ, trọng lượng nhẹ.
- Trục: Trong các ứng dụng hàng không, trục đóng vai trò chính trong việc truyền lực. Gia công CNC tăng cường sản xuất các mặt hàng mạnh mẽ làm bằng vật liệu chịu nhiệt.
- Bộ phận cabin
- Sườn cánh
- Các bộ phận thân máy bay
- Bộ truyền động
- Điều khiển chuyển động
- Vỏ động cơ
- Bộ phận hạ cánh
- Đĩa và thân bộ lọc.
- Chỗ ngồi, tay vịn, khay
- Vỏ tên lửa và các thành phần khác
- Hệ thống tạo ô xi….
- Hệ thống điện tử
Gia công CNC không chỉ có vai trò quan trọng trong việc sản xuất các bộ phận sử dụng cuối của máy bay. Nó cũng đóng một phần quan trọng trong R&D hàng không vũ trụ. Vai trò này cho phép các công ty hàng không vũ trụ nhanh chóng lặp lại các thiết kế thành phần mới, kiểm tra chúng và chỉnh sửa chúng nếu cần
Quy Trình Gia Công Cho Hàng Không Vũ Trụ CNC
Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ có nhu cầu cao đối với các bộ phận có độ chính xác cực cao, vì vậy cần phải gia công chính xác hàng không vũ trụ. Lý do là hầu hết các bộ phận có thiết kế và hình học phức tạp. Có nhiều loại máy CNC khác nhau , nhưng để có độ chính xác cao, ngành hàng không vũ trụ sử dụng hai hoạt động chính của máy CNC.
Phay CNC chính xác
Đây là một quy trình gia công nhiều trục liên quan đến việc sử dụng máy phay để sản xuất các bộ phận. Máy được sử dụng cho quá trình sản xuất này di chuyển dọc theo các trục tuyến tính X, Y và Z quy ước cũng như các trục quay A và B, do đó cho phép tạo ra các hình dạng và hình học phức tạp.
Mặc dù có thể sử dụng máy phay CNC 3 hoặc 4 trục khi gia công các bộ phận hàng không vũ trụ, nhưng tốt hơn là sử dụng máy phay CNC 5 trục vì chúng có thể hoạt động trên tối đa 5 hướng của phôi trong một lần vận hành. Điều này giúp các nhà sản xuất giảm sai sót và thời gian sản xuất. Ngoài ra, các công cụ cắt được sử dụng trong máy CNC 5 trục quay ở tốc độ cao, đảm bảo độ chính xác và độ chính xác của bộ phận. Phay CNC tạo điều kiện sản xuất chính xác các bộ phận hàng không vũ trụ như thiết bị hạ cánh, linh kiện điện và hộp số.
Sử dụng máy công cụ CNC tiên tiến để di chuyển dụng cụ cắt hoặc các bộ phận trên năm trục khác nhau, cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp trong một cài đặt. Ngoài ra, nó giúp cải thiện hiệu quả xử lý và đảm bảo rằng thời gian quay vòng của các bộ phận phức tạp là ngắn nhất, cho phép chế tạo các bộ phận khác nhau từ vật liệu cứng.
Tiện CNC chính xác
Quy trình này, còn được gọi là gia công trừ, liên quan đến việc loại bỏ vật liệu để tạo ra hình dạng mong muốn. Quy trình sản xuất tiện chính xác giữ các thanh vật liệu theo hình nêm và quay. Quá trình này tiếp tục cho đến khi vật liệu đạt được hình dạng mong muốn.
Tiện chính xác CNC là một quy trình chi tiết và phức tạp để tạo ra các bộ phận hàng không vũ trụ có dạng hình trụ. Cũng cần lưu ý rằng quy trình này có độ chính xác cao vì máy tính kiểm soát tốc độ và vị trí của công cụ và vật liệu được sử dụng.
Máy tiện CNC sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ như ốc vít, đai ốc, ren, chốt nối, ốc vít và trục.
Bề mặt hoàn thiện điển hình cho các sản phẩm ngành hàng không vũ trụ
Mặc dù các lớp hoàn thiện bề mặt khác nhau có sẵn cho các bộ phận được gia công bằng máy hàng không vũ trụ CNC, nhưng không phải tất cả đều lý tưởng để sử dụng trên các bộ phận của máy bay. Ngành công nghiệp sử dụng bốn loại khi lựa chọn giữa các phương pháp xử lý bề mặt khác nhau.
Anot hóa
Loại hoàn thiện bề mặt này liên quan đến việc ngâm bộ phận hàng không vũ trụ vào dung dịch điện phân, do đó tạo ra một lớp oxit đồng nhất trên bề mặt của bộ phận. Có hai loại anot hóa được sử dụng trên các bộ phận hàng không vũ trụ; loại II và loại III.
Anodizing loại II tạo thành một lớp trang trí trên bề mặt của bộ phận. Lớp này thường mỏng, khiến bề mặt và phần không gian vũ trụ dễ bị ăn mòn và mài mòn khi tiếp xúc. Mặt khác, quá trình anot hóa loại III tạo thành một lớp phủ cứng bảo vệ hơn trên bề mặt chi tiết.
Anodizing nhôm như một lớp hoàn thiện bề mặt bảo vệ các bộ phận hàng không vũ trụ khỏi bị ăn mòn và cải thiện khả năng chống chịu của chúng.
