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Aeronautica

Aeronautica
Aerospace assembly bench with a clamped titanium and aluminium sheet stack, a stub-length precision drill and a tray of close-tolerance fasteners
Aeronautica

Accessori per utensili aeronautici che mantengono il diametro del foro su carbonio, titanio e materiali stratificati.

Trapani, utensili per la sbavatura e accessori specificati in base alla sequenza di stratificazione e alla classe di tolleranza del foro.

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Un foro aerospaziale viene valutato due volte: una volta in base al diametro finale raggiunto e una volta in base ai danni lasciati nel materiale. Una punta che mantiene il diametro sull’alluminio può provocare la delaminazione degli ultimi strati di un laminato in carbonio, e una geometria che funziona a bassa temperatura sull’alluminio può surriscaldare la superficie in titanio di un materiale stratificato. Questa pagina indica quale substrato, rivestimento e geometria della punta sono specificati per ogni sequenza di stratificazione, nonché i criteri di verifica per ciascuna scelta.

Panoramica del settore

Quattro variabili che determinano il risultato

Il lavoro di aviazione è definito dalla combinazione dei materiali nel foro, non dal foro stesso: un singolo punto di fissaggio può attraversare laminato in carbonio, adesivo, titanio e alluminio prima di uscire. Gli utensili vengono quindi selezionati in base all’intera sequenza, motivo per cui una specifica redatta per un solo materiale nello stack non risulterà adeguata agli altri.

Attrezzatura Tipica
Unità di foratura automatica e teste di foratura orbitale, fresatrici a ponte per la rifilatura di pannelli, trapani pneumatici manuali con controcassette microstop per svasatura, pistole per rivetti, avvitatori a controllo di coppia, celle robotiche per pannelli alari.
Materiali lavorati
Laminato CFRP, sovrapposizioni CFRP-titanio, sovrapposizioni CFRP-alluminio, titanio Ti-6Al-4V, alluminio 7075-T6 e 2024-T3, acciaio inossidabile 15-5PH, A286, Inconel 718, anima in nido d’ape di alluminio, composito in fibra di vetro.
Normative
AS9100 per il sistema qualità sotto cui viene eseguito l’ordine, ANSI B94.11M per la geometria della punta delle punte da trapano, NAS 907 e ISO 5855-1 laddove indicate nel disegno, ISO 286-1 per gli accoppiamenti, ISO 1101 per le tolleranze geometriche, ISO 4287 per la texture superficiale, ISO 6892-1 per i test di trazione, ASTM E384 per la durezza a microindentazione, ASTM E466 per la fatica assiale, ASTM B117 per il test a nebbia salina, ISO 9712 per il personale addetto ai controlli non distruttivi, ASTM E1417 e ASTM E1444 per l’ispezione con liquidi penetranti e con particelle magnetiche.
Modalità di guasto osservate
Delaminazione in uscita e bave di spinta in CFRP, fori di diametro eccessivo dovuti alla deviazione della punta, formazione di strato alfa su Ti-6Al-4V, usura laterale a elevate temperature di taglio, grippaggio sull’alluminio, scheggiatura del bordo quando la punta passa dal laminato al titanio, altezza della bava superiore al limite indicato nel disegno, errore di posizione del foro dovuto all’oscillazione (whip) su punte ad allungamento elevato.
Sfide operative

Tre guasti che comportano costi aggiuntivi per le linee

Ogni sfida descrive cosa va storto, quindi la decisione relativa alla geometria o al materiale che la risolve.

Sfida 1

Il CFRP si delamina all’uscita mentre la punta è ancora in fase di taglio.

