Fuchs – najnowsze trendy w zakresie chłodziw obróbczych do produkcji lotniczej

Produkcja lotnicza (silniki lotnicze i ich części, wielkogabarytowe elementy konstrukcyjne oraz mechanizmy zawieszenia) jest dziedziną, w której zastosowanie znalazły najbardziej zaawansowane materiały i gdzie obróbka skrawaniem osiąga ekstremalne parametry. To z kolei wymaga stosowania najbardziej zaawansowanych środków smarnych.

Szczególne znaczenie mają tu środki do obróbki metalu oraz kompozytów. Koncern FUCHS PETROLUB AG produkujący środki smarne dla przemysłu i motoryzacji to przykład światowej technologii wychodzącej naprzeciw wysokim wymaganiom przemysłu lotniczego. Ta branża przemysłowa dynamicznie rozwija się również w Polsce.

Obrabiane materiały konstrukcyjne

Podstawowymi materiałami konstrukcyjnymi stosowanymi w przemyśle lotniczym są:
• wysokotemperaturowe stopu niklu, tytanu oraz stale austeniczne, budujące łopatki turbinowe i inne podzespoły silników odrzutowych, systemy uszczelniające turbiny czy obudowę generatora, jak również elementy zawieszenia (tytanaluminid, proszkowe stopy metalurgiczne na bazie niklu, inconel, udimet,Ti5Al6, TiAl6V4, X12CrNiCO, PH13-8Mo);,
• wysokostopowe aluminium budujące kadłub, dźwigary, ramę, płaty skrzydłowe samolotu (2024, 5052, 7025/ 7050/ 7075),
• kompozyty (włókno węglowe wzmacniane, tworzywa sztuczne (CFK), włókno szklane wzmocnione).
W dobie ograniczeń zużycia paliwa obserwuje się generalną tendencję do zmniejszania masy samolotu poprzez znaczący wzrost udziału materiałów kompozytowych oraz stopów tytanu, kosztem zmniejszenia udziału stopów aluminium.

Wymagania w stosunku do chłodziw obróbkowych

Specyfiką polskiej produkcji lotniczej są głównie silniki lotnicze i ich części, a 80% całego procesu produkcji to obróbka wiórowa. W odróżnieniu od innych gałęzi przemysłowych procesy obróbcze odbywają się tu przy:
• bardzo wysokich prędkościach obrotowych (50–200 m/s),
• ekstremalnie wysokich ciśnieniach podawanej cieczy obróbczej (50–300 bar),
• szerokim zastosowaniu płytek tnących powlekanych (AlTiN), polikrystalicznego diamentu (PKD) oraz materiałów szlifierskich o znacznej twardości (CBN).
Lotnicze materiały konstrukcyjne są bardzo trudne w obróbce i powodują znaczne zużycie narzędzi obróbczych. Z uwagi na bardzo wysokie koszty obrabianych materiałów istotny jest także stosunek masy wykonanych części do masy zakupionego materiału (tzw. buy-to-fly ratio).

Chłodziwa do obróbki metalu

Oleje tnące i szlifierskie oraz emulsje obróbcze i syntetyczne ciecze szlifierskie, obok elementów silnika oraz całego silnika, wchodzą jako część składowa do procesu certyfikacji. Obejmuje on skomplikowaną i kosztowną procedurę wdrożeniową zakończoną nadaniem oryginalnych dopuszczeń producentów sprzętu lotniczego dla procesów specjalnych (Full OEM Approval). Konieczne jest również przejście procedury wdrożeniowej w konkretnym zakładzie produkcyjnym i uzyskanie tzw. Single Site Approval.

Uwaga: aktualne prawodawstwo europejskie stwarza konieczność modyfikowania chłodziw obróbczych pod względem składu chemicznego. Europejski system ewaluacji substancji chemicznych REACH, a wkrótce światowy, zunifikowany system klasyfikacji GHS (CLP), jak również zaostrzające się przepisy krajowe wymuszają prowadzenie procesu autoryzacji i rejestracji substancji chemicznych. Wprowadzane są chłodziwa wolne od boru (BF), klasycznych amin (AF), oraz chłodziwa biostatyczne – wolne od biocydów. Przykładami najnowocześniejszych rozwiązań, jakie w tym względzie oferuje koncern FUCHS, są:

• ECOCOOL AERO 150 (emulsja typu AF i BF);
• ECOCOOL SCIP (Skin Compatible Intelligent Product, BF, pH 7,4 (!)),
• ECOCOOL 0055 (biodegradowalne dwuskładnikowe chłodziwo modularne),
• ECOCOOL TOP HD (dwuskładnikowe chłodziwo modularne),
• GREENLINE TECHNOLOGY (przyjazny dla środowiska zestaw środków smarnych dla obrabiarki).

