Grazie alle sue divisioni di finitura di massa e granigliatura, da oltre ottant’anni il gruppo Rösler è uno dei principali attori nel campo della finitura e del trattamento superficiale.

Rösler dispone di una propria Divisione dedicata interamente all’industria aerospaziale. La società propone una vasta e diversificata gamma di processi di granigliatura, pallinatura, granigliatura con getto d’acqua ad alta pressione, sverniciatura e rimozione di rivestimenti, irruvidimento superficiale e vibrofinitura per numerosi componenti di motori e particolari aeronautici.

di Manuela Casali (*)

Le applicazioni Rösler (www.rosler.it) nel comparto aerospace riconducono ai componenti motore (aero engine) e ai particolari aeronautici (aero frame), sia per parti nuove sia per ricondizionamenti. Le tecniche utilizzate sono quelle di finitura di massa, in particolare la vibrofinitura, e quelle di granigliatura e shot peening. Generalmente, la vibrofinitura è impiegata per trattare componenti prodotti in serie, non più grandi di un palmo di mano, la cui finitura manuale o con altre tecniche risulta molto complessa o non conveniente dal punto di vista economico. Tuttavia, la tecnologia di finitura di massa può essere applicata con successo anche a componenti e profili molto larghi o lunghi, soprattutto quando è richiesto un trattamento superficiale uniforme. Ne sono esempio le grandi pale per turbine, i longheroni alari, i carrelli di atterraggio e i pannelli per il pavimento delle cabine nell’industria aeronautica.

Rösler dispone di una Divisione interamente dedicata all’industria aerospaziale. La società propone una vasta e diversificata gamma di processi di finitura frutto di significativi programmi di Ricerca e Sviluppo.

OPERAZIONI DI FINITURA

Al fine di trattare al meglio i componenti di grandi dimensioni sono state sviluppate delle speciali macchine di vibrofinitura a pianta rettangolare, con sistemi di motorizzazione diversi secondo la lunghezza e il peso dei pezzi da trattare. Il motore a trasmissione diretta e i gruppi di vibrazione garantiscono il movimento uniforme dei componenti, assicurando risultati di finitura costanti e ripetibili: un requisito di vitale importanza, soprattutto nell’industria aerospaziale.

La vibrofinitura, che sia applicata ai componenti aerospaziali o ad altre tipologie di pezzi, è una tecnologia multifunzionale. Può essere usata non solo per sbavare e raggiare, ma anche per lisciare e levigare la superficie di una vasta gamma di componenti di aerei. La sbavatura e la raggiatura, in particolare, riducono la possibilità di cricche di tensione, mentre la lisciatura e la levigatura delle superfici aerodinamiche come, ad esempio, quelle delle pale per turbine, riducono la resistenza al flusso d’aria e incrementano l’efficienza dei carburanti misurata in termini di consumo specifico di combustibile, corrispondente alla quantità di carburante necessario per mantenere una determinata potenza per un dato periodo di tempo.

La lisciatura delle pale per turbine riduce anche il rischio di depositi sulle superfici aerodinamiche e garantisce minori temperature di funzionamento del motore, con un conseguente aumento della differenza tra temperatura effettiva e quella massima prevista per il gas di scarico. Questo abbassamento della temperatura riduce, tra l’altro, la frequenza degli interventi di revisione e manutenzione necessari al motore.

I grandi componenti strutturali delle fusoliere e i longheroni alari sono realizzati principalmente in leghe di alluminio e materiali compositi: anche queste parti, in alcuni casi, possono essere sottoposte a sbavatura e raggiatura in macchinari per la vibrofinitura. Rispetto a componenti con spigoli vivi, i pezzi così ottenuti presentano una minore possibilità che si formino per espansione eventuali cricche di tensione. Anche l’aderenza del rivestimento migliora, soprattutto in prossimità degli spigoli stessi. Alcuni componenti dalle dimensioni particolarmente grandi richiedono anche un fissaggio protettivo per prevenire la possibilità di danneggiamento o intaccatura di spigoli delicati. Si tratta di un semplice sistema di fissaggio che può essere caricato o scaricato in pochi minuti. In determinati casi possono essere fissati contemporaneamente più componenti .

