MỸ – Các công nghệ xử lý bề mặt tiên tiến như phun phủ nhiệt đóng vai trò quan trọng trong hoạt động bảo dưỡng, sửa chữa và đại tu (MRO – maintenance, repair and overhaul) đối với các máy bay như A380. Việc cung cấp dịch vụ tại địa phương giúp nâng cao hiệu quả sử dụng bộ phận suốt vòng đời, rút ngắn thời gian hoàn tất dịch vụ và hỗ trợ các mục tiêu phát triển bền vững.

An toàn, tin cậy, hiệu quả, đây là những yêu cầu cơ bản đối với tất cả các đội máy bay thương mại đang hoạt động trên thế giới. Việc đáp ứng những mục tiêu này phụ thuộc rất lớn vào các dịch vụ bảo dưỡng, sửa chữa và đại tu (MRO), nhằm bảo đảm máy bay luôn ở tình trạng tối ưu.

Công nhân chuẩn bị phun hạt mài

Công nghệ hoàn thiện bề mặt tiên tiến đang đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các chiến lược MRO hiện đại. Đặc biệt, những công nghệ như phun phủ nhiệt bằng nhiên liệu – oxy tốc độ cao (HVOF, high velocity oxyfuel) (*) có thể mang lại cả độ bền cho chi tiết lẫn khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao, đáp ứng các yêu cầu thiết kế.
(*) High velocity oxy-fuel: là công nghệ phun phủ sử dụng quá trình đốt cháy nhiên liệu với oxy để tạo dòng khí nóng tốc độ cao, nung nóng và gia tốc các hạt bột phủ về phía bề mặt chi tiết. Khi va chạm, các hạt tạo thành lớp phủ đặc chắc, bám dính tốt, giúp tăng khả năng chống mài mòn và ăn mòn. Công nghệ này thường được dùng để tạo lớp phủ cacbua vonfram trên các chi tiết như bộ càng đáp máy bay, nhằm bảo vệ bề mặt và tăng tuổi thọ sử dụng.

Ngoài ra, khi dịch vụ hoàn thiện bề mặt tiên tiến được thực hiện bởi các doanh nghiệp tại địa phương, thời gian hoàn tất dịch vụ có thể được rút ngắn và chi phí vận chuyển đường dài được loại bỏ, qua đó góp phần thúc đẩy các mục tiêu phát triển bền vững.

Sửa chữa thay vì thay thế các bộ phận máy bay

Phun phủ nhiệt HVOF cho đai ốc của bộ càng đáp máy bay

Trong thực tế, các công nghệ xử lý bề mặt tiên tiến giúp tăng tuổi thọ của những chi tiết quan trọng trên máy bay siêu lớn A380. Chiếc máy bay nặng 575 tấn có khả năng chuyên chở từ 500 đến 850 hành khách qua quãng đường nửa vòng trái đất.

Bộ càng đáp của A380 có vai trò thiết yếu đối với khả năng vận hành an toàn của máy bay. Được chế tạo từ thép cường độ cao, nhôm và titan, đây là một cụm kết cấu được thiết kế kỹ thuật tinh vi, kết hợp khả năng chịu lực rất lớn với khối lượng thấp, một yêu cầu thiết yếu trong thiết kế máy bay hiện đại. Được bố trí theo cấu hình nhiều cụm bánh đáp, gồm cả cụm bốn bánh và sáu bánh, bộ càng đáp phụ thuộc vào sự phối hợp chính xác giữa nhiều hệ thống cơ khí và thủy lực, bao gồm pít-tông giảm chấn, thân càng chính (xi lanh ngoài), dầm cụm bánh đáp và các chi tiết trượt của cơ cấu thu càng.

Hàng chục chi tiết hình trụ trong cụm càng đáp A380 cần được phục hồi bằng lớp phủ cacbua vonfram để duy trì độ bền và kiểm soát mài mòn. Đây là một quy trình có tính chuyên môn hóa cao, bao gồm loại bỏ lớp phủ, kiểm tra, chuẩn bị bề mặt, phun phủ HVOF bằng robot và gia công hoàn thiện chính xác sau phủ. Tất cả đều được thực hiện theo các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt của ngành hàng không vũ trụ.

