يتضمن تصنيع محركات الطائرات ، سواء كانت مكبسية أو نفاثة ، تحويل المواد الخام إلى آلات دقيقة موثوقة للغاية. تتطلب بيئات التشغيل شديدة الإجهاد المرتبطة بالنقل الجوي استخدام مجموعة واسعة من المواد عالية القوة. يتم استخدام كل من طرق التصنيع التقليدية والفريدة من نوعها.
مواد البناء
يتم تصنيع محركات الطائرات بشكل أساسي من مكونات معدنية ، على الرغم من أن السنوات الأخيرة شهدت إدخال مواد بلاستيكية مركبة لأجزاء معينة. يتم استخدام سبائك الألومنيوم والتيتانيوم المختلفة حيث تكون القوة والوزن الخفيف من الأهمية بمكان (المكونات الهيكلية ، وأقسام الضاغط ، وإطارات المحرك). تستخدم سبائك الكروم والنيكل والكوبالت في الأماكن التي تتطلب مقاومة درجات الحرارة العالية والتآكل (أقسام الاحتراق والتوربينات). يتم استخدام العديد من سبائك الصلب في المواقع الوسيطة.
نظرًا لأن تقليل الوزن على متن الطائرة هو عامل حاسم في تقليل تكاليف دورة الحياة (زيادة الحمولة الصافية ، وتقليل استهلاك الوقود) ، فقد تم إدخال مواد مركبة متقدمة مؤخرًا كبدائل خفيفة الوزن للألمنيوم والتيتانيوم وبعض سبائك الصلب في الأجزاء الهيكلية وأعمال مجاري الهواء حيث لم تشهد درجات حرارة عالية. تتكون هذه المركبات بشكل أساسي من بوليميد ، إيبوكسي وأنظمة راتينج أخرى ، معززة بالألياف الزجاجية المنسوجة أو ألياف الجرافيت.
عمليات التصنيع
تُستخدم تقريبًا كل عمليات تشغيل وتصنيع المعادن الشائعة في تصنيع محركات الطائرات. ويشمل ذلك الطرق الساخنة (الجنيحات ، وأقراص الضاغط) ، والصب (المكونات الهيكلية ، وإطارات المحرك) ، والطحن ، والتثقيب ، والخراطة ، والحفر ، والطحن ، والقص ، والنشر ، والخيوط ، واللحام ، والنحاس وغيرها. تتضمن العمليات المصاحبة تشطيب المعادن (الأنودة والكروم وما إلى ذلك) والطلاء بالكهرباء والمعالجة الحرارية والرش الحراري (البلازما واللهب). تتطلب القوة والصلابة العالية للسبائك المستخدمة ، جنبًا إلى جنب مع أشكالها المعقدة وتفاوتات الدقة ، متطلبات تصنيع أكثر تحديًا وصرامة من الصناعات الأخرى.
تشمل بعض عمليات تشغيل المعادن الفريدة من نوعها الطحن الكيميائي والكهروكيميائي ، وآلات التفريغ الكهربائي ، والحفر بالليزر ولحام الحزمة الإلكترونية. الطحن الكيميائي والكهروكيميائي تتضمن إزالة المعدن من الأسطح الكبيرة بطريقة تحافظ على كفاف أو تخلقه. يتم وضع الأجزاء ، اعتمادًا على سبيكة خاصة بها ، في حمام عالي التركيز من الأحماض أو المواد الكاوية أو بالكهرباء. تتم إزالة المعدن عن طريق العمل الكيميائي أو الكهروكيميائي. غالبًا ما يتم استخدام الطحن الكيميائي بعد تزوير الجنيحات لجعل سماكة الجدار في المواصفات مع الحفاظ على المحيط.
ماكينات التفريغ الكهربائي والحفر بالليزر تُستخدم عادةً لعمل ثقوب ذات قطر صغير وخطوط معقدة في المعادن الصلبة. العديد من هذه الثقوب مطلوبة في مكونات الاحتراق والتوربينات لأغراض التبريد. تتم إزالة المعادن عن طريق العمل الميكانيكي الحراري عالي التردد لتفريغ الشرارة الكهربائية. تتم العملية في حمام زيت معدني عازل. يعمل القطب كصورة عكسية للقطع المطلوب.
