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Aviação

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

Acessórios para ferramentas aeronáuticas que mantêm a dimensão do furo em carbono, titânio e materiais multicamadas.

Brocas, ferramentas para desburrar e acessórios especificados conforme sequência multicamada e classe de tolerância do furo.

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Um furo aeroespacial é avaliado duas vezes: uma pelo diâmetro final atingido e outra pelo dano deixado no material. Uma broca que mantém o diâmetro em alumínio pode provocar deslaminação nas últimas camadas de um laminado de carbono, e uma geometria que opera com baixa temperatura em alumínio pode causar queima na face de titânio de uma pilha multicamada. Esta página indica qual substrato, revestimento e geometria de ponta é especificado para cada sequência multicamada, bem como a base em que cada seleção pode ser verificada.

Panorama setorial

Quatro variáveis que definem o resultado

O trabalho em aviação é definido pela sequência de materiais atravessada pelo furo, e não pelo furo em si: um único ponto de fixação pode atravessar laminado de carbono, adesivo, titânio e alumínio antes de sair. Portanto, as ferramentas são selecionadas com base em toda essa sequência, razão pela qual uma especificação escrita para um único material na pilha não será adequada aos demais.

Equipamento Típico
Unidades automatizadas de perfuração e cabeças de perfuração orbital, fresadoras de pórtico para acabamento de painéis, furadeiras manuais pneumáticas com guias de contrafresa de precisão, pistolas de rebite, apertadores de porca com controle de torque e células robóticas para painéis de asa.
Materiais processados
Laminado CFRP, pilhas de CFRP e titânio, pilhas de CFRP e alumínio, Ti-6Al-4V, alumínio 7075-T6 e 2024-T3, aço inoxidável 15-5PH, A286, Inconel 718, núcleo em favo de mel de alumínio, compósito de fibra de vidro.
Normas Reguladoras
AS9100 para o sistema de qualidade sob o qual a ordem é executada, ANSI B94.11M para a geometria do ponto da broca, NAS 907 e ISO 5855-1 onde indicado no desenho, ISO 286-1 para ajustes, ISO 1101 para tolerâncias geométricas, ISO 4287 para textura superficial, ISO 6892-1 para ensaios de tração, ASTM E384 para dureza por microindentação, ASTM E466 para fadiga axial, ASTM B117 para nevoeiro salino, ISO 9712 para pessoal de ensaios não destrutivos, ASTM E1417 e ASTM E1444 para inspeção por líquidos penetrantes e por partículas magnéticas.
Modos de falha observados
Delaminação de saída e rebarbas de extrusão em CFRP, furos com diâmetro excessivo devido à deriva da broca, formação de camada alfa em Ti-6Al-4V, desgaste de flanco em altas temperaturas de corte, galling em alumínio, lascamento nas bordas ao atravessar o ponto da broca da laminado para o titânio, altura da rebarba acima do limite especificado no desenho, erro na posição do furo devido à flexão de brocas de grande alcance.
Desafios Operacionais

Três falhas que geram custos às linhas

Cada desafio descreve o que sai errado e, em seguida, a decisão geométrica ou de material que resolve o problema.

Desafio 1

O CFRP deslamina na saída enquanto a broca ainda está cortando.

À medida que a ponta perfura as últimas camadas, a força axial empurra o laminado não cortado para longe da ferramenta em vez de cortá-lo, e as camadas se separam. Um furo deslamindo, mas ainda dentro do diâmetro especificado, falha na inspeção, pois os danos são avaliados separadamente do encaixe; portanto, a consequência é uma reparação, não uma nova perfuração. A falha começa no lado de saída, que também é o lado que o operador não consegue ver durante a perfuração.
Resposta Amsuo

Deslaminação na saída em CFRP → Brocas em carboneto sólido com revestimento de diamante.

Uma película de diamante mantém sua dureza contra a abrasão da fibra de carbono muito além do que uma aresta sem revestimento consegue, de modo que a geometria de corte permanece igual à usinada durante toda a operação, em vez de se desgastar e assumir outra forma. A geometria do ponto é definida para manter baixa a força axial no momento em que a ponta se aproxima das camadas finais, e os cantos externos são posicionados de modo que as últimas camadas de fibra sejam cortadas contra uma superfície suportada, em vez de serem empurradas. A mesma geometria está disponível com refrigeração interna e com haste microstop, de modo que a perfuração manual utiliza o mesmo ponto, no mesmo diâmetro nominal.
Desafio 2

Uma única geometria precisa atravessar, no meio do furo, da fibra de carbono para o titânio.