Grazie all’utilizzo di due camere in acciaio inox, il sistema di granigliatura a umido Rösler preposto alla lavorazione di 14 diversi tipi di pale per turbina è in grado di soddisfare la richiesta di prestazioni elevate.

PALLINATURA PER PALE TURBINA

Lo shot peening o pallinatura è uno dei campi di applicazione della granigliatura nel settore aerospaziale in particolare per le pale per turbina. Questi componenti dei motori aeronautici devono sopportare dei carichi estremi: per aumentare le tensioni residue di compressione degli strati esterni delle superfici vengono sottoposti a pallinatura, sia che si tratti di pale per turbine appena prodotte sia che si tratti di pezzi in fase di manutenzione. Per questa particolare applicazione, Rösler ha progettato un sistema di pallinatura a umido con due cabine di granigliatura in acciaio inossidabile, composto da 12 ugelli di granigliatura per 14 diversi tipi di pale per turbina, con una lunghezza massima di circa 1.150 mm. Per la lavorazione, le pale per turbina vengono posizionate nel proprio supporto specifico in satelliti ruotabili a 360°. Il movimento dei 12 ugelli di granigliatura viene effettuato da un’unità multiassiale CNC, con un’accuratezza pari a 0,1 mm. L’azione combinata del movimento di questa unità e della rotazione dei satelliti assicura che la graniglia, frutto di una miscela di acqua e sfere di ceramica, accelerata con aria compressa, colpisca sempre con l’angolo ottimale la superficie curva tridimensionale della pala.

In caso cambio tipologia, o a seguito del ciclo di granigliatura, un sofisticato sistema di risciacquo, che attraversa tutto l’interno della cabina, fa in modo che i media tornino nel proprio contenitore e non rimangano nella cabina stessa. Al di sotto di questo contenitore, un sistema a coclea trasferisce continuamente i media all’interno della camera di miscelazione, mentre una pompa altamente resistente all’usura aggiunge acqua in quantità predefinite. Ciò garantisce che tanto le sfere di ceramica quanto l’acqua siano sempre disponibili per il processo di granigliatura e sempre nella concentrazione ottimale.

Impianto di vibrofinitura Rösler per il trattamento di componenti aerei di grandi dimensioni.

I parametri di granigliatura rilevanti per la riproducibilità e il monitoraggio del processo, come ad esempio la concentrazione dei media e la pressione di granigliatura, vengono costantemente controllati e documentati. Data la loro delicatezza e il rischio di eventuali guasti, la produzione, il trattamento e la finitura superficiale dei componenti aerospaziali sono soggetti a severe procedure di controllo dei processi e gestione della qualità, inclusi gli standard NADCAP, National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program, e i regolamenti dell’Agenzia Europea per la Sicurezza Aerea, EASA, e dell’Amministrazione Federale dell’Aviazione, FAA.

Vista la rigidità dei requisiti qualitativi imposti, è facile intuire perché la sbavatura e il trattamento superficiale manuali verranno presto del tutto abbandonati, almeno in questo settore. È necessario, infatti, che i processi di finitura siano assolutamente ripetibili e completamente documentabili. Questo richiede un elevato grado di meccanizzazione e di automazione e un sempre minor grado di intervento umano: l’uniformità e la ripetibilità non potranno mai essere ottenute manualmente, indipendentemente dall’abilità e dall’esperienza dell’operatore. ©Tecn’è

(*) Manuela Casali, Marketing & Comunicazione di Rösler Italiana s.r.l.

Tra i processi di finitura proposti da Rösler figurano quelli per il trattamento di grandi pale per turbine.