1. Cechy charakterystyczne wytwarzania silników lotniczych.

• Niezawodność

• Trwałość

• Podtrzymanie parametrów eksploatacyjnych

• Minimalny ciężar

• Szerokie stosowanie stopów metali nieżelaznych

• Szerokie stosowanie stali stopowych i wysokostopowych o wysokiej wytrzymałości

• Mała sztywność związana z cienkościennością wielu elementów

• Szerokie zastosowanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej.

• Złożoność obróbki mechanicznej ze względu na małą sztywność części

• Konieczność obróbki wewnętrznej złożonych części

• Wymagana wysoka dokładność obróbki przy złożonych kształtach

• Wysokie wymagania względem jakości obrabianych powierzchni

• Szerokie stosowanie najnowszych sposobów otrzymywania półfabrykatów o wysokich własnościach wytrzymałościowych

• Duże wymagania odnośnie jakości materiałów wyjściowych do wytworzenia półfabrykatu

• Ze względu na wysoką jakość materiałów i połączeń niezbędne jest stosowanie operacji kontrolnych.

1. Wpływ stanu warstwy wierzchniej na odporność na korozję.

Stale o powierzchni gładkiej są zawsze bardziej odporne na korozję od stali o znacznej  chropowatości.  Odporność stali na korozję jest związana ze zdolnością stali do pasywacji. Pod nazwą pasywacji rozumiemy zwiększenia odporności metalu na korozję przez utlenienie jego powierzchni. Przyjmuje się ,że na powierzchni pasywnego metalu istnieje szczelna i silnie przylegająca warstewka tlenków, która chroni metal przed oddziaływaniem otaczającego środowiska.

Im mniejsza chropowatość powierzchni tym większa odporność na korozję zarówno chemiczną jak i elektrochemiczną.

Procesy mechanicznego wykańczania powierzchni takie jak skiełkowanie, satynowanie nie zwiększają podatności na korozję stali nierdzewnych, ale wręcz odwrotnie mogą polepszyć odporność na korozję wżerową i naprężeniową. Oczywiście o ile do obróbki nie zastosowano materiałów, które mogłyby zanieczyścić powierzchnię stali nierdzewnej np. cząstkami żelaza lub stali węglowych, chlorkami, etc. Proces szkiełkowania - śrutowania kulami szklanymi (nazywany także piaskowaniem szkłem) ma na celu oczyszczenie powierzchni i wywołanie w warstwie wierzchniej naprężeń ściskających – pożądanych ze względu na umocnienie warstwy wierzchniej materiału i uzyskanie wymaganych własności mechanicznych powierzchni. Proces śrutowania zwiększa także odporność stali nierdzewnej na korozję naprężeniową – korozyjne pękanie naprężeniowe. Procesy mechanicznej obróbki powierzchni przez szlifowanie, polerowanie itd. mają za zadanie wygładzenie powierzchni - zmniejszenie mikrochropowatości, nawet lekkie zmiękczenie i w efekcie uzyskanie odpowiedniego efektu wizualnego wykończenia powierzchni. Procesy takie mogą także generować naprężenia ściskające w warstwie wierzchniej materiału. Zmniejszenie chropowatości powierzchni bardzo korzystnie wpływa na odporność korozyjną obrabianych elementów ze stali nierdzewnej. Między chropowatością powierzchni a odpornością na korozję istnieje bezpośredni związek: im niższa chropowatość tym wyższa odporność korozyjna stali nierdzewnych.

Naprężenia własne a odporność na korozję – działają niekorzystnie (korozja naprężeniowa – różnica naprężeń = różnica potencjałów).

Zwiększenie odporności na korozję:

• zmianę składu chemicznego, objętościowo w procesie wytwarzania lub powierzchniowo przez obróbkę cieplno – chemiczną lub platerowanie,

• obróbkę cieplną prowadzącą do jednofazowej struktury tj. przesycanie, a także do ujednorodnienia składu chemicznego (wyżarzanie ujednorodniające oraz wyżarzanie odprężające - zalecane w celu zapobiegania korozji naprężeniowej),

• nanoszenie na powierzchnię powłok ochronnych metalowych lub niemetalicznych (farby, lakiery, emalie, tworzywa sztuczne, smary, bituminy), a także wytwarzanych metodami inżynierii powierzchni ( natrysk plazmowy , metody PVD i CVD, implantację jonową),

• ochronę katodową, anodową, protektorową i wprowadzanie do ośrodka korozyjnego inhibitorów,

• poprawę czystości atmosfery.

1. Wpływ stanu warstwy wierzchniej na odporność na ścieranie.

Odporność na ścieranie tj. właściwość użytkowa istotna do połączeń tarciowych. Największy wpływ ma na nią chropowatość (idealna chropowatość to Ra=0,1-1,2 um). Im większa twardość powierzchni tarciowych tym mniejsze ich zużycie. Naprężenia własne jeśli będą ściskające, to trudniej będą wyrywane cząstki materiału w wyniku tarcia.