A fibra de carbono é abrasiva e remove o calor com a cavaco apenas lentamente, enquanto o titânio é quimicamente reativo e retém o calor na borda. Onde uma geometria que resiste ao laminado encontra a interface com o metal, o flanco desgasta-se rapidamente; onde a borda é reforçada o suficiente para usinagem de titânio, ela tende a empurrar as camadas de fibra de carbono em vez de cortá-las. Utilizar uma ferramenta até o fim de sua vida útil dentro de uma pilha também significa que o próximo furo é feito com uma borda que já alterou suas dimensões, o que faz com que um furo dentro da tolerância se torne maior que o especificado e precise de uma nova passagem de acabamento.
Resposta Amsuo

Furação de pilhas → Brocas com revestimento multicamada e afiação de borda definida.

O revestimento conduz a temperatura de corte para longe da aresta no titânio, de modo que o substrato não seja exposto à temperatura em que o desgaste da face se acelera, e o arranjo das camadas posiciona uma camada mais tenaz sob a mais dura para resistir ao impacto na interface entre o laminado e o metal. O raio de afiação da aresta é mantido em um valor que evita microdesgastes no ponto durante a transição entre os dois materiais, e orifícios internos de refrigeração direcionam o fluido para o ponto — essa é a maneira prática de controlar a temperatura do titânio assim que o furo for mais profundo que o diâmetro da broca.
Desafio 3

O titânio entra em combustão e o alumínio sofre galling, em duas temperaturas diferentes.

No Ti-6Al-4V, uma temperatura de borda acima da faixa segura provoca desgaste rápido de flanco e uma camada endurecida, enriquecida com oxigênio, na parede do furo, que deve ser removida antes de instalar o fixador. No alumínio, a mesma ferramenta, operando com a mesma avanço, acumula material na face de folga e transfere-o para a parede do furo, causando rasgos na superfície e redução do diâmetro final usinado. Dois materiais, dois mecanismos distintos e uma única broca que deve resistir a ambos, sem troca de ferramenta no meio da operação.
Resposta Amsuo

Galling no alumínio e danos na parede do furo no titânio → Ferramentas para rebarbação e acabamento de bordas adaptadas ao material.

Para o alumínio, a face de corte é polida e deixada sem revestimento, pois um revestimento aumenta o atrito contra uma peça de trabalho macia e reativa e torna-se a superfície à qual o alumínio se solda. Para o titânio, a parede do furo é protegida mediante o controlo da temperatura da borda, em vez de depender exclusivamente do revestimento; na prática, isso significa uma faixa específica de velocidade de corte e uma avanço suficientemente elevado para manter a borda fora do regime de fricção e aquecimento excessivo. A desburragem segue a mesma lógica que a perfuração, pois uma rebarba removida com geometria inadequada deixa uma marca que terá de ser inspecionada novamente. Ambas as famílias são retificadas até uma tolerância h6 no fuste, conforme especificado no desenho, garantindo assim um encaixe repetível, peça a peça, numa gaiola de microstop ou numa unidade automatizada.
Macro view of a countersunk hole through a clamped metal stack with a flush fastener head
Famílias de produtos

As famílias que correspondem a esta aplicação

Drill Bits

Brocas de furadeira

Perfuração de laminados CFRP e pilhas mistas

Respostas: Delaminação na saída e furos com diâmetro excessivo

Norma: ANSI B94.11M

Jobber Length Drill Bits

Brocas de comprimento padrão

Trabalhos de alcance padrão em peças detalhadas de alumínio e aço

Respostas: Desvio e rebarba na saída

Norma: ANSI B94.11M

Multi-Stepped Drill Bits

Brocas de Furos Múltiplos

Furos escalonados para folga de fixadores e fustes

Respostas: Desgaste escalonado que altera o perfil do furo

Miniature Straight Shank Drill Bit

Fresa de Broca com Haste Reta Miniatura

Furos piloto e trabalhos detalhados de pequeno diâmetro

Respostas: Quebra em acessos de longo alcance

Burrs

Rebarbas

Remoção de rebarbas e acabamento de bordas após perfuração

Respostas: Altura da rebarba acima do limite especificado no desenho

Screw Driver Bits

Pontas de Chave de Fenda

Aperto excessivo de fixadores durante a montagem

Respostas: Arredondamento na extremidade de acionamento e desalinhamento do furo

Norma: DIN 3126-C 6.3 / ISO 1173

Screw Extractors

Extratores de Parafusos

Remoção de fixadores danificados sem danificar o furo

Respostas: Danos na parede do furo durante a extração

Normas e especificações

Os números por trás das alegações

A tabela indica o parâmetro, a norma que o define e o motivo pelo qual a função de qualidade da fábrica o verifica.