Quando la punta perfora gli ultimi strati, la spinta assiale allontana il laminato non ancora tagliato dall’utensile invece di tagliarlo, causando la separazione degli strati. Un foro delaminato ma ancora entro il diametro specificato non supera l’ispezione, poiché il danno viene valutato separatamente rispetto all’adattamento; di conseguenza, è necessaria una riparazione anziché una nuova perforazione. Il guasto ha inizio sul lato di uscita, che corrisponde anche al lato non visibile all’operatore durante la perforazione.
Risposta Amsuo

Delaminazione all’uscita nel CFRP → Punte da trapano in carburo integrale con rivestimento diamantato.

Un film diamantato mantiene la propria durezza contro l’abrasione delle fibre di carbonio molto oltre quanto riesca a fare un tagliente non rivestito, quindi la geometria di taglio rimane identica a quella originariamente affilata per l’intero lotto, anziché usurarsi assumendo una forma diversa. La geometria della punta è progettata per mantenere bassa la spinta assiale nel momento in cui la punta si avvicina agli strati finali, e gli angoli esterni sono posizionati in modo che gli ultimi strati di fibre vengano tagliati contro una superficie supportata invece di essere spinti. La stessa geometria è disponibile sia con refrigerazione interna sia con gambo microstop, così che la foratura manuale utilizzi la stessa punta e lo stesso diametro nominale.
Sfida 2

Una sola geometria deve passare dal carbonio al titanio a metà foro.

La fibra di carbonio è abrasiva e disperde il calore con il truciolo solo lentamente, mentre il titanio è chimicamente reattivo e trattiene il calore sul tagliente. Dove una geometria in grado di resistere al laminato incontra l’interfaccia metallica, la superficie di usura si consuma rapidamente; dove invece il tagliente è reso sufficientemente robusto per lavorare il titanio, tende a spingere le fibre di carbonio anziché tagliarle. Utilizzare un utensile fino al suo esaurimento all’interno di un pacchetto comporta inoltre che il foro successivo venga realizzato con un tagliente già modificato nelle dimensioni, causando così un foro entro tolleranza che diventa sovradimensionato e richiede un passaggio di ritocco.
Risposta Amsuo

Foratura di pacchetti → Alesatori con rivestimento multistrato e smussatura del tagliente definita.

Il rivestimento allontana il calore generato dal taglio dallo spigolo nel titanio, in modo che il substrato non venga esposto a temperature alle quali l’usura laterale accelera; inoltre, la disposizione degli strati prevede uno strato più tenace posto sotto quello più duro per resistere all’impatto all’interfaccia tra laminato e metallo. Il raggio di smussatura dello spigolo è mantenuto a un valore che impedisce lo scheggiamento microscopico del punto durante la transizione tra i due materiali, mentre i fori interni per il refrigerante dirigono il fluido verso il punto stesso: questo è il metodo pratico per controllare la temperatura del titanio una volta che il foro risulti più profondo del diametro della punta.
Sfida 3

Il titanio brucia e l’alluminio si grippa, a due temperature diverse.

In Ti-6Al-4V, una temperatura del bordo superiore alla fascia di sicurezza provoca un rapido usura laterale e uno strato indurito, arricchito di ossigeno, sulla parete del foro, che deve essere rimosso prima di inserire il fissaggio. In alluminio, lo stesso utensile, lavorando con la stessa avanzata, accumula materiale sulla faccia di taglio e lo trasferisce sulla parete del foro, causando lacrime superficiali e una riduzione del diametro del foro alesato. Due materiali, due meccanismi diversi e una sola punta da trapano che deve resistere a entrambi senza sostituzione intermedia dell’utensile.
Risposta Amsuo

Grippaggio sull’alluminio e danneggiamento della parete del foro nel titanio → Burrature e utensili per arrotondamento dei bordi adattati al materiale.

