Yeni teknoloji, motor bileşenlerinin güvenliğini artırıyor

Sensör ve yazılım tabanlı akıllı sistemler, eritme süreçleri boyunca kütüklerin kritik kalite özelliklerini izler.

Havacılık ve Uzay İmalatı ve Tasarımı | Paul E. King ve Andrew J. Elliott

Ticari hava yolculuğu hiç olmadığı kadar güvenli. Ancak mekanik arızalar meydana gelebilir ve hâlâ da meydana gelmektedir. 20 Şubat 2021’de Colorado eyaletinin Denver kentinden kalkan UA 328 sefer sayılı uçak, uçuşun dördüncü dakikasında feci bir motor arızası yaşadı. Neyse ki uçak havalimanına geri dönerek güvenli bir şekilde iniş yaptı. Federal Havacılık İdaresi (FAA) güvenlik düzenlemelerini sürekli olarak iyileştiriyor olsa da, kritik motor arızalarını önlemek için daha fazla önlem alınması gerekiyor.

Üretimin başlangıcında, birincil metal işleme aşamasında iyileştirmeler yapılabilir. Malzemeler, bileşenlerin maruz kaldığı yoğun gerilmelere ve aşırı sıcaklıklara dayanacak şekilde tasarlanmalıdır; örneğin, 10.000 rpm’nin üzerinde dönüp 1.700 °C’ye varan sıcaklıklarda türbin kanatlarını bir arada tutan türbin diskleri gibi. UA 328 sefer sayılı uçuşta da kanıtlandığı gibi, fan kanatları da bu tür hasarlara karşı hassastır. Ulusal Ulaşım Güvenliği Kurulu (NTSB), kazanın nedeninin fan kanadının kopması olduğunu belirlemiştir – iki fan kanadı, genellikle birincil metal işleme sırasında meydana gelebilen makroskobik ve mikroskobik süreksizliklerin bir sonucu olarak metal yorgunluğundan kırılmıştır.

Günümüzün üretim süreçleri, yarının uçak motoru bileşenlerini üretmeye yetmez. Bu standartları karşılamak için, kusursuz süreçlerin ve hassas ekipmanların, malzemenin maksimum performansa ulaşma kabiliyetine ilişkin üstün bir güven sağladığı bir parça üretim devrimi gereklidir.

Ampere Scientific ve Consarc Corp., sensörler ve yazılım tabanlı zeka teknolojilerini kullanarak parça üretiminde devrim yaratmak amacıyla güçlerini birleştirdi. Şu anki hedefleri, vakumlu ark yeniden eritme (VAR) işlemi sırasında kritik motor bileşenlerinde kusurlara yol açabilecek durumları tespit etmektir. Bu teknolojiyi, kusurlara yol açan koşulları öngörmek ve bunların oluşmasını önlemek için kullanacaklar.

VAR fırınları, uçaklarda kritik öneme sahip uçak motoru parçaları haline getirilen özel alaşımları yeniden eritir ve arındırır. Mevcut VAR fırınları, büyümekte olan külçenin doğrudan değerlendirilmesi ve gerçek zamanlı görüntülenmesi yerine, proses kontrolü ve külçe kalitesinin değerlendirilmesi için elektrik sinyallerine dayanmaktadır.

Ampere Scientific, eritme sürecine ilişkin bilgi sağlayan VARmetric ark konum algılama teknolojisiyle bu durumu değiştirmeye kararlıdır. VARmetric, gelişmiş elektromanyetik alan algılama teknolojisini Consarc’ın VAR fırın ölçümleriyle birleştirerek, eritme sırasında daha önce tespit edilemeyen fırının çalışma özelliklerini yakalar, kaydeder ve görüntüler. Consarc’ın kontrol sistemlerini kullanarak fırın akımı, gerilimi, vakum seviyesi, yük hücresi, piston konumu/hızı ve elektromanyetik karıştırma işlemlerini izler. VARmetric daha sonra, VAR'ın iç kısmındaki arkın konumunu görüntülemek için VAR'ın çeşitli noktalarındaki manyetik alan ölçümlerini birleştirir.

 

Sonuç olarak, aşağıdakileri gösteren gerçek zamanlı veriler elde edilir:

• Fırının çalışma özelliklerine (akım, gerilim, vakum, erime hızı, piston hızı vb.) ilişkin grafikler
• VAR halka kameralarından alınan video görüntülerinin üzerine yerleştirilmiş radyal yay konumu
• Zamana göre yay dağılımı
• Elektrot şekli ve konumu: zamanın bir fonksiyonu olarak
• Yan ark durumları, genişlemiş ark aralıkları, diğer olağan dışı olaylar veya elektrot hareketleri için alarmlar

Bu veriler, külçe üretimi sırasında operatöre sunulur ve herhangi bir onaylı alaşım külçesinin izlenebilirlik zinciri kayıtlarının bir parçası olarak kullanılabilir. Bu bilgiler, dijital ikizleme kapsamında üretim sırasında katılaşma kusurlarının ortaya çıkma olasılığını hesaplamaya olanak tanır. Bu durum, metal üreticilerine, motor orijinal ekipman üreticilerine (OEM'ler) ve düzenleyici kurumlara, kullandıkları malzemelerin tutarlı bir şekilde üretildiğine ve aşırı ortamlarda karşılaşmaları beklenen zorlu koşullara dayanabileceğine dair daha fazla güven verir. VARmetric, eritme süreci boyunca verileri toplar ve bitmiş parçalar üzerinde herhangi bir mikroskobik veya makroskobik kalite testi yapılmadan çok önce külçe kalitesini değerlendirmek için ayrıntılı bir harita oluşturur. VARmetric, teknoloji olgunlaştıkça ve veri havuzları büyüdükçe bir erken uyarı sistemi haline gelebilir; bu sayede operatörler, üretim sırasında proses sınırlarının aşılmasını önlemek için eritme aşamasında proaktif olarak müdahale edebilir ve her eritmede, her seferinde tutarlı bir şekilde optimum sonuçlar elde edilebilir.

Bu tür bir rehberlik sayesinde, katılaşma kusurları azalacak ve külçe kalitesine duyulan güven artacaktır. Daha yüksek kaliteli külçeler, daha yüksek kaliteli bileşenlerin üretilmesini sağlar ve bu da yeni nesil uçakların daha hafif, daha hızlı, daha dayanıklı ve daha güvenli bir şekilde uçmasına katkıda bulunur.

 

Kaynak: Havacılık ve Uzay İmalatı ve Tasarımı