Impulsor grande de motor aeroespacial: caso de estudio de mecanizado CNC

Descubra cómo Sendot Technology logra el mecanizado de precisión de componentes de impulsores aeroespaciales de gran tamaño, usando CNC de 5 ejes, herramientas de inspección avanzadas y un estricto control de tolerancias.

Vistazo general del proyecto

	Información
Industria	Aeroespacial
Producto	Impulsores de motor
Desafíos	Gran tamaño, alta precisión
Tecnología	Torneado CNC, fresado CNC, EDM
Material	AL 6061 ASTM B247
Cantidad	9 piezas
Plazo de entrega	18 días hábiles

Introducción del proyecto

En el campo de la fabricación aeroespacial, el mecanizado de componentes aeroespaciales de gran tamaño no solo requiere equipos avanzados, sino que también exige una rica experiencia de mecanizado y un estricto control de calidad.

En este caso de estudio, tomaremos como ejemplo un proyecto de impulsor de motor realizado por Sendot Technology; la pieza tiene un diámetro de casi 500 mm y está fabricada con aleación de aluminio forjado. Esta pieza debe soportar condiciones extremas de alta temperatura, presión y rotación a alta velocidad. Por lo tanto, el proceso de fabricación debe garantizar precisión, resistencia y fiabilidad para cumplir con los estándares aeroespaciales.

Análisis estructural del impulsor

Este impulsor presenta una estructura con un diámetro de aproximadamente 430 mm, un grosor de cubo de unos 320 mm y una altura de álabe de alrededor de 300 mm. La rugosidad superficial es Ra 3.2μm, con una concentricidad de 0,02 mm para el orificio del eje central y de 0,06 mm para los álabes respecto al canal central.

De hecho, tales tolerancias podrían no ser desafiantes para piezas más pequeñas, pero lograr una precisión de 0,02 mm en un componente de gran escala no es nada fácil.

Selección del material y estándares de inspección

En estos impulsores de motor, el material utilizado es aleación de aluminio forjado, conforme al estándar ASTM B247, y el proceso de producción se adhiere a los estándares AS9102. En aplicaciones prácticas, el impulsor está sometido a enormes fuerzas centrífugas y tensiones térmicas durante el funcionamiento del motor. Cualquier defecto del material podría tener graves consecuencias.

Además, para el fabricante, el gran tamaño del componente significa que cada pieza en bruto de material tiene un alto valor, y cualquier problema durante el mecanizado podría resultar en pérdidas. Por lo tanto, la rigurosa inspección del material es la primera línea de defensa para garantizar la calidad del mecanizado. Se requiere que el material esté libre de defectos internos, con estándares estrictos para la composición química y las propiedades mecánicas.

Para cumplir con estos requisitos, Sendot Technology implementó las siguientes medidas de control de calidad de entrada (IQC):

• Composición química: Se utilizó el analizador XRF Olympus Vanta Element-S para verificar la composición química de las piezas en bruto, garantizando el cumplimiento del estándar de aluminio 6061.
• Propiedades mecánicas: Dado que las propiedades mecánicas están influenciadas por los procesos de forja y tratamiento térmico, se realizaron ensayos de tracción en muestras de material en bruto para confirmar el cumplimiento de los requisitos mecánicos.
• Defectos internos: Este es el aspecto más crítico del IQC y un requisito único en la fabricación de piezas aeroespaciales. Empleamos ensayos por ultrasonidos para inspeccionar las piezas en bruto en busca de defectos internos, y los informes de inspección confirmaron la ausencia de cualquier fallo.

Proceso de mecanizado personalizado para el impulsor

El mecanizado del impulsor implica los siguientes procesos:

• Desbaste: Realizado en un torno CNC de gran recorrido para eliminar la mayor parte del material.
• Semiacabado: Realizado en un centro de mecanizado de cinco ejes GROB 350 para dar forma a los álabes.
• Acabado: Logra las dimensiones finales y los requisitos de calidad superficial.
• EDM: Usado para hacer las ranuras de bloqueo después del mecanizado CNC.

Dada la gran estructura de la pieza, el equipo utilizado debe tener un rango de recorrido sobredimensionado. El centro de mecanizado de cinco ejes GROB 350, con un rango de recorrido de 600*855*750 mm y una precisión de posicionamiento de 0,002 mm, cumple plenamente con los requisitos de tolerancia del impulsor.

Además, esta máquina CNC está equipada con un electrohusillo de alta velocidad capaz de alcanzar 24.000 rpm, lo que permite un mecanizado eficiente y preciso. Durante el proceso, usamos el utillaje especializado para garantizar la rigidez de sujeción, y se usa un sistema de medición durante el proceso para monitorear la precisión del mecanizado en tiempo real.

Para controlar la deformación de los álabes, también empleamos análisis de elementos finitos para optimizar los parámetros de mecanizado, y se adoptó una estrategia de corte por capas, minimizando eficazmente la deformación.

Control estricto de tolerancias

Como se mencionó, las tolerancias de mecanizado de este impulsor son estrictas, con una concentricidad de 0,02 mm para el orificio del eje central y de 0,06 mm para los álabes respecto al canal central. Estos requisitos presentan desafíos para las piezas de gran escala. Sendot Technology abordó esto mediante una distribución racional del sobreespesor y la optimización del proceso, estableciendo puntos de control de calidad en cada etapa para garantizar la detección y resolución oportuna de los problemas.

Durante las inspecciones, cualquier desviación se abordó rápidamente ajustando los parámetros del proceso, garantizando el control de calidad durante todo el proceso y evitando el rechazo de la pieza.

Después del mecanizado, se usó una máquina de medición por coordenadas (MMC) para generar el informe de inspección final, confirmando la estabilidad y fiabilidad de la calidad del mecanizado.

Continuará

El mecanizado de componentes aeroespaciales de gran escala representa la culminación de la tecnología de fabricación de precisión. Desde la selección del material hasta el diseño del proceso, y desde la configuración del equipo hasta el control de calidad, cada paso de la fabricación de los impulsores de motor requiere una cuidadosa atención al detalle.

Sendot Technology cuenta con un equipo de ingenieros y gerentes de proyecto experimentados, capaces de proporcionar soluciones de mecanizado CNC integrales para componentes de gran escala y alta precisión, garantizando que cumplimos con excelencia los diversos requisitos de nuestros clientes.