Wraz ze wzrostem twardości wzrasta odporność na ścieranie oraz wytrzymałość, ale równocześnie maleje udarność.

Odporność  na  ścieranie  jest  zasadniczo  zależna  od twardości stali; im twardość jest wyższa, tym 

większa jest odporność na  ścieranie,  jednakże  przy tej  samej twardości  odporność  na   ścieranie 

 zależy   od   mikrostruktury.   Narzędzia   o  strukturze  martenzytu   z wydzieleniami  węglików  

są  bardziej  odporne  na  ścieranie  niż   narzędzia  o  czysto   martenzytycznej strukturze. 

Szczególnie korzystnie wpływa w  tym  względzie  obecność  twardych węglików stopowych,

chromu  i  wolframu  zawierających  mniej  węgla  niż  cementyt.  Krzem,  utwardzając  osnowę, 

 również zwiększa  odporność  na  ścieranie,  jednakże  w  stopniu  znacznie  mniejszym.

1. Wpływ stanu warstwy wierzchniej na wytrzymałość zmęczeniową.

Im mniejsza chropowatość tym większa wytrzymałość zmęczeniowa ( ważne są duże promienie zaokrąglenia wgłębień nierówności) .

Wpływ utwardzenia:

• dla stali z = cRe , c=0,3…0,7 ( z –wytrzymałość zmęczeniowa, Re- granica plastyczności, H-twardość )

Z₁/Z₀=H₁/H₀

• stopy żarowytrzymałe: stopień utwardzenia S_u nie powinien przekroczyć 1-4 % ma to związek z tzw. zgniotem krytycznym.

S_u=[( H_p-H_r) / H_r]*100%

Hp- chropowatość powierzchni, Hr- chropowatość rdzenia

Zgniot krytyczny- 5-10%- jeśli nastąpi przy nim rekrystalizacja materiału w wys. temp. Następuje gwałtowny wzrost ziaren co powoduje drastyczny spadek wytrzymałości zmęczeniowej.

Ważna jest względna głębokość utwardzenia – stosunek grubości warstwy utwardzenia do przekroju.

Wytrzymałość zmęczeniowa elementu konstrukcyjnego jest tym większa, im gładsza jest jego powierzchnia.

Wytrzymałość zmęczeniowa (wykresy zmęczeniowe) jest ustalana doświadczalnie dla znormalizowanych próbek wytrzymałościowych. Rzeczywisty element może mieć inne właściwości i wytrzymałość zmęczeniowa części maszyny może być inna niż wytrzymałość próbki z tego samego materiału. Wytrzymałość zmęczeniowa danego elementu będzie zależała od jej wielkości, kształtu i stanu powierzchni.

Dotychczasowe rozważania dotyczyły próbek idealnie gładkich (polerowanych), aby uwzględnić wpływ stanu powierzchni (chropowatość, rodzaj obróbki), wprowadzono współczynnik stanu powierzchni b_p. Współczynnik ten wyrażony jest stosunkiem wytrzymałości zmęczeniowej próbki gładkiej Zgł do wytrzymałości zmęczeniowej próbki o danym stanie powierzchni b_k = Zgł / Zp.

1. Planowanie czół i wykonywanie nakiełków.

Nakiełki wykonuje się za pomocą nawiertaka. Większe nakiełki za pomocą pogłębiacza stożkowego. W produkcji seryjnej, masowej powszechnie stosuje się frezarko- nakiełczarki.

Nakiełki jako podstawowa baza obróbkowa powinny być wykonywane bardzo dokładnie. Największą uwagę przy wykonywaniu nakiełków należy zwrócić na: współosiowość nakiełków położonych na obydwóch powierzchniach

czołowych części i na współosiowość położenia osi nakiełka z osia przedmiotu, niedopuszczalne jest odchylenie kątowe obu osi oraz dokładność stożka nośnego nakiełka. Dobra współosiowość nakiełków wymaga dokładnego położenia powierzchni czołowych przedmiotów obrabianych części. Nieprostopadłe do osi przedmiotów powierzchnie czołowe powodują zboczenie z osi nawiertaka i są przyczyna częstych jego uszkodzeń – złamań. Należy zwrócić uwagę, że planowanie czół przedmiotów osiowosymetrycznych jest zabiegiem niezbędnym. W procesie planowania czoła przedmiotu konieczne jest, aby nie pozostawiać końcówki odciętego wałka, która przy nakiełkowaniu może spowodować złamanie nawiertaka.

