整體葉盤(輪盤)的使用率在飛機製造中正在大量增加。 大型(xíng)發動機現在都配備多個高(gāo)壓壓縮機,這些壓縮機通常由一個整體的高(gāo)性能特殊合金(jīn)材料加工而成。因此(cǐ),這些(xiē)材料的加工效率正(zhèng)在成為項(xiàng)目規劃的焦點,正如從機械切割到(dào)水射流切割,多種(zhǒng)多樣的潛在的方法及其組合開始使用。最近由(yóu)德國 Fraunhofer 生產技術研究所(IPT)以及在RWTH Aachen 的機(jī)床和生產工程(WZL)實驗室(德國)的一項研究表明(míng),EMAG 的精密電化學(xué)加工(PECM)大幅削(xuē)減了用戶的成本,特別是(shì)在工件的表麵修整。
飛機發動機內(nèi)的零部件一般都暴露在極端的應(yīng)力和高溫之下(xià),同時還要求要有較長的使用壽命。. 因此,開發者們使用非常硬的耐熱材料如鎳基超合金製造整體葉盤和單葉片輪盤。材料的發展不斷向製造工程師們提(tí)出了一係列的挑戰。由於(yú)材料硬度的增加,傳統的切割方法效率逐漸降低,並且造成昂貴的加工刀(dāo)具使用壽命下降,從而導致單位成本極大增加(jiā)。最近 Fraunhofer IPT 的專家與WZL 和 EMAG ECM 有限公司一起進行了一項研究,他們對(duì)總共七種不同的(de)整體葉盤加工方法(fǎ)包括多軸銑削(xuē)、組合式拋光高壓水射流切割法和PECM修(xiū)整法進行了(le)比(bǐ)較。得出的結(jié)果令人印象深刻: 假定生產量為800 個鎳基HPC 整體葉盤,如果用戶采用了正確的加(jiā)工策略,相對於傳(chuán)統機械切割的單位成本可以減(jiǎn)少至少50%。PECM 修整法作為最終工藝,對生產過程的效率進(jìn)行徹底的改進。 (參見資料圖片)
柔和材料去除– 快速處理
鑒於此,由總部設在德國(guó)的EMAG ECM 公司提(tí)供的PECM 技術目前(qián)正不斷引起眾(zhòng)多OEM 設備製造商和供應商的興趣。電化學加工法去(qù)除材料時無需接觸(chù),並且(qiě)刀具磨損極小,即(jí)快速又(yòu)可靠。基本原理非常簡(jiǎn)單(dān): 在加工過程中,工件是陽極,刀具是陰極。電解質(zhì)溶液(yè)在它們之間流動(dòng),從而去除工件上的金屬離子。活性(xìng)陰極(刀具)導電區,按照所需的組件輪廓,從工件上去除材料。環形管、溝(gōu)槽、空心圓以及其它輪廓,在不接(jiē)觸的條件(jiàn)下(xià)都可以加工出來,並且具有很(hěn)高的精度和良好的表麵質量。EMAG ECM 的專家們用他們的(de)PECM 技術有針(zhēn)對性地研發出了此項工藝,並不斷使其完善。這一技(jì)術的優勢有兩個因(yīn)素在這方麵(miàn)起著(zhe)重要的作用(yòng): 首先,電解質(zhì)溶(róng)液在工件和刀具之間的間隙中流動,這個間隙非常狹窄。其次,機械振動會增強電解質溶液(yè)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確。
從(cóng)單一的渦輪葉片到整體葉盤
EMAG ECM 有(yǒu)兩種機型(xíng)用於發動機生產中不同的加工工作(zuò): 小型的(de) PO 100 SF 用(yòng)於加工單一的渦輪葉片,而大(dà)型的PO 900 BF 則用於(yú)加工更大(dà)型的整體(tǐ)葉盤。同(tóng)時采用精密的PECM 技術和EMAG 高(gāo)性能部(bù)件,係統在加工區域大小、占地麵(miàn)積(jī)、發生器的容量(liàng)和加工軸數(shù)有所不同。“我們在2011 年推出 PO 900 BF,用於(yú)整(zhěng)體葉盤的加工。PO 100 SF 是發(fā)展的第二個階段(duàn),因為在2013 年,越來越多的客戶(hù)需求單葉片加工的電化(huà)學加工解決方案。現在我們對開發生產(chǎn)小型(xíng)和(hé)大(dà)型發動機零部件的精密的、具有成本效益的解決方案(àn),已經有了一個基本的想法,” EMAG ECM 有(yǒu)限公(gōng)司董事會成員Richard Keller 說。 這兩種機床也向用戶提供EMAG 重要的(de)技術,例如 Mineralit® 聚合物混凝土機座(zuò)、智能軟件和硬件的接口以及高效的(de)自動化解(jiě)決方案。
零部件的實際應用(yòng)認證
此方(fāng)法已被實施到實際(jì)生產中並獲得了頂級的效果。例如,在2014 年一家知名的發動機製造商(shāng)已經見證了在PO 100 SF 上加工製造(zào)飛機使用的單一葉片的高效率 - 在供應商的工廠,機床生產開始後以異常快的速度開(kāi)始(shǐ)加工。另一台機床,目前正在等待用(yòng)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。“這項技術目前處於(yú)測試程序的驗證階段”,Keller 總結 EMAG ECM 目前的工作時說道。“本公司長期戰(zhàn)略重點放在這(zhè)些組件的加工及其應用技術,事實證明這是成功的戰略,用 PECM 加工的零件的每個附加認證隻會促(cù)進我們的銷售更加成功。”
高精幾何加工精度是技術(shù)成功的主要因素之一(yī)。另外,PECM 使用較低的峰穀值還加工出高表麵質量。因此不(bú)再需要對刀片的(de)後續精加工工序,如拋光,或者可以用(yòng)更快的速度完成(chéng),這兩者都使單位成本進一步降低(dī)。這對於一個變得越來越重要,其(qí)體積也不斷增大的部件來說,這是一個(gè)重要的(de)加分點。
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