整體葉盤(輪盤)的使用率在飛(fēi)機製造中(zhōng)正在大量增加。 大型發動機現在都配備多個高壓壓縮機(jī),這些壓縮機通常由一個(gè)整體(tǐ)的(de)高性能特殊合金材料加工而(ér)成。因此,這些材料的加(jiā)工效率正(zhèng)在成為項目規(guī)劃的焦點,正如從機械(xiè)切割到水射流切割,多種多樣(yàng)的潛在的方法及其組(zǔ)合開始使用。最近由德國 Fraunhofer 生產技術研究所(IPT)以及(jí)在RWTH Aachen 的機床(chuáng)和生產工程(WZL)實(shí)驗室(德國)的一項研(yán)究表明,EMAG 的精密電化學(xué)加工(PECM)大幅削減了用戶的成本,特別是在工件的(de)表麵修整。
飛機發動機(jī)內的零(líng)部件一般都暴露(lù)在極端的應力(lì)和高溫(wēn)之下,同時還要(yào)求(qiú)要(yào)有較長的使用壽命。. 因(yīn)此,開發者們(men)使用非常(cháng)硬的耐熱材(cái)料如鎳(niè)基超合金製造整體葉盤和單葉片(piàn)輪盤。材料的發(fā)展不斷向製造工程師(shī)們提(tí)出了一係列的挑戰。由於材(cái)料硬度的增加,傳統的切(qiē)割方法效率(lǜ)逐漸降低,並且造成昂貴的加工刀具使用壽命下(xià)降,從而導致單位成本極大增加(jiā)。最近 Fraunhofer IPT 的專家(jiā)與WZL 和 EMAG ECM 有限公司一起進行(háng)了一項研究,他(tā)們對(duì)總共七種不同的整體葉盤(pán)加工方法包(bāo)括多軸銑削、組合式拋光高壓水射流切割法和(hé)PECM修整法進行了比較。得出的結果令人印象深刻(kè): 假定生產量(liàng)為800 個鎳基HPC 整體葉盤,如果用戶采用(yòng)了正確的加工策略,相對於傳統機械切(qiē)割的單位成本可以減少至少50%。PECM 修整法作為最終工藝,對生產過(guò)程的效率進行徹底的改進(jìn)。 (參見資料圖(tú)片)
柔(róu)和材料(liào)去除– 快(kuài)速處理
鑒(jiàn)於此,由總部設在德國的EMAG ECM 公司提供的PECM 技術(shù)目前正不斷引起眾多OEM 設(shè)備製造商和供應商的興趣。電(diàn)化學加工法去(qù)除材料時無需接觸(chù),並且刀具磨損極小(xiǎo),即快速又可靠。基本原理非常簡單: 在加工過程中,工(gōng)件是陽極,刀具是陰極。電解質溶液在它們之間流動,從而(ér)去除工件上的金屬離子。活性陰極(刀具)導電區,按照(zhào)所需的組(zǔ)件輪廓,從工(gōng)件上(shàng)去除材料。環形管、溝槽、空心圓(yuán)以及其它輪(lún)廓(kuò),在不接觸的條件下都可以加工出來,並且具(jù)有很(hěn)高的精度和良好的表麵質量。EMAG ECM 的專家們用他們的PECM 技(jì)術有針對性地研發出(chū)了此項工(gōng)藝,並不斷使其完(wán)善。這一技術的(de)優(yōu)勢有兩個因素(sù)在這方麵起著重要的作用: 首先,電解質(zhì)溶液在工件和刀具之間的(de)間隙中流動,這(zhè)個(gè)間隙(xì)非常狹窄。其次,機械振動會增強電解(jiě)質溶液的供應。這兩個因素加在一起確保材料的去除更加有效和精(jīng)確。
從單一的渦輪(lún)葉片到整體葉盤
EMAG ECM 有兩種機型用於發動機生產中不同的加工工(gōng)作: 小型的 PO 100 SF 用於加工(gōng)單一的渦輪葉片(piàn),而大型的(de)PO 900 BF 則用於加工更(gèng)大型的整體葉盤。同時采用精密的PECM 技術和EMAG 高性能部件,係統在加工區域大小、占地(dì)麵積、發生器的(de)容量和加(jiā)工(gōng)軸數有所不(bú)同。“我們在2011 年推出 PO 900 BF,用於整體葉盤的加工。PO 100 SF 是發展(zhǎn)的第二個階段,因為在2013 年,越來越多的客戶需求(qiú)單葉片加工的電化學加工解決方(fāng)案。現在我們對開發生產(chǎn)小(xiǎo)型和大型發動機零部件的精(jīng)密(mì)的、具有成本效益的解決方案,已經(jīng)有了一個基本的想法,” EMAG ECM 有限(xiàn)公司董事會成員Richard Keller 說。 這兩種機床也向用戶提供EMAG 重要(yào)的技術,例如 Mineralit® 聚合物混(hún)凝土機座、智能軟件和硬件的接口以(yǐ)及高效的(de)自動化解決方案。
零部件(jiàn)的實際應用認證
此方(fāng)法已被實施到實際(jì)生產中(zhōng)並獲得了頂(dǐng)級的效果。例如,在(zài)2014 年一家知名的發動機製(zhì)造商已經見證了在PO 100 SF 上加工(gōng)製造飛機使用的單一葉片的高效率 - 在供應商的工廠,機床生產(chǎn)開始後以異常快的速度開始加工。另(lìng)一台機床,目前(qián)正在等待用於整體葉盤的生產。. 大批發動機公司的零部件目前正處於實際使用的鑒定階段。“這項技術目(mù)前(qián)處於測(cè)試程序的驗證階段”,Keller 總結 EMAG ECM 目前的工作時說(shuō)道。“本(běn)公司長期戰略重點(diǎn)放在這些組件的加(jiā)工及其應(yīng)用技術,事實證明這(zhè)是成功的(de)戰略,用 PECM 加工的零件的每個附加(jiā)認證隻會促進我們(men)的銷售更加成(chéng)功。”
高精幾何加工精度是技術(shù)成功的主要因素之一。另外,PECM 使用較低的峰穀值還加工出高表麵質量(liàng)。因此不再需要對刀(dāo)片的後續精加工工序,如(rú)拋光,或(huò)者可以用(yòng)更快的速度完成,這兩者都使單位成本進一步降低。這對於一(yī)個變得越來越重要,其體積也不斷增大(dà)的部件來說,這是一個重要的加分點。
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