飛機結構的發展正麵(miàn)臨著巨大的壓力,其中最突(tū)出的是來自立法對(duì)飛(fēi)機二氧化碳排放越來越高的標準要求,以及市場對此標準關注度的迅速增加。因此飛機發動機理所當然地成為行(háng)業發展的焦點,在要求做到降低油耗的同時,還要保證更快速度的推進值。這就對發動機所使用的零部件提出了更高的要求,如必須選擇(zé)具備高承受能力的特殊材料。那(nà)麽一台機器在加工這些材(cái)料時,如何才能保證其加工的速度、精(jīng)度以及(jí)過程的完整性(xìng)呢?埃(āi)馬克的專家在此給出了一個最佳解(jiě)決方案:埃馬克電化學加工技術,在做決策的時候機械切削技術可以不再考慮。可以說,埃馬克電化學加工技術為航空發動機製造領域技術的發展(zhǎn)帶來了新的(de)生(shēng)機。
航(háng)空發動機製造過程中(zhōng)存在一個重要的相互關係,即發動機產生的溫度越高,效率就會越高。也就是說,在(zài)消耗相對較少燃料的情況下,發動機溫度越(yuè)高飛機就可以飛行的越遠。這對應用於航空發動機內部的材料意味著必須選用(yòng)那些在壓力作(zuò)用下(xià)表現得更好(hǎo)的極度耐磨材料。但選擇好的材料也僅(jǐn)僅隻是“成功了一半”,因為與此同時(shí),許多零部件(jiàn)會相應變得更為複雜,需(xū)要采用高度精密的工藝才能完(wán)成。因此,航空發動機部門想要在近十年(nián)內實現減(jiǎn)少20%二氧化碳(tàn)排放以及燃油消耗(hào)這一目標,就必須要完(wán)成以上內容,相信這是唯一的途徑。
電化學加工,航空發動機製造業發展的必然(rán)選擇
當(dāng)然,這與汽車領域的發展完全(quán)不(bú)同,飛機發動機的這一發展曆程對於飛機製造業來(lái)說具有裏(lǐ)程(chéng)碑(bēi)式的曆史意義(yì)。如今,該行業已經走(zǒu)到了一個十字路(lù)口,據專家預測在未來的二十年間,空中(zhōng)交通需求將(jiāng)會以每年5%的速度遞增。空中客車(chē)公司也表示,未來每十年航空市場對(duì)新型發動機(jī)的市場需求量將達7,600台。這為航空製造業提供了巨大的發展契機,但也為航(háng)空發動機製造商提出了新(xīn)的要求。新型(xíng)發動(dòng)機在做到不斷滿足市(shì)場需求的同時,還要不斷優化自身技術水平和產品質(zhì)量。
那對於航空發動機製造商(shāng)來說,選擇什麽樣的加工解決方案可(kě)以高效(xiào)且(qiě)精準的(de)生產出這一新型高能效發動機零部件呢?埃馬克電化學加工(ECM)和(hé)精密電化學加工(PECM)技術可以說是最佳選擇,盡(jìn)管目(mù)前許多開發人(rén)員和設計工程師還沒有認識到這一(yī)點。但采用該技術對那些高強度合金和類似(sì)材料加工生產出的複雜零部件,不僅使加工刀具(這裏是指陰極消耗基本(běn)可以(yǐ)忽略不(bú)計)達到了最小磨(mó)損度,而且加工出的部件表麵具有了更為卓越的(de)品質,如無毛刺(cì)、無微觀結(jié)構變化(材料(liào)晶間結構)等(děng)。相比之下,切削工藝則(zé)會(huì)產生很多的問題,如所產生的溫度對材料的微觀結構造成負麵影響;應用於高強(qiáng)度材料機械加工的刀具壽命短;高(gāo)進(jìn)給率機械加工工藝雖然經濟高效,但無(wú)法進行精密幾何(hé)形狀的加(jiā)工等等。這些問題都無疑間接地推動了航空發(fā)動機製(zhì)造業對 ECM 技術需求的不斷增加。自2009年,埃馬克開始研究該技(jì)術以來,已為航空發動機製造商提供了大量的設備和技術(shù),並主要(yào)應用於飛(fēi)機發動機核心零部(bù)件的生產和製造,例如高溫鎳基合(hé)金材料製造高精度整體葉盤(pán)、帶燕尾槽盤以(yǐ)及單個葉片。
堅持(chí)創新,埃馬克研發出更為精密的 PECM 技(jì)術
ECM 工(gōng)藝可以確保材料很好的被去除。加工時,工件作為(wéi)陽極(jí),刀具作為陰(yīn)極,在這兩種電(diàn)極流動之間電解液可以溶解工件上的金屬離子。陰極形麵與(yǔ)工件相匹配,發生(shēng)電(diàn)荷交換,陽極(jí)工(gōng)件被溶解,從而確保去除工件上所需部件(jiàn)的形狀。不同的工件輪廓、環形通道、直槽以及環(huán)形槽都無需接觸工件即可形成,且精度高,刀具磨損小。同時,埃馬克對 ECM 技(jì)術進一步技(jì)術優化(huà),研發出更為精密的 PECM 技術。在(zài) PECM 技術工(gōng)藝過(guò)程中,被加工工(gōng)件(jiàn)與陰極之間的加(jiā)工(gōng)間隙非常小,為了使電解液在這樣小的加(jiā)工間隙下實現充(chōng)分的交換,該工藝主要是通過機械振蕩來優化電解液的流動,從而確保對材(cái)料進行有效、精微成型去除。如目前采用 PECM 進行(háng)整體葉盤的加工製造,便充分體現了精密電化學(xué)加(jiā)工的技術優越性(xìng)。
