Comparado ao movimento no solo, voar é mais difícil e complexo porque envolve movimento dentro da atmosfera terrestre. Independentemente do tipo de aeronave, seja de aviação comercial, de defesa ou espacial, deve-se considerar a durabilidade e eficácia das diversas peças da aeronave.
A fabricação de geometrias complexas de peças de aeronaves com alta precisão requer conhecimento e habilidade especializada. Em outras palavras, não pode ocorrer erro humano na fabricação de peças para a indústria aeroespacial.
O que é usinagem CNC na indústria aeroespacial?
A usinagem CNC aeroespacial usa ferramentas e componentes baseados em computador para produzir e manter aeronaves e peças aeroespaciais. É um processo de fabricação auxiliado por computador que movimenta ferramentas de corte usando códigos e software pré-programados.
Embora muitas indústrias utilizem CNC para fabricar peças e produtos, a indústria aeroespacial é uma das mais sensíveis onde não há margem para erros. Além disso, os fabricantes com máquinas CNC alcançam os mesmos resultados independentemente da quantidade produzida, seja uma peça única ou milhares de peças.
Quais materiais são usados na usinagem aeroespacial?
A usinagem de peças na indústria aeroespacial é um processo adaptável. No entanto, nem todos os metais e plásticos são ideais para a fabricação de peças aeroespaciais. Abaixo estão os materiais utilizados em peças usinadas na indústria aeroespacial.
Alumínio e ligas de alumínio
O alumínio é um dos metais mais utilizados para usinagem de peças aeroespaciais, principalmente devido à sua alta resistência à tração e peso leve. O alumínio também é muito maleável, o que facilita o processamento em máquinas CNC.
A liga de alumínio mais popular para usinagem CNC na indústria aeroespacial é o alumínio 7075, cujo principal componente da liga é o zinco. Oferece boa resistência à fadiga. O material foi utilizado na confecção de diversos componentes de asa, fuselagem e estrutura de suporte.
As ligas de alumínio para aeronaves 4047 (revestimento/enchimento), 6951 (aletas) e 6063 (estrutura) também são usináveis. Portanto, as ligas da série 6000 são geralmente consideradas mais fáceis de usinar do que outras.
Titânio e ligas de titânio
Aeroespacial é o setor onde as ligas de titânio são mais utilizadas em todo o mundo. O metal tolera bem altas temperaturas, é resistente à corrosão e tem uma boa relação resistência/peso. O uso de titânio na indústria aeroespacial tornou-se comum.
Aeronaves comerciais e militares, como o Airbus A380 e o Boeing B787, bem como helicópteros como o F-22, F/A-18 e UH-60 Black Hawk, exigem quantidades significativas deste material para suas diversas peças. A estrutura da aeronave e os componentes do motor de titânio incluem discos, pás do rotor, eixos e carcaças.
A usinagem CNC de titânio pode ser mais difícil porque é mais duro que o alumínio, o que muitas vezes leva ao desgaste da ferramenta e ao acúmulo de calor, o que pode deformar o material. Portanto, a usinagem de titânio aeroespacial deve ser feita com uma velocidade de máquina mais baixa e uma carga de cavacos mais alta.
Plásticos técnicos
Devido ao seu peso incrivelmente leve, excelente resistência a impactos e vibrações, propriedades de vedação e resistência química, os plásticos podem ser uma alternativa valiosa aos metais. Além disso, proporcionam melhor isolamento elétrico em comparação aos metais e são ideais para prototipagem CNC. PEEK, policarbonato e Ultem são polímeros de alto desempenho utilizados na indústria aeroespacial.
Os plásticos de engenharia aeroespacial podem ser usinados em CNC em peças de aeronaves, como interiores de cabines, bandejas, almofadas de desgaste, apoios de braços, painéis de instrumentos retroiluminados, componentes de válvulas, carcaças, mangueiras e isolamento.
Nem todos os plásticos de engenharia são ideais para usinagem CNC aeroespacial, pois os polímeros de aeronaves devem atender a certos padrões de toxicidade, fumaça e chamas. Então é um fator crucial.
Benefícios da usinagem CNC para peças aeroespaciais
A usinagem CNC é perfeita para a produção de peças de aeronaves devido às suas inúmeras vantagens. Os benefícios incluem:
Crie componentes leves
O peso é um fator crucial para partes voadoras da tecnologia. A usinagem CNC pode ser usada para criar estruturas e componentes de paredes finas a partir de materiais fortes, porém leves, para atender a essa necessidade. Isso os torna ideais para uso na indústria aeroespacial para produzir peças e componentes.