Proces technologiczny obróbki części typu wał zaczyna sie od planowania czół a następnie

nakiełkowania półfabrykatu. W zależności od typu produkcji ta operacja jest realizowana

na frezarko-nakiełczarkach, poziomych roztaczarkach lub na tokarkach. Jak wynika z badan eksperymentalnych, niepokrywanie sie osi nakiełków z osia półfabrykatu w czasie obróbki na frezarko-nakiełczarkach, mieści sie w przedziale 0,2 – 0,8 mm przy półfabrykatach walcowanych i 1,2 – 3 mm przy kutych. Niedokładności nakiełkowania

na roztaczarkach poziomych wynoszą: 1,2 - 2,0 mm w przypadku półfabrykatów walcowanych i 2,8 - 6,0 mm kutych; na tokarkach odpowiednio 0,3 - 1,4 mm i 2,5 - 4,7 mm. Niedokładność nakiełkowania oprawek wynosi średnio 2,0-2,5 mm.

1. Wykonanie otworu osiowego w wale.

Otwory w wałach krótkich obrabia się w głowicach rewolwerowych z równoczesną obróbką powierzchni zewnętrznych po stronie swobodnego końca.

Trudności technologiczne występujące przy długich otworach:

Przy stosowaniu wierteł krętych w celu zabezpieczenia zejścia wiertła z osi należy zabezpieczyć sztywność wiertła za pomocą tulejki prowadzącej lub można wiercić otwory długie kolejno kilkoma wiertłami o coraz większej długości. Długie otwory wykonuje się na specjalnych wiertarkach o wiertłach lufowych, działowych. Na obrabiarkach do głębokości wiercenia ruch obrotowy wykonuje przedmiot, a narzędzie wykonuje ruch posuwowy. Do strefy obróbki doprowadza się płyn obróbkowy pod dużym ciśnieniem ( ok. 3 MPa). Rolą tego płynu to chłodzenie i wypłukiwanie wiór.

Roztaczanie otworu osiowego:

Wstępne roztaczanie wykonują tokarki rewolwerowe. Roztaczanie powierzchni kształtowych o złożonym kształcie i mniejszych średnicach wykonuje się na tokarko-kopiarkach.

1. Wykonanie wielowypustów zewnętrznych na wale.

Wielowypusty czołowe struga się na strugarkach (modelowy frez ślimakowy).

Obróbka wykańczająca polega na szlifowaniu na szlifierkach do płaszczyzn lub na specjalnej szlifierce do wielowypustów. Można szlifować ściernicą kształtową lub zespołem kilku ściernic. Duża wydajność i wysoką jakość wielowypustów (ich własności, dokładność itp.) zapewnia walcowanie na zimno.

a)Frezowanie kształtowe wielowypustu frezem tarczowym na frezarce poziomej

b) Frezowanie obwiedniowe wielowypustu frezem ślimakowym na frezarce obwiedniowej

Obróbka wykańczająca:

Szlifowanie wielowypustów (na szlifierce do płaszczyzn w podzielnicy) :

a) Szlifowanie powierzchni wewnętrznej ściernicą kształtową

b) Szlifowanie wrębu ściernicą kształtową

c) Szlifowanie boków wypustu zespołem ściernic

1. Wykonanie gwintów zewnętrznych na wale.

Sposób wykonania zależy od wymiarów, kształtów, dokładności gwintu (trapezowe, trójkątne, prostokątne). Gwinty mogą być złączne lub robocze. Występują w 3 klasach dokładności (pierwsza- najlepsza).

Wykonanie:

Gwinty małe: do 38 HRC (miękkie), można toczyć, frezować, walcować, wykonać narzenką.

Gwinty duże: frezuje się lub toczy, a następnie szlifuje.

Gwinty drobne w twardych materiałach: np. 60 HRC, szlifuje się bezpośrednio w pełnym materiale za pomocą ściernicy pojedynczej lub wielokrotnej.

Metody wykonania gwintów:

• Narzynką lub gwintownikiem

• Toczenie

  • Nożem pojedynczym

  • Nożem grzebieniowym

  • Głowicami gwinciarskimi

• Frezowanie

  • Frezami wielokrotnymi

  • Frezami krążkowymi

  • Głowicami frezarskimi (łuszczenie)

  • Obiegowe

• Obróbka plastyczna

  • Walcowanie szczękami płaskimi

  • Rolowanie rolkami

• Szlifowanie

  • Ściernicą pojedynczą

  • Ściernicą wielokrotną

1. Wykonanie rowków zamkowych w tarczach.

Na zewnętrznych powierzchniach tarcz turbin lub sprężarek wykonuje się rowki pod zamki łopatek. Mogą być proste lub skręcone względem osi pod kątem 15-20^o. Tarcze centruje się wałami .

Tolerancja szerokości rozpór zamkowych: 0,02-0,05 mm.

Tolerancja odległości między rowkami zamkowymi: 0,02-0,03 mm.

Tolerancja podziałki między zębami choinki: 0,02 mm.