لحام الحزمة الإلكترونية يستخدم للانضمام إلى الأجزاء التي تتطلب اختراق اللحام العميق في الأشكال الهندسية التي يصعب الوصول إليها. يتم إنشاء اللحام بواسطة حزمة مركزة ومتسارعة من الإلكترونات داخل حجرة مفرغة. يتم تحويل الطاقة الحركية للإلكترونات التي تضرب قطعة العمل إلى حرارة للحام.
تصنيع البلاستيك المركب يتضمن إما تقنيات "مبللة" أو استخدام أقمشة مشربة مسبقًا. مع الوضع الرطب ، ينتشر خليط الراتينج اللزج غير المخمر على شكل أدوات أو قالب إما بالرش أو بالفرشاة. يتم وضع مادة تقوية الألياف يدويًا في الراتنج. يتم تطبيق راتنج إضافي للحصول على التوحيد والكونتور مع شكل الأدوات. يتم بعد ذلك معالجة الوضع المكتمل في الأوتوكلاف تحت الحرارة والضغط. تتكون المواد المشبعة مسبقًا من صفائح شبه صلبة وجاهزة للاستخدام ومعالجة جزئيًا من مركبات ألياف الراتنج. يتم قطع المواد حسب الحجم ، ويتم تشكيلها يدويًا وفقًا لخطوط شكل الأدوات ومعالجتها في الأوتوكلاف. يتم تشكيل الأجزاء المعالجة بشكل تقليدي وتجميعها في المحرك.
الفحص والاختبار
من أجل ضمان موثوقية محركات الطائرات ، يتم تنفيذ عدد من إجراءات الفحص والاختبار ومراقبة الجودة أثناء التصنيع وعلى المنتج النهائي. تشمل طرق الفحص غير المدمرة الشائعة التصوير الشعاعي والموجات فوق الصوتية والجسيمات المغناطيسية ونفاذ الفلورسنت. يتم استخدامها للكشف عن أي شقوق أو عيوب داخلية داخل الأجزاء. عادة ما يتم اختبار المحركات المُجمَّعة في خلايا اختبار مُجهزة قبل تسليم العميل.
مخاطر الصحة والسلامة وطرق التحكم فيها
ترتبط المخاطر الصحية المرتبطة بتصنيع محركات الطائرات في المقام الأول بسمية المواد المستخدمة وإمكانية تعرضها. لا يعتبر الألمنيوم والتيتانيوم والحديد سامة بشكل كبير ، في حين أن الكروم والنيكل والكوبالت أكثر إشكالية. أشارت بعض المركبات وحالات التكافؤ الخاصة بالمعادن الثلاثة الأخيرة إلى خصائص مسرطنة للإنسان والحيوان. لا تعتبر أشكالها المعدنية بشكل عام سامة مثل أشكالها الأيونية ، وعادة ما توجد في حمامات تشطيب المعادن وأصباغ الطلاء.
في الآلات التقليدية ، يتم تنفيذ معظم العمليات باستخدام المبردات أو سوائل القطع التي تقلل من توليد الغبار والأبخرة المحمولة في الهواء. باستثناء الطحن الجاف ، لا تشكل المعادن عادة مخاطر استنشاق ، على الرغم من وجود مخاوف بشأن استنشاق رذاذ سائل التبريد. يتم إجراء قدر لا بأس به من الطحن ، خاصة على أجزاء المحرك النفاث ، لدمج الخطوط العريضة وإدخال الجنيحات في أبعادها النهائية. عادة ما تستخدم المطاحن الصغيرة المحمولة باليد. عندما يتم إجراء هذا الطحن على سبائك الكروم أو النيكل أو الكوبالت ، يلزم وجود تهوية محلية. ويشمل ذلك طاولات السحب السفلي وجلاخات التهوية الذاتية. التهاب الجلد والضوضاء من المخاطر الصحية الإضافية المرتبطة بالآلات التقليدية. سيكون لدى الموظفين درجات متفاوتة من ملامسة الجلد للمبردات وسوائل القطع أثناء تثبيت الأجزاء وفحصها وإزالتها. قد يظهر التلامس الجلدي المتكرر في أشكال مختلفة من التهاب الجلد لدى بعض الموظفين. بشكل عام ، تقلل القفازات الواقية والكريمات الحاجزة والنظافة المناسبة من مثل هذه الحالات. غالبًا ما توجد مستويات عالية من الضوضاء عند تصنيع سبائك رقيقة الجدران وعالية القوة ، بسبب ثرثرة الأداة والاهتزاز الجزئي. يمكن التحكم في ذلك إلى حد ما من خلال أدوات أكثر صلابة ، ومواد مبللة ، وتعديل معلمات التصنيع وصيانة الأدوات الحادة. خلاف ذلك ، يلزم استخدام معدات الحماية الشخصية (مثل واقيات الأذن والسدادات).