Defeitos mínimos nas peças
Peças fabricadas usando métodos de fabricação tradicionais/convencionais estão sujeitas a erros devido a erros dimensionais causados pelo fator humano. No entanto, este dificilmente é o caso da usinagem CNC de precisão, pois este processo de fabricação garante que as peças aeroespaciais atendam a padrões rígidos de tamanho, tolerância e desempenho, garantindo alto desempenho e evitando falhas nas peças.
Alta exatidão e precisão
A precisão é a marca registrada da usinagem CNC, pois produz peças com alta precisão e consistência. As máquinas CNC têm precisão de alguns micrômetros, com uma pequena margem de erro. O uso da usinagem CNC na indústria aeroespacial garante a produção de peças que se encaixam com precisão nas peças da aeronave, evitando assim falhas gerais nas peças e a conseqüente perda de propriedade.
Consistência e eficiência
A usinagem CNC aumenta a eficiência de fabricação na indústria aeroespacial. Este processo é automatizado, o que aumenta a velocidade de produção e reduz o tempo, ao mesmo tempo que garante que as peças produzidas sejam precisas e consistentes. Graças a esta precisão e consistência, há desperdício mínimo e as peças produzidas raramente precisam ser retrabalhadas devido a imprecisões dimensionais.
Processos de usinagem CNC para aviação
A indústria aeroespacial tem uma grande demanda por peças com extrema precisão, por isso a usinagem de precisão é necessária na indústria aeroespacial. A razão para isso é que a maioria das peças possui designs e geometrias complexas. Existem diferentes tipos de máquinas CNC, mas para alta precisão, duas máquinas CNC principais são utilizadas na indústria aeroespacial.
Fresamento CNC de precisão
Este é um processo de usinagem multieixos que utiliza uma fresadora para produzir peças. A máquina utilizada para esta produção move-se ao longo dos eixos lineares tradicionais X, Y e Z, bem como dos eixos de rotação A e B, permitindo a criação de formas e geometrias complexas.
Embora seja possível usar uma fresadora CNC de 3 ou 4 eixos ao usinar peças aeroespaciais, é melhor usar uma fresadora CNC de 5 eixos, pois elas podem ser usinadas em uma única operação. Pode trabalhar em até 5 direções da peça. Isso ajuda os fabricantes a reduzir erros e prazos de entrega. Além disso, as ferramentas de corte nas máquinas CNC de 5 eixos giram em alta velocidade, o que garante a exatidão e precisão das peças.
A fresagem CNC permite a fabricação precisa de peças aeroespaciais, como trens de pouso, componentes elétricos e transmissões.
Torneamento CNC de precisão
Este processo, também conhecido como usinagem subtrativa, envolve a remoção de material para criar a forma desejada. No processo de torneamento de precisão, as barras de material são mantidas em forma de cunha e giradas. Este processo continua até que o material atinja a forma desejada.
O torneamento de precisão CNC é um processo detalhado e complexo para a produção de peças aeroespaciais cilíndricas. Também é importante notar que este processo é altamente preciso, pois o computador controla a velocidade e a posição da ferramenta e do material utilizado.
O torneamento de precisão CNC produz peças aeroespaciais, como parafusos, porcas, roscas, pinos terminais, fixadores e eixos.
Acabamentos de superfície típicos para peças de aeronaves CNC
Embora vários tratamentos de superfície estejam disponíveis para peças usinadas CNC na indústria aeroespacial, nem todos são ideais para uso em componentes de aeronaves. A indústria utiliza quatro tipos quando se trata de escolher entre diferentes tratamentos de superfície.
Anodização
Neste tipo de tratamento superficial, a peça aeroespacial é imersa em uma solução eletrolítica, criando uma camada uniforme de óxido na superfície da peça. Dois tipos de anodização são usados em peças aeroespaciais: Tipo II e Tipo III.
A anodização tipo II forma uma camada decorativa na superfície da peça. Essa camada costuma ser fina, tornando a superfície e a parte aeroespacial suscetíveis à corrosão e abrasão quando expostas a ela. A anodização tipo III, por outro lado, cria uma camada dura mais protetora na superfície da peça.
A anodização do alumínio como acabamento superficial protege as peças aeroespaciais da corrosão e melhora sua durabilidade.