Parâmetro Referência Padrão O que a norma define Por que o comprador o verifica
Geometria do ponto de perfuração ANSI B94.11M Ângulos do ponto e forma de ponto dividido para brocas helicoidais O ponto determina a força axial, o desvio e o estado do furo na saída
Dimensões e hastes de brocas para aeronaves NAS 907 Dimensões e requisitos dimensionais para brocas de qualidade aeronáutica Uma ferramenta indicada nessa norma no desenho deve ser fabricada com base nela
Requisitos de rosca MJ ISO 5855-1 Requisitos gerais para roscas MJ (métricas aeroespaciais) Fixadores aeroespaciais são especificados no sistema MJ, não em uma rosca métrica geral
Ajustes e desvios limites ISO 286-1 Sistema ISO de tolerâncias para ajustes e limites As indicações de furo H8 são lidas pelas duas partes nas mesmas tabelas
Tolerâncias geométricas ISO 1101 Como as tolerâncias de forma, orientação, posição e desalinhamento são expressas As indicações de posição do furo e concentricidade devem ser mensuráveis da mesma maneira
Textura da superfície ISO 4287 Como os parâmetros de rugosidade superficial são definidos e expressos O acabamento da parede do furo é avaliado com base em parâmetros definidos
Dureza por microindentação ASTM E384 O método de ensaio de dureza por microindentação Camadas endurecidas, incluindo regiões de camada alfa, são quantificadas segundo um método especificado
Ensaio de fadiga axial ASTM E466 Ensaio de fadiga axial controlado por força de materiais Os resultados de fadiga de corpos de prova são comparados com base em um método de ensaio especificado
Teste de spray de sal ASTM B117 Aparelho de névoa salina e procedimento de ensaio Componentes de aço são comparados com base em um método de exposição especificado
Teste de tração ISO 6892-1 Método para ensaio de tração de materiais metálicos A certificação de materiais é interpretada com base em critérios comuns
Pessoal de ensaios não destrutivos ISO 9712 Qualificação e certificação de pessoal de END Um resultado de END é tão bom quanto a qualificação que o sustenta
Inspeção por líquidos penetrantes e partículas magnéticas ASTM E1417 / ASTM E1444 Métodos de inspeção por líquido penetrante e partículas magnéticas Defeitos superficiais são identificados mediante um método definido
Sistema de Qualidade AS9100 Requisitos do sistema de gestão da qualidade para fornecedores aeroespaciais A auditoria do comprador é realizada com base no sistema sob o qual o pedido é executado
Como verificamos

Organizado por método, não por um valor publicado

No trabalho aeroespacial, o método faz parte da especificação; portanto, nossas verificações são nomeadas antes de serem realizadas. As medições dimensionais e geométricas são comparadas com o desenho técnico e com as normas que o regem: a AS9100 rege o sistema de qualidade sob o qual o pedido é executado; a ANSI B94.11M e, quando indicado no desenho, a NAS 907 definem os requisitos relativos ao ponto e ao fuste; a ISO 286-1 define o ajuste; e a ISO 1101 define as indicações geométricas. O acabamento da parede do furo, quando especificado, é medido conforme a ISO 4287.

Quando surge uma questão metalúrgica numa camada endurecida ou enriquecida com oxigênio, esta é examinada pelo método de microindentação ASTM E384. Os resultados de fadiga e corrosão, quando exigidos por um programa, são obtidos pelos métodos de fadiga axial ASTM E466 e de névoa salina ASTM B117, respetivamente; a inspeção de defeitos superficiais segue as normas ASTM E1417 e ASTM E1444, com pessoal qualificado segundo a norma ISO 9712, e as propriedades mecânicas do material são avaliadas conforme a norma ISO 6892-1. A rastreabilidade por lote associa uma ferramenta entregue ao seu lote de carboneto ou aço, e um registo de primeira peça acompanha cada item especial. Quando uma inspeção não é aplicável ao item fornecido — por exemplo, um ensaio por líquidos penetrantes numa ferramenta que não possui a característica em questão — indicamos essa situação explicitamente, em vez de relatar uma operação que não foi realizada. Qualquer informação para além do registo rotineiro é disponibilizada mediante solicitação.