Per l’alluminio, la faccia di taglio è lucidata e lasciata non rivestita, poiché un rivestimento aumenta l’attrito contro un pezzo in lavorazione morbido e reattivo e diventa la superficie a cui l’alluminio si salda. Per il titanio, la parete del foro è protetta controllando la temperatura del bordo anziché esclusivamente mediante il rivestimento, il che nella pratica significa una fascia di velocità di taglio specificata e un avanzamento sufficientemente elevato da mantenere il bordo fuori dalla condizione di attrito-e-riscaldamento-eccessivo. La sbarbatura segue la stessa logica della foratura, perché una bava rimossa con geometria errata lascia un segno che deve essere ispezionato nuovamente. Entrambe le famiglie sono rettificate con gambo h6 nella tolleranza indicata nel disegno tecnico, in modo che l’aderenza in una cassetta microstop o in un’unità automatizzata sia ripetibile da utensile a utensile.
Macro view of a countersunk hole through a clamped metal stack with a flush fastener head
Famiglie di prodotti

Le famiglie che corrispondono a questa applicazione

Drill Bits

Fusibili per trapano

Foratura di laminati CFRP e pile miste

Risposte: Delaminazione in uscita e fori di diametro eccessivo

Norma: ANSI B94.11M

Jobber Length Drill Bits

Frese a punta cilindrica standard

Lavorazioni standard di profondità su particolari in alluminio e acciaio

Risposte: Deviazione e bava in uscita

Norma: ANSI B94.11M

Multi-Stepped Drill Bits

Frese a gradini multiple

Fori a gradini per il passaggio di viti e gambo

Risposte: Usura a gradini che modifica il profilo del foro

Miniature Straight Shank Drill Bit

Punta di trapano miniaturizzata con gambo dritto

Fori di guida e lavorazioni di dettaglio con diametro ridotto

Risposte: Rottura in condizioni di accesso con lunga portata

Burrs

Bave

Sbavatura e arrotondamento dei bordi dopo la foratura

Risposte: Altezza del bordo di sbavatura superiore al limite indicato nel disegno

Screw Driver Bits

Punte per cacciavite

Avvitatura dei fissaggi durante il montaggio

Risposte: Arrotondamento della testa di trasmissione e slittamento della punta

Norma: DIN 3126-C 6.3 / ISO 1173

Screw Extractors

Estrattori per viti

Rimozione di fissaggi danneggiati senza danneggiare il foro

Risposte: Danneggiamento della parete del foro durante l’estrazione

Norme e specifiche

I numeri alla base delle affermazioni

La tabella indica il parametro, la norma che lo definisce e il motivo per cui la funzione qualità dell’impianto lo verifica.

Parametro Riferimento standard Ciò che la norma definisce Perché l’acquirente lo verifica
Geometria della punta di perforazione ANSI B94.11M Angoli della punta e forma a punta divisa per punte elicoidali La punta determina la forza assiale, la deviazione e lo stato del foro all’uscita
Dimensioni e gambo delle punte per aeronautica NAS 907 Dimensioni e requisiti dimensionali per punte di qualità aeronautica Uno strumento indicato in base a questa norma sul disegno deve essere realizzato secondo tale riferimento
Requisiti per filetti MJ ISO 5855-1 Requisiti generali per filetti MJ (metrici aerospaziali) I fissaggi aerospaziali sono specificati secondo il sistema MJ, non secondo un filetto metrico generico
Accoppiamenti e scostamenti limite ISO 286-1 Sistema ISO di tolleranze per accoppiamenti e limiti Le indicazioni di foro H8 vengono lette dalle stesse tabelle da entrambe le parti
Tolleranze geometriche ISO 1101 Come vengono espressi i tolleranze di forma, orientamento, posizione e concentricità Le indicazioni relative alla posizione dei fori e alla concentricità devono essere misurabili nello stesso modo
Texture della superficie ISO 4287 Come sono definiti ed espressi i parametri della rugosità superficiale La finitura delle pareti dei fori è valutata in base a parametri definiti
Durezza a microindentazione ASTM E384 Metodo di prova per la durezza a microindentazione Gli strati induriti, comprese le regioni alpha-case, sono quantificati secondo un metodo specificato
Prova di fatica assiale ASTM E466 Prova di fatica assiale controllata mediante forza sui materiali I risultati della prova di fatica su campioni sono confrontati secondo un metodo di prova specificato
Test di nebbia salina ASTM B117 Apparecchiatura per la prova in nebbia salina e procedura di prova I componenti in acciaio sono confrontati secondo un metodo di esposizione specificato
Test di trazione ISO 6892-1 Metodo per la prova di trazione dei materiali metallici La certificazione dei materiali è interpretata su una base comune
Personale per le prove non distruttive ISO 9712 Qualifica e certificazione del personale per le prove non distruttive Un risultato di prova non distruttiva è tanto valido quanto la qualifica che lo sostiene
Ispezione con liquidi penetranti e con particelle magnetiche ASTM E1417 / ASTM E1444 Metodi di ispezione con liquido penetrante e particelle magnetiche I difetti superficiali vengono individuati mediante un metodo definito
Sistema di Qualità AS9100 Requisiti per il sistema di gestione della qualità nella fornitura aerospaziale L’audit del cliente viene condotto sul sistema sotto il quale viene eseguito l’ordine
Come effettuiamo la verifica

