Przegląd projektu
Wiodący niemiecki producent sprzętu lotniczego (OEM) stawał przed surowymi wymaganiami dotyczącymi elementów podwozia – wymagano wyjątkowego stosunku wytrzymałości do masy, stabilności cieplnej powyżej 650 °C oraz odporności na pękanie korozyjne pod wpływem naprężeń w warunkach wysokocyklowej zmęczeniowości. Aby spełnić te specyfikacje klasy lotniczej, producent OEM poszukiwał zakwalifikowanego dostawcy poziomu Tier-2 zdolnego do dostarczania precyzyjnych kuci bliskich kształtu końcowemu z superstopów niklu. Nasza kuźnia w prowincji Szantung została wybrana po rygorystycznej audycji zgodnie z normą AS9100 Rev D oraz weryfikacji śledzalności materiałów. Projekt obejmował roczną dostawę kuci Inconel 718 o masie jednostkowej 42–68 kg do trzech kluczowych podzespołów podwozia, przy całkowitej rocznej objętości programu przekraczającej 12 ton.
Analiza wyzwań
Główne wyzwania techniczne dotyczyły integralności metalurgicznej i wierności wymiarowej. Wysoka szybkość utwardzania się materiału oraz wąskie okno temperatury obróbki cieplnej (950–1050 °C) stopu Inconel 718 sprawiały, że konwencjonalna kucia swobodne były narażone na pęknięcia powierzchniowe oraz niestabilny przepływ ziaren. Dodatkowo geometria elementu obejmowała cienkościenne sekcje (o grubości nawet 8,2 mm), głębokie wewnętrzne wnęki oraz ścisłe допuszczalne odchyłki ±0,15 mm na kluczowych powierzchniach łożyskowych – wymagania te znacznie przekraczały standardowe dopuszczalne odchyłki zgodnie z klasą CT4 normy ISO 8062. Zniekształcenia termiczne występujące podczas ulepszania cieplnego (rozpuszczania) zagrażały również zgodności końcowego wyrobu z rysunkiem. Kluczowe było także zapewnienie odporności łańcucha dostaw: producent OEM wymagał możliwości zasilania z dwóch niezależnych źródeł, pełnej identyfikacji materiału na poziomie całej partii (PMI – Positive Material Identification) oraz raportowania wyników badań nieniszczących w czasie rzeczywistym za pomocą rentgenografii i badań ultradźwiękowych zgodnych z normą EN 462-2.
Dostarczone rozwiązanie
Wdrożono zintegrowany pionowo proces łączący kucie izotermiczne w matrycach zamkniętych, kontrolowane chłodzenie po kuciu oraz obróbkę końcową na frezarkach CNC z pomiarami w trakcie procesu. Specjalnie zaprojektowany materiał do matryc oparty na niklu (H13 z powłoką zawierającą 5% molibdenu) umożliwił stabilny okres użytkowania narzędzi przez ponad 1200 cykli przy jednoczesnym zachowaniu dokładności kształtu wnęki matrycy. Kucie przeprowadzono w temperaturze 985°C ±5°C przy użyciu prasy hydraulicznej o nośności 12 500 ton z monitorowaniem w czasie rzeczywistym prędkości odkształcenia, co pozwoliło na ograniczenie anomalii związanych z dynamiczną rekristalizacją. Każdy wyrób półfabrykatowy poddano trzykrotnemu przetopieniu metodą VIM-ESR-VAR w celu zapewnienia bardzo niskiej zawartości siarki (<0,002%) i wodoru (<1,5 ppm). Po kuciu części poddano próżniowemu wyżarzaniu rozpuszczalnemu w temperaturze 980°C, a następnie szybkiemu gaszeniu wodą oraz dwukrotnemu starzeniu (720°C/8 h + 620°C/8 h), aby zoptymalizować rozmieszczenie osadów fazowych γ'. Wszystkie wykute elementy certyfikowano zgodnie ze standardami AMS 5662 i EN 10269, zapewniając pełną śledzilność od numeru partii stopu wylanej gotowej blachy po końcowy raport z inspekcji.
Proces wdrażania
Wykonanie projektu przebiegało zgodnie z etapowym ramowym podejściem APQP: Etap 1 obejmował symulację MES wypełnienia matrycy oraz mapowanie naprężeń termicznych przy użyciu oprogramowania DEFORM-3D; Etap 2 obejmował próby produkcyjne z 100-procentowym skanowaniem ultradźwiękowym (UT) oraz metalograficznym cięciem poprzecznym w celu zweryfikowania orientacji ziaren (norma ASTM E112). Etap 3 obejmował skalowanie do pełnej produkcji z zastosowaniem automatycznej optycznej pomiarowej maszyny współrzędnościowej (CMM) do weryfikacji 28 cech GD&T na każdą część. Zaimplementowaliśmy moduł jakości zintegrowany z systemem ERP, umożliwiający rzeczywistoczasowe tworzenie wykresów statystycznej kontroli procesu (SPC) dla twardości (32–36 HRC), wytrzymałości na rozciąganie (≥1300 MPa) oraz wydłużenia (≥12%). Logistyka była zsynchronizowana z harmonogramem JIT dostawcy OEM poprzez komunikację EDI 856 (ASN), a opakowania do przewozu lotniczego w warunkach kontrolowanej temperatury spełniały Instrukcję Pakowania IATA nr 950.
Wyniki projektu
Współpraca przyniosła mierzalne korzyści w zakresie wydajności: wskaźnik pierwszego przejścia poprawił się z 71% do 96,4% w ciągu sześciu miesięcy; średnie czasochłonność dostawy zmniejszyła się z 14 do 8,5 tygodnia; a wskaźnik odpadów spadł poniżej 0,8%, znacznie poniżej umownego progu 2,5% określonego przez producenta sprzętu oryginalnego (OEM). Najważniejsze jednak jest to, że wszystkie 1842 dostarczone części kute przeszły 100-procentową ocenę nieniszczącą bez jednego przypadku awarii w eksploatacji przez 36 miesięcy na platformach A320neo i A350 XWB. Klient zgłosił 17-procentowe skrócenie czasu obróbki następnej stopniowej dzięki doskonałej geometrii bliskiej końcowej, co bezpośrednio przyczyniło się do zwiększenia wydajności jego linii montażowej podwozi. Ten sukces zapewnił naszej fabryce status kwalifikowanego dostawcy dla Rolls-Royce i Safran w ramach Europejskiego Systemu Kwalifikacji Lotniczych (EAQS).
Opinie klientów i wpływ strategiczny
«Ich mistrzostwo w termomechanicznej obróbce stopu Inconel 718 – połączone z nieustępliwą dyscypliną dokumentacyjną – uczyniło ich jedynym dostawcą spoza UE, którego zatwierdziliśmy do produkcji wykonywanych metodą kucia elementów podwozia krytycznych pod względem bezpieczeństwa», stwierdził Szef Działu Rozwoju Technicznego Dostawców u producenta OEM. Poza natychmiastową dostawą projekt ten stał się impulsem do długoterminowej współpracy nad nowymi wariantami stopu GH4169 przeznaczonymi do zastosowań w pojazdach hipersonicznych. Potwierdził on również naszą zdolność do obsługi europejskiego rynku lotniczego w ramach surowych wymogów zgodności z przepisami EASA Part 21G oraz rozporządzeniem UE (UE) 2018/1139 – umacniając tym samym naszą pozycję jako zaufanego partnera specjalizującego się w kuciu stopów niklu dla głównych dostawców (Tier-1) w branży lotniczej w Niemczech, Francji i Wielkiej Brytanii.