تتضمن مخاطر السلامة المرتبطة بعمليات التشغيل الآلي التقليدية بشكل أساسي احتمال حدوث إصابات جسدية بسبب حركات نقطة التشغيل والتثبيت ونقل الطاقة. يتم تحقيق التحكم من خلال وسائل مثل الواقيات الثابتة ، وأبواب الوصول المتشابكة ، والستائر الخفيفة ، والحصائر الحساسة للضغط وتدريب الموظفين وتوعيتهم. يجب دائمًا استخدام حماية العين حول عمليات التشغيل الآلي للحماية من الرقائق المتطايرة والجزيئات ورذاذ المبردات ومذيبات التنظيف.
تتضمن عمليات تشطيب المعادن والطحن الكيميائي والطحن الكهروكيميائي والطلاء الكهربائي تعرض الخزان السطحي المفتوح للأحماض والقواعد والإلكتروليتات المركزة. تحتوي معظم الحمامات على تركيزات عالية من المعادن الذائبة. اعتمادًا على ظروف تشغيل الحمام وتكوينه (التركيز ودرجة الحرارة والإثارة والحجم) ، سيتطلب معظمها شكلاً من أشكال التهوية المحلية للتحكم في مستويات الغازات والأبخرة والضباب المحمولة في الهواء. تُستخدم تصميمات مختلفة للغطاء الجانبي من نوع الفتحة بشكل شائع للتحكم. تتوفر تصميمات التهوية وإرشادات التشغيل لأنواع مختلفة من الحمامات من خلال المنظمات الفنية مثل المؤتمر الأمريكي لخبراء الصحة الصناعية الحكوميين (ACGIH) والمعهد الأمريكي الوطني للمعايير (ANSI). تتطلب الطبيعة المسببة للتآكل لهذه الحمامات استخدام حماية العين والجلد (نظارات واقية من البقع ، واقيات للوجه ، وقفازات ، ومآزر وما إلى ذلك) عند العمل حول هذه الخزانات. يجب أيضًا توفير غسول العين والاستحمام في حالات الطوارئ للاستخدام الفوري.
يمثل اللحام بالحزمة الإلكترونية والحفر بالليزر مخاطر إشعاعية على العمال. يولد اللحام بالحزمة الإلكترونية أشعة سينية ثانوية (com.bremsstrahlung تأثير). بمعنى ما ، تشكل غرفة اللحام أنبوب أشعة سينية غير فعال. من الأهمية بمكان أن تكون الغرفة مصنوعة من مادة أو تحتوي على درع يخفف من الإشعاع إلى أدنى المستويات العملية. غالبًا ما يستخدم التدريع بالرصاص. يجب إجراء المسوحات الإشعاعية بشكل دوري. يمثل الليزر مخاطر على العين والجلد (حراري). كما أن هناك احتمالية للتعرض للأبخرة المعدنية الناتجة عن تبخر المعدن الأساسي. يجب عزل مخاطر الشعاع المرتبط بعمليات الليزر واحتوائها ، حيثما أمكن ، داخل الغرف المتشابكة. يجب اتباع برنامج شامل بصرامة. يجب توفير تهوية محلية حيث تتولد أبخرة معدنية.