Phun phủ nhiệt HVOF trên A380
Quy trình bắt đầu khi những chi tiết bị mài mòn được chuyển đến các đơn vị sản xuất, như công ty Bodycote. Lớp phủ cacbua vonfram đã xuống cấp được loại bỏ bằng một quy trình bóc phủ điện hóa có kiểm soát. Trong quy trình này, các chi tiết được ngâm trong dung dịch và cấp dòng điện để tác động lên pha chất kết dính kim loại trong lớp phủ, cho phép loại bỏ lớp phủ một cách an toàn mà không làm hư hại vật liệu nền.

Sau đó, vật liệu nền tiếp tục được kiểm tra không phá hủy nhằm bảo đảm không gây hư hại do nhiệt. Tiếp theo là công đoạn tẩy dầu mỡ để chuẩn bị cho việc tạo lớp phủ chống mài mòn chứa vonfram mới, đồng thời phun hạt mài để tạo nhám bề mặt trước khi phủ.

Vật liệu phủ HVOF được dòng khí nung nóng và gia tốc đến vận tốc siêu âm, hướng tới bề mặt chi tiết nhằm tạo ra lớp phủ có tính chất tốt hơn. Trong quy trình phủ cacbua vonfram, dòng khí được tạo ra bằng cách trộn và đốt cháy oxy với nhiên liệu dạng khí hoặc lỏng trong buồng đốt, sau đó cho khí áp suất cao tăng tốc qua vòi phun. Bột phủ được đưa vào dòng khí này, tại đó được nung nóng và gia tốc về phía bề mặt chi tiết. Công đoạn phun được tự động hóa hoàn toàn bằng robot có thể lập trình, trong khi các chi tiết được lắp trên đồ gá thiết kế riêng và quay trong một buồng kín.

Súng phun di chuyển nhiều lượt trên vùng cần phủ, khiến vật liệu phun phủ nhiệt được lắng đọng thành những lớp mỏng dạng phiến chồng lấp lên nhau theo cách được kiểm soát chặt chẽ, từ từ hình thành lớp phủ cacbua vonfram.

Quy trình mất từ một đến sáu giờ, tùy theo kích thước chi tiết. Các chi tiết của A380 có kích thước khác nhau: một số có thể cầm trong tay, trong khi những chi tiết khác dài vài mét. Quy mô mỗi lô trong hoạt động bảo dưỡng, sửa chữa và đại tu (MRO) tương đối nhỏ, với khối lượng xử lý đối với A380 thường tương đương một bộ càng đáp mỗi tháng.

Lớp phủ được tạo với chiều dày đủ để chừa lượng dư cho gia công tinh, sau đó được mài về kích thước đáp ứng dung sai và yêu cầu hoàn thiện bề mặt. Tiếp theo, chi tiết được đánh bóng bằng đai mài kim cương để đạt chất lượng bề mặt mong muốn. Cuối cùng, công đoạn kiểm tra không phá hủy được thực hiện để phát hiện các khuyết tật bề mặt, như những vết nứt hoặc lỗ rất nhỏ. Các chi tiết A380 sau đó được bàn giao lại cho doanh nghiệp chuyên môn MRO để lắp lại và sơn lại, với độ bền cùng khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao đã được phục hồi đầy đủ.

Lợi ích của dịch vụ thuê ngoài

Gia công tinh trục bánh của bộ càng đáp máy bay

Ngày càng có nhiều ý kiến thừa nhận rằng những quy trình có tính chuyên môn hóa cao như phun phủ nhiệt phù hợp hơn với hình thức dịch vụ thuê ngoài. Việc xây dựng năng lực HVOF cần khoản đầu tư lớn cả về thiết bị lẫn chuyên môn. Kiến thức kỹ thuật và khả năng kiểm soát quy trình có vai trò quan trọng nhằm đáp ứng dung sai chặt chẽ và yêu cầu phủ có chọn lọc trên các vùng bề mặt trong ứng dụng càng đáp. Các nhà cung cấp chuyên môn thường có lợi thế về đội ngũ nhân sự có kỹ năng nội bộ, khiến thuê ngoài trở thành lựa chọn hiệu quả hơn và ít tốn kém hơn đối với nhiều doanh nghiệp cung cấp dịch vụ MRO.

Những công đoạn hoàn thiện bề mặt này cũng phải được thực hiện nhanh nhất có thể để giảm thiểu thời gian máy bay ngừng hoạt động. Các đơn vị khai thác máy bay chịu áp lực tinh gọn chuỗi cung ứng và rút ngắn thời gian hoàn tất dịch vụ, đồng thời không muốn phải vận chuyển các chi tiết đi xa, đôi khi ra nước ngoài, trong quá trình thực hiện dịch vụ MRO.