Thụ động
Thụ động hóa là một phương pháp hậu xử lý thường xuyên được sử dụng trong gia công CNC hàng không vũ trụ để nâng cao chức năng và chất lượng bề mặt của sản phẩm. Bề mặt của bộ phận có thể chứa vi nhám hoặc tạp chất bề mặt sau quá trình gia công, điều này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất của bộ phận theo thời gian. Tuy nhiên, với sự thụ động hóa, những thách thức này không còn là vấn đề nữa, vì quá trình này cải thiện khả năng chống ăn mòn của các bộ phận hàng không vũ trụ và giảm nhu cầu bảo trì.
Đánh bóng
Đánh bóng là một trong những phương pháp xử lý bề mặt lý tưởng để sử dụng trên các bộ phận hàng không vũ trụ. Đây là một quy trình đơn giản sử dụng ý tưởng mài mòn để làm nhẵn bất kỳ bề mặt nào. Quá trình này thường bắt đầu với bề mặt bộ phận hàng không vũ trụ thô nhất và tiến triển cho đến khi để lại một lớp hoàn thiện bề mặt mịn màng, hấp dẫn.
Ngoài ra, đánh bóng có thể làm tăng độ bền của vật liệu hàng không vũ trụ. Nó làm điều này bằng cách giảm khả năng sứt mẻ hoặc nứt. Mặt khác, đánh bóng các bộ phận hàng không mất nhiều thời gian và có thể tốn kém.
Sơn tĩnh điện
Lớp hoàn thiện bề mặt điển hình nhất cho các bộ phận hàng không vũ trụ bằng kim loại là sơn tĩnh điện và sự nổi tiếng của nó là do sự đa dạng về chức năng và độ bền của nó. Các bộ phận hàng không vũ trụ được sơn tĩnh điện có khả năng chống trầy xước và phai màu theo thời gian.
Ngoài ra, lớp hoàn thiện bề mặt này cung cấp nhiều màu sắc để giúp các nhà sản xuất phụ tùng hàng không vũ trụ linh hoạt hơn và cải thiện tính thẩm mỹ.
Các bộ phận gia công hàng không vũ trụ CNC là một nhiệm vụ khó khăn. Tuy nhiên, đây là một số mẹo cần ghi nhớ trong quá trình này hoặc trước khi đến cửa hàng máy CNC hàng không vũ trụ.
Kinh nghiệm gia công CNC hàng không vũ trụ, máy bay
1. Chạy mô phỏng
Trước khi chạy sản xuất bộ phận hàng không vũ trụ thực tế, hãy sử dụng phần mềm mô phỏng gia công CNC để đảm bảo bạn có được mọi thứ hoàn hảo từ đầu đến cuối. Với phần mềm mô phỏng, bạn có thể hình dung cách thức hoạt động của các bộ phận hàng không vũ trụ trước khi đưa vào sản xuất.
2. Sử dụng đúng máy và dụng cụ cắt
Có một số máy CNC và dụng cụ cắt, nhưng không phải tất cả đều lý tưởng để gia công các bộ phận hàng không vũ trụ. Đây là lý do tại sao có được các công cụ và máy móc phù hợp cho công việc là tốt nhất. Thông thường, tốt nhất là sử dụng các máy nghiền lớn, tốc độ cao được tạo riêng cho nhiệm vụ này để tăng quy mô thiết bị của bạn.
3. Chia sản xuất thành các bộ phận chuyên dụng
Việc xem xét một sản phẩm như một đơn vị có thể khiến nó trở nên khó khăn, vì vậy tốt nhất là chia nhỏ các dây chuyền sản xuất. Tùy thuộc vào chất lượng và thành phần của sản phẩm, chia hệ thống sản xuất thành các bộ phận chuyên biệt. Khi bạn chọn thiết bị thích hợp cho nhiệm vụ hiện tại, điều này giúp đơn giản hóa quá trình sản xuất bộ phận hàng không vũ trụ.
3. Cam kết đúng thiết kế
Giai đoạn thiết kế là một trong những bước quan trọng nhất trong quá trình phát triển sản phẩm. Được thiết kế phù hợp để gia công có thể tiết kiệm thời gian cần thiết cho việc chuẩn bị phôi, tăng năng suất, hiệu quả và độ tin cậy.
Câu Hỏi Thường Gặp
1. Có bất kỳ yêu cầu hoàn thiện bề mặt đặc biệt nào đối với các thành phần hàng không gia công CNC không?
Trả lời: Có, cho đến một thời điểm nhất định, gia công CNC có thể đạt được dung sai cực kỳ chặt chẽ, cho phép các chất lượng bề mặt khác nhau thường được yêu cầu cho các ứng dụng hàng không vũ trụ.
2. Độ chính xác có quan trọng khi gia công CNC các bộ phận hàng không vũ trụ không?
Trả lời: Một khía cạnh thiết yếu của việc sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ là gia công chính xác. Ngành công nghiệp này có tiêu chuẩn sản xuất rất cao và các quy định an toàn nghiêm ngặt hơn đối với các bộ phận máy bay gia công CNC.
Mong rằng, qua những thông tin mà chúng tôi vừa chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn biết được gia công CNC hàng không vũ trụ là gì? Những vật liệu được sử dụng trong gia công CNC hàng không vũ trụ phổ biến nhất và các sản phẩm được chế tạo bằng máy CNC… Nếu có nhu cầu mua máy phay CNC, tiện CNC hãy liên hệ ngay với TULOCTECH nhé!