تتضمن المخاطر الرئيسية المتعلقة بتصنيع الأجزاء البلاستيكية المركبة التعرض الكيميائي لمكونات ومذيبات الراتنج غير المتفاعلة أثناء عمليات التركيب الرطب. من الأمور المثيرة للقلق بشكل خاص الأمينات العطرية المستخدمة كمواد متفاعلة في راتنجات بوليميد ومصلبات في أنظمة راتنجات الإيبوكسي. تم تأكيد عدد من هذه المركبات أو الاشتباه في كونها مسرطنة بشرية. كما أنها تظهر تأثيرات سامة أخرى. الطبيعة عالية التفاعل لأنظمة الراتنج هذه ، وخاصة الإيبوكسي ، تؤدي إلى حساسية الجلد والجهاز التنفسي. يجب أن يشمل التحكم في المخاطر أثناء عمليات التمديد الرطب التهوية المحلية والاستخدام المكثف لمعدات الحماية الشخصية لمنع ملامسة الجلد. عادةً ما لا تؤدي عمليات التمدد باستخدام الألواح المشبعة مسبقًا إلى تعرضات محمولة جواً ، ولكن يجب استخدام حماية الجلد. عند المعالجة ، تكون هذه الأجزاء خاملة نسبيًا. لم تعد تمثل مخاطر المواد المتفاعلة المكونة لها. ومع ذلك ، يمكن أن ينتج عن التشغيل الآلي التقليدي للأجزاء غبار مزعج ذو طبيعة مهيجة ، مرتبط بمواد التعزيز المركبة (الألياف الزجاجية ، الجرافيت). غالبًا ما تكون التهوية المحلية لعملية التشغيل مطلوبة.
عادةً ما تتضمن المخاطر الصحية المرتبطة بعمليات الاختبار الإشعاع (أشعة س أو أشعة جاما) من الفحص الشعاعي والضوضاء من اختبارات المنتج النهائي. يجب أن تتضمن عمليات التصوير الشعاعي برنامجًا شاملاً للسلامة الإشعاعية ، مكتملًا بالتدريب ومراقبة الشارة والمسوحات الدورية. يجب تصميم غرف الفحص الإشعاعي بأبواب متشابكة وأضواء تشغيل وإغلاق للطوارئ ودرع مناسب. يجب معالجة مناطق الاختبار أو الخلايا التي يتم فيها اختبار المنتجات المُجمَّعة صوتيًا ، خاصةً بالنسبة للمحركات النفاثة. يجب التحكم في مستويات الضوضاء في وحدات التحكم إلى أقل من 85 ديسيبل. يجب أيضًا وضع أحكام لمنع أي تراكم لغازات العادم أو أبخرة الوقود أو المذيبات في منطقة الاختبار.
بالإضافة إلى المخاطر المذكورة أعلاه المتعلقة بعمليات محددة ، هناك العديد من المخاطر الأخرى الجديرة بالملاحظة. وتشمل التعرض لمذيبات التنظيف والدهانات والرصاص وعمليات اللحام. تستخدم مذيبات التنظيف خلال عمليات التصنيع. كان هناك اتجاه حديث بعيدًا عن استخدام المذيبات المكلورة والمفلورة إلى أنواع المشروبات المائية والتربين والكحول والروح المعدنية بسبب السمية وتأثيرات استنفاد الأوزون. على الرغم من أن المجموعة الأخيرة قد تكون أكثر قبولًا من الناحية البيئية ، إلا أنها غالبًا ما تشكل مخاطر حريق. يجب أن تكون كميات أي مذيبات قابلة للاشتعال أو قابلة للاحتراق محدودة في مكان العمل ، ولا تستخدم إلا من الحاويات المعتمدة مع توفير حماية كافية من الحرائق. يستخدم الرصاص أحيانًا في عمليات تزوير الجنيح كمواد تشحيم بالقالب. إذا كان الأمر كذلك ، يجب أن يكون هناك برنامج شامل لمراقبة ورصد الرصاص ساري المفعول بسبب سمية الرصاص. تستخدم أنواع عديدة من اللحام التقليدي في عمليات التصنيع. يجب تقييم الأبخرة المعدنية والأشعة فوق البنفسجية والتعرض للأوزون لمثل هذه العمليات. ستعتمد الحاجة إلى الضوابط على معايير التشغيل المحددة والمعادن المعنية.