Personalização e entrega

Três níveis de envolvimento, uma sequência

Os pedidos aeroespaciais seguem os mesmos três níveis.

Nível 1 — marca própria
a etiqueta do comprador é aplicada em ferramentas já qualificadas para a sequência de empilhamento em questão, com a geometria inalterada e o registro de qualificação intacto.
Nível 2 — Embalagem e especificação
a geometria permanece inalterada, enquanto a contagem por embalagem, a identificação da ferramenta e as marcações de rastreabilidade são configuradas conforme o sistema do comprador, o que permite associar uma ferramenta a um lote durante uma auditoria.
Nível 3 — Baseado em amostra e desenho
uma geometria especial de ponto, um degrau, um diâmetro piloto ou uma modificação do fuste é usinada a partir da amostra ou do desenho fornecido pelo comprador, com suporte de uma análise de viabilidade técnica para fabricação e de um relatório de inspeção do primeiro artigo antes de qualquer cotação para pedidos repetidos. Independentemente do nível aplicável, a sequência segue sempre o mesmo fluxo: as dimensões da pilha, os diâmetros e os critérios de aceitação são formalizados por escrito; o desenho ou a amostra é revisado; a rota de retificação, honing e revestimento é definida de modo que cada etapa possa ser medida em relação à característica que controla; o primeiro artigo é inspecionado conforme o desenho e o pacote de certificação; e o lote é liberado com uma marcação de rastreabilidade que vincula a peça entregue ao seu lote. Caso a revisão altere a geometria, a sequência reinicia a partir do desenho revisado, e o comprador é informado nesse momento — não na data de entrega.
PERGUNTAS DO COMPRADOR

O que as equipes de compras perguntam primeiro

Como é calculado o preço de uma ferramenta para uma sequência específica de pilha?

O preço é cotado por ferramenta, com base numa sequência e num diâmetro especificados, pois o substrato, o revestimento e a geometria da ponta variam conforme a composição do furo. Uma broca para laminado de carbono e uma broca para carbono e titânio não podem ser tratadas como um único item, e cotá-las em conjunto ocultaria essa diferença. Envie a sequência, os diâmetros e o critério de aceitação, e a proposta será emitida com base nesses dados.

Qual é a quantidade mínima de pedido para uma geometria especial?

Tamanhos padrão são cotados a partir de um processo já existente, enquanto uma geometria especial da ponta ou um degrau que precise ser retificado pela primeira vez exige sua própria configuração para as etapas de retificação, afiação e revestimento, sendo cotado separadamente. Na fase de cotação, informaremos se determinada geometria especial pode compartilhar uma configuração com uma geometria já existente ou se precisa ter uma configuração exclusiva.

Podemos qualificar amostras com base no nosso próprio ensaio em corpos de prova antes do pedido?

Sim. As amostras são fornecidas conforme a sequência de empilhamento e o critério de aceitação por escrito, de modo que o resultado do corpo de prova possa ser comparado com os limites definidos por você, em vez de com um resumo do fornecedor. Informe-nos a configuração do corpo de prova e o critério de aprovação, e a cotação da amostra será feita com base nisso.

Qual é o prazo de entrega para um lote de produção?

Os diâmetros padrão são liberados após a aprovação da amostra, e os itens especiais seguem assim que as etapas de retificação, honing e revestimento estiverem concluídas, sendo o revestimento tratado como uma etapa distinta. Quando um programa depende de uma taxa de montagem, o cronograma de revestimento e a inspeção do primeiro artigo são os dois pontos a serem confirmados na fase de pedido, pois ambos estão no caminho crítico.

Quais documentos acompanham uma remessa?

Cada remessa inclui um registro de inspeção por lote que abrange o encaixe do corpo, o diâmetro e a geometria da ponta conforme o desenho, juntamente com a certificação de material para o lote de carboneto ou aço rápido. Os relatórios do primeiro artigo, os registros de vida útil e os resultados referentes à descamação ou à altura da rebarba são mantidos por família de ferramenta e fornecidos mediante solicitação.

Pronto para especificá-lo?

Envie a sequência de sobreposição e o limite de aceitação. Informe-nos a sequência de materiais, o diâmetro e o limite de rebarba ou descamação indicado no desenho, e indicaremos qual substrato, revestimento e geometria da ponta são especificados para ele — bem como onde nossa faixa não atende ao limite que você precisa respeitar.

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