對於(yú)渦輪葉(yè)盤 DISC 的機械加工,埃馬克的專家們研發出一(yī)套配有11個工位集鑽孔、油孔輪廓(kuò)加工、油口倒角成(chéng)型加工以及拋光作(zuò)業於一(yī)體的 ECM 加工係統。該加工係統中,高(gāo)溫合金(jīn)材料以每分鍾5毫米的進給速度進行深孔鑽孔加工,且無毛刺或無任何(hé)熱應(yīng)力影響,加工公差在0.1~0.3毫米之間。與切削工藝相比,ECM 工藝的(de)刀具(電極)使用壽命更長,有效降低了刀具生產成本。
埃馬克 PO 900 BF 型號機床正(zhèng)在進行整體葉(yè)盤加工。
從實驗室開始,對工藝(yì)開發的可行性進(jìn)行評估
埃馬克旗下的(de) ECM 電化學金屬加工有限公司是電化學技術方麵的專家(jiā),總部(bù)設在蓋爾(ěr)多夫,靠近德國施韋比施哈爾市,可為客戶提供全麵、係統的 ECM 技術服(fú)務,並始終與客戶保持著親密(mì)的合作夥伴(bàn)關係,以(yǐ)期共同發展。該公司擁有一個(gè)現代化的實驗室,在這裏可以進行多種可行性研究以及對單軸和多軸(zhóu)機(jī)器的初步學術研究(jiū)。除此之外,該(gāi)實驗室還可提(tí)供全麵的測量係統(粗糙度、輪廓、坐標)。
通過和(hé)該實驗室的合作,埃馬克不僅可以(yǐ)確立項目的可行性,而且(qiě)還可(kě)以了解到特(tè)殊零部件由不同材料作為原料的工藝過程的成本效益比,以(yǐ)及工件的加工節拍可行性分析(xī)。
在埃馬(mǎ)克看來,公司從一開始就要與客戶形成緊密(mì)的合作關係,這(zhè)一理念被牢牢地根植於企業的發展戰略中。其所有用戶都可隨時接受來(lái)自埃馬克的指導和培訓,從而(ér)確保了製造商能夠緊跟市場需求,設(shè)計和製造出滿足終端客(kè)戶特殊(shū)需求的工件。這一企(qǐ)業理念對於航空發(fā)動機製造(zào)商(shāng)來說,具有非常重要的意義。
埃馬克 PO 900 BF 加工區,采(cǎi)用精密電化學加工(PECM)技術進行整體葉盤的加工。
與亞琛工業大學合作
埃馬克公(gōng)司(sī) ECM 在技術方麵的專業性還體現(xiàn)在他們與亞琛萊茵(yīn)-威(wēi)斯(sī)特法(fǎ)倫(lún)技術學院(亞琛工業大學)機床實驗室一直保持著密切(qiē)的合作關係。在這裏,埃馬克在電化學加工的材料多維(wéi)場理論的實驗分(fèn)析基礎上指導陰極夾具設計(jì)理論可行性(xìng),並成功對陰極(jí)設計的改進進行了模擬,使得綜合(hé)目標得到了整合優化。不僅可以(yǐ)結合新的材(cái)料(liào)而且可任意變換零部件的幾何形狀(zhuàng),有效促進了電化學加工技術(shù)的(de)發展。
批量生產、難(nán)以接受的可行性材料、對工件材料無負(fù)麵影響、工件形麵的高(gāo)精確度以及最高表麵光潔(jié)度(dù)--這為航空發動機製造商及航空發動機製造技術(shù)提(tí)供(gòng)了難得的市場契機。埃馬克模塊化概念,更可(kě)快速調整加工模式以(yǐ)滿足個別部件的生產需求。可以說(shuō),埃馬克在機床製造和研(yán)發方麵具備的先進技術(shù)讓其用戶受益匪淺,特別是在技術創新方麵,如埃(āi)馬(mǎ)克獨有的高級礦物機床底座、智能軟硬件(jiàn)接口以及高效自動化解決方案等,都代表了該領域的最高水平,可極大提高(gāo)用戶的生(shēng)產效率和質量。而且這些技術也為埃馬克 ECM 技術的進一步升級奠定了(le)技術基礎,完全可根(gēn)據(jù)客戶(hù)的需求量身定製全套的 PECM 交鑰匙解決方案。埃(āi)馬克(kè)相信 ECM 技術經過市場的考驗和證(zhèng)明,必將成為航空發動機(jī)製造業未來技術創新過程中(zhōng)必不可少的一部分。電化(huà)學加工技術時代已然到來,讓我們拭目以待(dài)。
進行渦輪盤加工(gōng),擁有(yǒu)多工位的埃馬克電化學加工(gōng)(ECM)機床。
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