Organizzata in base al metodo, non in base a un valore pubblicato

Nel settore aerospaziale il metodo fa parte della specifica, pertanto le nostre verifiche vengono denominate prima di essere eseguite. Le misure dimensionali e geometriche vengono lette confrontandole con il disegno tecnico e con le norme che lo definiscono: AS9100 disciplina il sistema di gestione della qualità sotto il quale viene eseguito l’ordine; ANSI B94.11M e, ove indicato nel disegno, NAS 907 fissano i requisiti relativi alla punta e allo stelo; ISO 286-1 definisce l’adattamento; ISO 1101 definisce le indicazioni geometriche. La finitura della parete del foro, ove specificata, viene misurata confrontandola con ISO 4287.

Quando sorge una questione metallurgica su uno strato indurito o arricchito di ossigeno, questa viene esaminata mediante il metodo di microindentazione ASTM E384. I risultati relativi a fatica e corrosione, qualora richiesti da un programma, vengono ottenuti rispettivamente con i metodi di fatica assiale ASTM E466 e di nebbia salina ASTM B117; l’ispezione dei difetti superficiali segue le norme ASTM E1417 ed ASTM E1444, con personale qualificato secondo la norma ISO 9712, mentre le proprietà meccaniche del materiale vengono valutate in conformità alla norma ISO 6892-1. La tracciabilità per lotto collega ogni utensile consegnato al suo lotto specifico di carburo o acciaio, e un verbale relativo al primo pezzo accompagna ogni prodotto speciale. Qualora un’ispezione non sia applicabile all’articolo fornito — ad esempio, un controllo con liquidi penetranti su un utensile che non presenta la caratteristica oggetto del controllo — lo dichiariamo esplicitamente, anziché riportare un’operazione non effettuata. Eventuali informazioni aggiuntive rispetto ai dati di routine vengono fornite su richiesta.

Personalizzazione e consegna

Tre livelli di coinvolgimento, un’unica sequenza

Gli ordini per il settore aerospaziale seguono gli stessi tre livelli.