Współpraca badawczo-wdrożeniowa ze światowym przemysłem lotniczym

Aby zaistnieć w branży lotniczej, firmy produkujące środki smarne i obróbcze muszą podejmować aktywną współpracę naukowo-badawczą z przemysłem lotniczym oraz naukowymi jednostkami badawczym. Międzynarodowy koncern FUCHS z centralą w Mannheim to wiodący producent pośród firm produkujących środki smarne. Na całym świecie koncern posiada kilkadziesiąt laboratoriów chemicznych, w których pracuje 300 doświadczonych chemików, a 70% produktów zostało stworzonych w ostatnich 5 latach (!). W każdym kraju, gdzie firma prowadzi swoją działalność, stworzono też sieć inżynierów wdrożeniowych. Przedstawicielstwo firmy w Polsce – FUCHS OIL CORPORATION (PL) – wraz z zakładem produkcyjnym oraz laboratoriami znajduje się w Gliwicach. To wsparcie techniczne jest niezbędne w prowadzeniu długotrwałej i odpowiedzialnej współpracy z zakładami lotniczymi.

Koncern FUCHS na świecie
Koncern FUCHS aktywnie uczestniczy w licznych projektach badawczych dla przemysłu lotniczego, czego europejskimi przykładami są:
• współpraca z firmami lotniczymi w ramach AMRC (Advanced Machining Research Centre) i udział w licznych projektach, np. HEDG (High Efficiency Deep Grinding Technology), VIPER (CBN Grinding of Inconel),
• wspólne projekty badawcze pod auspicjami BDLI (Federation of German Aerospace Industry), takie jak: LuFo (High Speed Machining of Ni and Ti Alloys with High Pressure Coolants), PTWK AK TITAN (Titanium Machining on PKD), CEGRIS (High Speed Centreless Grinding) i inne,
• współpraca z producentami obrabiarek (Nagel, Gleason Pfauter, Gross-Hueller, Index, Heller, Mazak, Makino, Mori Seiki, Kapp, Karl Klink i in.),
• dopuszczenia od producentów narzędzi obróbczych (MAPAL Reaming on Coated Tools),
• wspólne projekty badawcze nad olejami o niskiej wybuchowości (Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung),
• uczestnictwo w licznych konsorcjach SIEF w ramach programu REACH.
Dopuszczenia oryginalnych producentów lotniczych dla chłodziw obróbczych
Oto przykłady dopuszczeń oryginalnych producentów sprzętu lotniczego dla środków do obróbki skrawaniem i przykłady chłodziw, którym je nadano:
• BOEING BAC 5008: (ciecze obróbkowe ECOCOOL AERO 150, ECOCOOL S 761B, produkty do obróbki mgłą olejową – ECOCUT MIKRO PLUS 20 i 80, BAC PDS 6-116),
• PRATT & WHITNEY PMC 9364: (ECOCOOL S 761B, ECOCOOL 7830),
• LOCKHEED MARTIN: (ECOCOOL S PT 45, ECOCOOL S 761B – in process)
• AIRBUS ABR 90204: (MAXICOOL 150 TECH, SYNTHOCOOL 240+, ECOCOOL S 761B in process),
• EADS ASN 42302: (MAXICOOL 150 TECH, MAXICOOL 145, MICROCOOL 397)
• SNECMA 455-201-0-00B / MESSIER DOWTY: (MAXICOOL 150 TECH, MAXICOOL 145+, MICROCOOL 397,SYNTOCOOL 240+, ECOCOOL PHH AL),
• BRITISH AEROSPACE BAE 57FM0500052: (ECOCOOL SCIP, ECOCOOL 7000),
• ROLLS-ROYCE CCS 129: (ECOCOOL 2506S, ECOCOOL 0055, ECOCOOL RM-838, ECOCOOL S Co5),
• MTU AERO ENGINES MTH 980: (ECOCOOL TN2525HP, ECOCOOL 2506S),
• AVIO: (ECOCUT 10G).

Koncern FUCHS dostarcza swoje produkty do wszystkich znaczących producentów sprzętu lotniczego na świecie, takich jak: Boeing, Pratt & Whitney (Utc), Lockheed Martin, Cessna, Bell Helicopter, Airbus, EADS, SNECMA, Safrane, British Aerospace, Rolls-Royce, Ge Aerospace, Avio (w tym zakład w Bielsku Białej), MTU Aero Engines (w tym nowy zakład w Rzeszowie-Jasionce) oraz ich kooperantów. Szczególnie znaczącą sprzedaż cieczy obróbczych do przemysłu lotniczego FUCHS notuje w USA, Wielkiej Brytanii, Francji i Niemczech.

W coraz większym stopniu dostarcza również produkty do przemysłu lotniczego w Polsce. Firma FUCHS OIL CORPORATION (PL) jest jedną z nielicznych firm na polskim rynku, która oprócz produktów z oryginalnymi dopuszczeniami jest w stanie zapewnić swoim klientom usługę kompleksowego zarządzania gospodarką smarną (CPM) w ich zakładach.