Tecniche avanzate di process monitoring applicate alla lavorazione di componenti critici aeromotoristici

Tecniche avanzate di Process Monitoring applicate alla lavorazione di componenti critici aeromotoristici Capitolo 1 Introduzione 8 Capitolo 1 Introduzione Nell‟odierna pratica industriale aeromotoristica, nonostante le continue e pressanti esigenze di miglioramento della produttività e di contenimento dei costi, si deve adottare un approccio estremamente cauto nell‟introdurre variazioni ai processi produttivi inizialmente validati attraverso campagne sperimentali (prove al livello di componente o motore) e test di laboratorio. Il mantenimento nel tempo dei livelli d‟integrità dei materiali lavorati, nonché della robustezza e della qualificazione dei processi produttivi, sono aspetti fondamentali, quando non addirittura vitali. Non è ancora tecnologicamente possibile progettare un moderno propulsore aeronautico garantendo una totale protezione contro l‟improvviso cedimento dei particolari strutturalmente più critici. La rottura dei componenti dovrebbe essere compensata distribuendo le improvvise ed anomale sollecitazioni su percorsi di carico alternativi, garantendo allo stesso momento il contenimento di frammenti e spezzoni rilasciati; il conseguente aumento di peso (dovuto a blindature ed elementi strutturali ridondanti) renderebbe il motore economicamente improponibile. Per questi motivi, alcuni particolari sono identificati come „critici‟ („flight safety part‟ o „life controlled part‟) per richiamare l‟attenzione del personale coinvolto nella sequenza produttiva evidenziando la necessità di eseguire controlli speciali. In questa categoria rientrano essenzialmente i componenti rotanti ad alte velocità e sottoposti ad elevate temperature (dischi, alberi e tenute rotanti di compressore e turbina) e gli involucri pressurizzati. Alcuni dati tecnici, sia pure citati a livello di curiosità, possono rendere bene l‟idea di quanto siano gravose le condizioni di funzionamento di questi particolari. I dischi e gli alberi turbina sono prodotti mediante una sequenza di numerose lavorazioni per asportazione di truciolo da semilavorati ottenuti per forgiatura di billette fuse o sinterizzate, costituite da materiali esotici di difficile lavorabilità quali superleghe e base nichel-ferro e nichel-cobalto. Il ricorso alle superleghe è indispensabile poiché le temperature operative a regime di disco turbina possono superare i 700 °C, la miscela di aria e gas combusti in uscita dal combustore raggiunge temperature tali da poter fondere un acciaio, mentre l‟aria di „raffreddamento‟ può superare i 600 °C. Una tipica paletta di turbina ad alta pressione esercita un carico di 10000 Kg (all‟incirca pari a 5 automobili di tipo SUV) a 13000 giri/min: se si considera che un disco turbina deve sopportare il carico centrifugo prodotto da 70-80 palette, questo equivale alla „mostruosa‟ forza complessiva di circa 700 tonnellate.