Livello 1 — marchio privato
l'etichetta dell'acquirente è applicata agli utensili già qualificati per la sequenza di impilamento interessata, con geometria invariata e registro di qualifica integro.
Livello 2 — Imballaggio e specifica
la geometria rimane invariata, mentre il numero di pezzi per imballo, l'identificazione dell'utensile e il marchio di tracciabilità sono impostati sul sistema dell'acquirente, il che consente di abbinare un utensile a un lotto durante un audit.
Livello 3 — Basato su campione e disegno
una geometria puntiforme speciale, un gradino, un diametro pilota o una modifica del gambo viene realizzata partendo dal campione o dal disegno fornito dall’acquirente, supportata da una revisione della progettazione per la produzione e da un rapporto di ispezione del primo esemplare prima che venga formulato qualsiasi preventivo per ordini successivi. Qualunque sia il livello applicabile, la sequenza procede nello stesso modo. La sequenza di sovrapposizione, i diametri e i criteri di accettazione sono definiti per iscritto; il disegno o il campione vengono revisionati; il percorso di rettifica, lucidatura e rivestimento viene stabilito in modo che ogni fase possa essere misurata rispetto alla caratteristica che controlla; il primo esemplare viene ispezionato in conformità al disegno e al pacchetto di certificazione; infine, il lotto viene rilasciato con un marchio di tracciabilità che collega il componente consegnato al suo lotto. Qualora una revisione comporti modifiche alla geometria, la sequenza riparte dal disegno aggiornato e l’acquirente viene informato in tale fase, non alla data di consegna.
DOMANDE DELL'ACQUIRENTE

Ciò che i team acquisti chiedono per primi

Come viene calcolato il prezzo di uno strumento per una specifica sequenza di sovrapposizione?

Il prezzo è indicato per utensile, in relazione a una sequenza specifica e a un diametro specifico, poiché il substrato, il rivestimento e la geometria della punta variano in funzione della composizione del foro. Una punta per laminato in carbonio e una punta per carbonio e titanio non possono essere considerate come un unico articolo, e quotarle insieme nasconderebbe le differenze. Inviare la sequenza, i diametri e i criteri di accettazione: l’offerta verrà formulata sulla base di tali informazioni.

Qual è il minimo d’ordine per una geometria speciale?

Le misure standard vengono quotate sulla base di un percorso già esistente, mentre una geometria speciale della punta o uno scalino da rettificare per la prima volta richiedono un proprio set-up specifico per le fasi di rettifica, lucidatura e rivestimento, e vengono quotate separatamente. Nella fase di quotazione indicheremo se una determinata geometria speciale può condividere il set-up con una geometria già esistente oppure se deve avere un set-up autonomo.

Possiamo qualificare campioni mediante il nostro test su provini prima dell’ordine?

Sì. I campioni vengono forniti in base alla sequenza di impilamento e al criterio di accettazione definito per iscritto, in modo che i risultati dei provini possano essere confrontati con i limiti da voi stabiliti, anziché con un riassunto del fornitore. Comunicateci la configurazione dei provini e il criterio di accettazione; il preventivo per il campione verrà redatto sulla base di tali specifiche.

Qual è il tempo di consegna per un lotto produttivo?

I diametri standard vengono rilasciati dopo l’approvazione del campione; i diametri speciali seguono non appena completati i passaggi di rettifica, lucidatura e rivestimento, quest’ultimo considerato come fase distinta. Qualora un programma dipenda da una determinata cadenza di produzione, il calendario del rivestimento e l’ispezione del primo pezzo sono i due punti da confermare al momento dell’ordine, poiché entrambi ricadono sul percorso critico.

Quali documenti accompagnano una spedizione?

Ogni spedizione è accompagnata da un verbale di ispezione per lotto che copre l’aderenza del gambo, il diametro e la geometria della punta rispetto al disegno tecnico, nonché dalla certificazione del materiale relativa al lotto di carburo o di acciaio rapido. I rapporti sul primo pezzo prodotto, i registri di durata e i risultati relativi alla delaminazione o all’altezza del bavetto vengono conservati per ogni famiglia di utensili e forniti su richiesta.

Pronti a specificarlo?

Inviaci la sequenza degli strati e il limite di accettazione. Indicaci la sequenza dei materiali, il diametro e il limite di bavetto o di delaminazione riportato sul disegno tecnico: ti comunicheremo quale substrato, rivestimento e geometria della punta sono specificati per tale applicazione — e in quali casi la nostra gamma non soddisfa il limite da te richiesto.

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