Hochpräzise 5-Achs-CNC-gefräste Titanlegierungs-Strukturkomponenten für die Luft- und Raumfahrt

Kundenregion: Deutschland

Branche: Luft- und Raumfahrt

Material: Ti-6Al-4V (Grad 5) Titanlegierung

Prozess: 5-Achs-Simultan-CNC-Fräsen & Drehen, Kugelstrahlen, Passivieren

Auftragsumfang: Von der Erststückprüfung bis zur Serienproduktion von 200 Sätzen/Monat

Projektübersicht

Unser deutscher Kunde ist ein führender Hersteller von Luftfahrtgeräten, der sich auf zivile Flugzeug-Sekundärflugsteuerungssysteme der nächsten Generation spezialisiert hat. Sie benötigten eine Charge kleiner, hochpräziser Titanlegierungs-Halterungen für ihre neue Aktuatorbaugruppe. Komponenten für die Luft- und Raumfahrt erfordern ein außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, überlegene Ermüdungsleistung und wiederholbare Dimensionsgenauigkeit im Mikrometerbereich. Der Kunde benötigte einen Lieferanten, der mit den Standards für die Bearbeitung in der Luft- und Raumfahrt vertraut ist – der zuerst die Erststückprüfung abschließt und dann schrittweise das Produktionsvolumen steigert.

Hauptschwierigkeiten

1. Risiko von Verformungen dünner Wände: Der dünnste Wandabschnitt beträgt nur 0,8 mm. Komplexe interne gekrümmte Geometrien sind während der Bearbeitung sehr anfällig für elastische Verformungen, mit kritischen Passflächen-Toleranzen von bis zu ±0,008 mm.
2. Schwierigkeit der Bearbeitung von Titanlegierungen: Titan hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was zu hohen Temperaturen in der Schnittzone, schnellem Werkzeugverschleiß und Restoberflächenspannungen führt, die die Ermüdungslebensdauer beeinträchtigen.
3. Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit auf Luft- und Raumfahrtebene: Eine vollständige Materialrückverfolgbarkeitskette, Erststückprüfungsberichte (FAI) und Aufzeichnungen über die Chargenkonsistenz sind gemäß den AS9100-Qualitätsmanagementstandards für die Luft- und Raumfahrt zwingend erforderlich.
4. Kontrolle der Oberflächenintegrität: Die Parameter des Kugelstrahlprozesses müssen präzise gesteuert werden, um eine gleichmäßige Schicht aus Restdruckspannung zu gewährleisten, die für die langfristige Zuverlässigkeit unter zyklischen Ermüdungsbelastungen entscheidend ist.

Chenrong Technologie-Lösungen

1. DFM-Überprüfung: Unser Ingenieurteam optimierte dünnwandige Stützstrukturen und Ein-/Ausfahrpfade des Werkzeugs, ohne die Montagefunktion zu beeinträchtigen, und reduzierte so das Verformungsrisiko während der Bearbeitung.
2. 5-Achs-Simultanbearbeitung: Das Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum vervollständigt die Mehrseitenbearbeitung in einer einzigen Aufspannung, um Ausrichtungsfehler zu minimieren. Die Schnittparameter werden mit Hochdruck-Kühlmittel durch die Spindel optimiert, um die Schnitttemperaturen von Titan effektiv zu kontrollieren.
3. Spezielle Spannvorrichtungen: Entwarf eine spezielle Vakuum- + mechanische Begrenzungskombinationsvorrichtung, die die Steifigkeit für dünnwandige Teile gewährleistet und gleichzeitig lokale Verformungen durch harte Klemmung vermeidet.
4. Gestaffelte Spannungsentlastung: Spannungsentlastungsglühen nach der Schruppbearbeitung und Alterungsbehandlung nach der Halbfertigbearbeitung bauen schrittweise innere Spannungen ab und gewährleisten langfristige Dimensionsstabilität.
5. End-to-End-Qualitätskontrolle: Jedes Teil durchläuft eine vollständige CMM-Dimensionsprüfung, Fluoreszenz-Penetrant-Prüfung (FPI) und Ultraschallprüfung. Vollständige Materialzertifikate und FAI-Berichte werden mit jeder Charge geliefert

Endergebnisse

• Die ersten Musterteile bestanden pünktlich alle Tests im deutschen Labor des Kunden, mit 100%iger Maßhaltigkeit gemäß den Zeichnungsspezifikationen der Luft- und Raumfahrt.
• Gleichmäßige Kugelstrahlschicht und passivierte Oberfläche erfüllten die strengen Anforderungen des Kunden an Ermüdungslebensdauer und Korrosionsbeständigkeit.
• Eine stabile mittelvolumige Produktion von 200 Sätzen pro Monat wurde mit null Abweichungen über 12 aufeinanderfolgende Chargen erzielt.
• Langfristige strategische Partnerschaft etabliert; der Kunde hat Chenrong drei weitere Entwicklungsprogramme für Teile der neuen Generation vergeben.

Kundenreferenz:"Das Verständnis des Chenrong-Ingenieurteams für die Bearbeitung von Titanlegierungen für die Luft- und Raumfahrt ist wirklich professionell. Sie lieferten nicht nur hochpräzise Teile, sondern – was noch wichtiger ist – vollständige Prozessdokumentation und vollständige Qualitätsrückverfolgbarkeit, was für unser Luftfahrtprogramm entscheidend ist. Wir freuen uns darauf, unsere Partnerschaft weiter zu vertiefen." – Senior Structural Engineer, German Aviation Equipment Manufacturer