Chropowatość rowków zamkowych: Ra<=1,25 um.

1. Kolejność operacji przy wykonywaniu elementów z blach.

Wiele elementów silników wykonywanych jest z blach. Np. komora spalin, dyfuzory, zbiorniki, dopalacze. Cechą charakterystyczną tych elementów jest mały ciężar przy dużych gabarytach. Wykonywane są w zależności od warunków pracy, z materiałów żarowytrzymałych, magnezu, aluminium.

Tolerancja długości 0,2-0,8 mm.

Tolerancja średnicy 0,3-2 mm (zależy od gabarytów).

Błędy kształtu w przekrojach poprzecznych 0,2-1,2 mm.

W celu zwiększenia sztywności tych elementów stosuje się tłoczenie lub walcowanie elementów z blach. Są zgrzewane do elementu zasadniczego.

Kolejność operacji:

1. Cięcie blach na pasma.

2. Przystosowanie pasm do wykrawania płaskich półfabrykatów.

3. Wycinanie lub wykrawanie płaskich półfabrykatów.

4. Przygotowanie płaskich półfabrykatów do gięcia lub wytłaczania.

5. Kształtowanie przestrzenne półwyrobów.

6. Obróbka mechaniczna półwyrobów przed spawaniem, lutowaniem.

7. Obróbka otworów, wgłębień itp.

8. Montaż elementów w uchwycie do spawania lub lutowania.

9. Spawanie lub lutowania.

10. Obróbka mechaniczna po spawaniu lub lutowaniu.

11. Nakładanie powłok ochronnych.

1. Wyoblanie i zgniatanie obrotowe.

Wyoblanie i zgniatanie obrotowe są metodami kształtowania obrotowego wyrobów na wirującym wzorniku za pomocą rolki, zalecanymi przy mało- i średnioseryjnej produkcji wyrobów osiowo-symetrycznych.

Wyoblanie jest optymalną metodą produkcji wyrobów o złożonych kształtach, trudnych do osiągnięcia klasycznymi metodami tłoczenia. Materiałem wyjściowym może być krążek blachy lub wytłoczka. Metodę stosuje się do produkcji wyrobów ze stali węglowych i plastycznych stopów metali kolorowych. Na wyoblarkach można realizować złożony proces technologiczny, składający się z operacji wyoblania, obcinania, zawijania obrzeża, wywijania, zaginania i łączenia.

Zgniatanie obrotowe jest bezkonkurencyjną metodą wytwarzania wyrobów stożkowych oraz cylindrycznych z grubym dnem i cienką ścianką pobocznicy. Materiałem wyjściowym może być krążek blachy, wytłoczka lub odcinek rury. Metodę stosuje się do produkcji wyrobów ze stali węglowych, nierdzewnych, stopów metali nieżelaznych, także stopów trudno odkształcalnych. Wyroby posiadają podwyższoną wytrzymałość i twardość, przy korzystnym układzie włókien.

Maszyny. Wyoblanie i zgniatanie obrotowe realizuje się na specjalistycznych maszynach - wyoblarkach i zgniatarkach obrotowych.

Wyoblarki nie wymagają dużych sił nacisku na rolce kształtującej. Kształtowanie wyrobów o pobocznicach krzywoliniowych i stosowanie złożonych ruchów promieniowo-obkładających wymaga bardzo precyzyjnego sterowania rolką wyoblającą. Najczęściej stosowane jest sterowanie za pomocą kopiału hydraulicznego lub sterowanie komputerowego.

Zgniatarki obrotowe wymagają stosowania znacznych sił, dlatego ich konstrukcja jest odpowiednio zwarta i sztywna. Zgniatanie obrotowe realizuje się głównie na wyrobach o pobocznicy prostoliniowej, stąd system sterowania maszyn jest prostszy.

Jest to realizowane na specjalnych wyoblarkach. Służy do kształtowania elementów o kształtach obrotowych przy użyciu przestrzennego kopiału. Podczas wyoblania płaski półfabrykat umieszcza się współosiowo do kopiału, wprawiając w ruch obrotowy, a następnie za pomocą ślizgacza lub rolki ustawia się półfabrykat na kopiale bez zmniejszania grubości ścianek. W ten sposób możemy uzyskać części które trudno uzyskać przez ciągnienie na prasach. Stosunek średnicy do średnicy półfabrykatu jaki można uzyskać w pierwszej operacji wyoblania to 0,6-0,8. W przypadku gdy jest mniejsze wyoblanie przeprowadza się kilka operacji m.in. wyżarzanie rekrystalizujące.

Przy zgniataniu obrotowym wykonywanym w podobny sposób co wyoblanie stosuje się większe naciski rolki lub ślizgaczy co powoduje zmniejszenie grubości ścianek w materiale. W pierwszej operacji zmniejszenie grubości ścianek dochodzi od 65 do 85%.