Passivação
A passivação é um método de pós-processamento comum usado na usinagem CNC aeroespacial para melhorar a funcionalidade e a qualidade da superfície dos produtos. A superfície da peça pode apresentar microrugosidade ou contaminação superficial após o processo de usinagem, o que pode afetar negativamente o desempenho da peça ao longo do tempo. No entanto, com a passivação, esses problemas deixam de ser problemas, pois o processo melhora a resistência à corrosão das peças aeroespaciais e reduz a necessidade de manutenção.
polimento
O polimento é um dos tratamentos de superfície ideais para uso em peças aeroespaciais. É um processo simples que utiliza a ideia de lixar para suavizar qualquer superfície. O processo geralmente começa com a superfície mais grosseira da peça aeroespacial e progride até que seja deixado um acabamento superficial liso e atraente.
Além disso, o polimento pode aumentar a durabilidade de um material aeroespacial. Isso é feito reduzindo a probabilidade de lascas ou rachaduras. A desvantagem é que o polimento de peças aeroespaciais leva muito tempo e pode ser caro.
Revestimento em pó
O tratamento de superfície mais comum para peças metálicas aeroespaciais é o revestimento em pó. É muito popular devido à sua variedade de funções e durabilidade. As peças aeroespaciais com revestimento em pó são resistentes a arranhões e não desbotam com o tempo.
Além disso, esse acabamento superficial está disponível em uma ampla gama de cores para proporcionar aos fabricantes de peças aeroespaciais maior flexibilidade e melhorar a estética.
Dicas para usinar peças aeroespaciais
A usinagem CNC de peças aeroespaciais é uma tarefa difícil. No entanto, aqui estão algumas dicas que você deve ter em mente durante o processo ou antes de visitar uma oficina CNC aeroespacial.
Execute uma simulação
Antes de iniciar a produção real de peças aeroespaciais, use um software de simulação de usinagem CNC para garantir que tudo esteja perfeito do início ao fim. O software de simulação permite visualizar o desempenho de suas peças aeroespaciais antes de iniciar a produção.
Use a máquina e as ferramentas de corte certas
Existem várias máquinas CNC e ferramentas de corte, mas nem todas são adequadas para usinagem de peças aeroespaciais. É por isso que é melhor usar as ferramentas e máquinas certas para o trabalho. Para aumentar o tamanho do seu equipamento, muitas vezes é recomendado o uso de fresadoras grandes e de alta velocidade projetadas especificamente para esta tarefa.
Divida a produção em peças especializadas
Olhar para um produto como uma unidade pode parecer assustador, por isso é melhor dividir as linhas de produção. Divida o sistema de produção em partes especializadas dependendo da qualidade e dos componentes do produto. A escolha do equipamento adequado para o trabalho ajudará a simplificar a produção de peças aeroespaciais.
Escolha o design certo
A fase de design é uma das etapas mais importantes no desenvolvimento do produto. Um projeto adequadamente adaptado pode economizar o tempo necessário para a preparação da peça, aumentando a produtividade, a eficiência e a confiabilidade.
Aplicações de usinagem CNC na indústria aeroespacial
Existem muitos usos para usinagem CNC na indústria aeroespacial. A seguir estão os mais comuns.
Conectores elétricos: A usinagem CNC apoia a produção do sistema elétrico da aeronave, que consiste em componentes vitais. A produção do sistema elétrico da aeronave depende muitas vezes do seu peso e limitações de espaço.
Componentes da válvula: Esses pequenos componentes são amplamente utilizados na indústria aeroespacial e as válvulas usinadas CNC garantem a precisão das peças e uma operação eficaz e segura.
Componentes de produção de oxigênio: A usinagem CNC ajuda a produzir sistemas de segurança produtores de oxigênio robustos, resistentes à temperatura e leves.
veios: Na aviação, as ondas desempenham um papel fundamental na transmissão de energia. A usinagem CNC facilita a produção de peças robustas a partir de materiais resistentes ao calor.
Outras aplicações de usinagem CNC aeroespacial incluem peças de cabine, nervuras de asas, componentes de fuselagem, atuadores, controles de movimento, carcaças de motor, componentes de trem de pouso, discos e carcaças de filtros.
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Perguntas frequentes
Há algum requisito especial de qualidade de superfície na usinagem CNC de componentes aeroespaciais?
Sim, até certo ponto, tolerâncias incrivelmente rígidas podem ser alcançadas com a usinagem CNC, permitindo várias qualidades de superfície frequentemente exigidas na indústria aeroespacial.
A precisão é importante na usinagem CNC de peças aeroespaciais?
Um aspecto fundamental da fabricação de peças aeroespaciais é a usinagem de precisão. Esta indústria possui padrões de produção muito elevados e regulamentações de segurança mais rígidas para usinagem CNC de peças de aeronaves.