Vì vậy, các đơn vị khai thác đội bay ngày càng tìm cách hợp tác với những doanh nghiệp hoàn thiện bề mặt có thể cung cấp dịch vụ quốc tế nhưng vẫn hiện diện tại địa phương. Do đó các chi tiết có thể được sửa chữa ngay trong khu vực mà không bị chậm trễ. Chẳng hạn, công ty Bodycote vận hành 50 cơ sở trên thế giới được công nhận theo chương trình công nhận nhà thầu hàng không vũ trụ và quốc phòng quốc gia (NADCAP – National aerospace and defense contractors accreditation program), bảo đảm luôn có sẵn giải pháp tại địa phương.

Hướng phát triển tiếp theo của công nghệ phun phủ nhiệt
Ngoài bộ càng đáp của máy bay, các nhà cung cấp chuyên môn cũng có thể đạt hiệu quả kinh tế theo quy mô tốt hơn. Phun phủ nhiệt HVOF và những quy trình phun phủ nhiệt khác có thể được ứng dụng trên nhiều hệ thống máy bay hơn, cụ thể là các chi tiết động cơ mới như quạt và cánh. Việc mở rộng sang dịch vụ MRO động cơ cần tích hợp thêm các quy trình như bóc phủ, kiểm tra và gia công sau phủ để cung cấp một giải pháp trọn gói. Một lần nữa, các nhà cung cấp chuyên môn có lợi thế hơn trong việc tích hợp đầy đủ tất cả những quy trình này. Sự phát triển đó hỗ trợ cách tiếp cận chú trọng hơn đến toàn bộ vòng đời, trong đó các chi tiết được phục hồi thay vì thay thế.

Cuối cùng, các quy định về môi trường có thể thúc đẩy việc sử dụng công nghệ phun phủ nhiệt khi ngành hàng không vũ trụ đẩy nhanh quá trình chuyển sang những quy trình an toàn và bền vững hơn. Chẳng hạn, crom hóa trị sáu (crom VI), đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nhờ khả năng chống ăn mòn và độ bền vượt trội. Tuy nhiên, tính độc hại của chất này gây ra những rủi ro đáng kể đối với sức khỏe con người và môi trường.

Để giải quyết những lo ngại này, lớp phủ cacbua vonfram được tạo bằng phun phủ nhiệt HVOF đã trở thành một giải pháp thay thế tuân thủ quy định về đăng ký, đánh giá, cấp phép và hạn chế hóa chất (REACH), mang lại hiệu năng vượt yêu cầu của khách hàng đồng thời giảm thiểu tác động môi trường. Bằng cách áp dụng công nghệ HVOF, các doanh nghiệp có thể tuân thủ quy định REACH và thúc đẩy môi trường làm việc an toàn hơn. Sự chuyển đổi này phù hợp với những mục tiêu rộng hơn của ngành về phát triển bền vững và sử dụng vật liệu có trách nhiệm.

Hỗ trợ thế hệ MRO hàng không vũ trụ tiếp theo
Dịch vụ MRO hàng không vũ trụ chú trọng việc phục hồi hiệu quả cũng như việc thay thế, mang lại vòng đời thứ hai cho các bộ phận thiết yếu đối với an toàn bay. Đối với những chi tiết có giá trị cao, các công nghệ xử lý bề mặt tiên tiến như phun phủ nhiệt HVOF có thể giúp tăng thời gian khai thác, giảm sự phức tạp trong công tác hậu cần và hỗ trợ các chiến lược bảo dưỡng bền vững hơn.

Khi phạm vi ứng dụng mở rộng từ bộ càng đáp sang các hệ thống máy bay khác, những nhà cung cấp như công ty Bodycote, với chuyên môn sâu về quy trình và năng lực cung cấp dịch vụ trên thế giới đồng thời hiện diện tại địa phương, sẽ có lợi thế để hỗ trợ thế hệ dịch vụ MRO hàng không vũ trụ tiếp theo.

Cuối cùng, các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ MRO có thể tự tin mở rộng quy mô, bảo đảm những đội máy bay an toàn, tin cậy và hiệu quả, luôn sẵn sàng cất cánh.

Để xem các tin bài khác về “Phun phủ nhiệt”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Fabricating and Metalworking