整(zhěng)體葉(yè)盤(輪盤)的使用率在飛機製造中正在大量增加。 大型發動機現在都配備多個(gè)高壓壓縮機,這些壓(yā)縮機通常由一個整體的高性能特殊合金(jīn)材料加工而成。因此,這些材料的加工效(xiào)率正在成為(wéi)項目規劃的焦點(diǎn),正如從機械切割到水射流切割,多種多樣的潛(qián)在的方法(fǎ)及其組合(hé)開始使用。最近由德國 Fraunhofer 生產技術研(yán)究所(IPT)以及在(zài)RWTH Aachen 的機床和生產工程(WZL)實驗室(德國)的(de)一項研究表明,EMAG 的精密電化學(xué)加(jiā)工(gōng)(PECM)大幅削減(jiǎn)了用戶的成本,特別是在工件的表麵修整。
飛機發動機內的(de)零(líng)部件一般都暴露在極端的應力和高溫(wēn)之下,同時(shí)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(tǐ)葉盤(pán)和單葉片輪(lún)盤。材料的發展不斷向製造工程師們提出(chū)了一係列的挑戰。由於材料硬度的增加,傳統的切割方法效率逐漸降低,並(bìng)且造成昂貴的加工刀具使用壽命下降,從而導致單位成本極大增加。最近(jìn) Fraunhofer IPT 的專家與(yǔ)WZL 和 EMAG ECM 有限公司一起進行了一項研究,他們對(duì)總共七(qī)種不同的整體葉盤加(jiā)工方(fāng)法包(bāo)括多軸(zhóu)銑削、組合式拋(pāo)光高壓水射流(liú)切割法和PECM修整法進行了比較。得(dé)出的結果令人印象深刻: 假定生產量為800 個(gè)鎳基HPC 整體葉(yè)盤,如果用戶采用了正(zhèng)確的加工(gōng)策(cè)略(luè),相對於傳統機(jī)械切割的單位成本可以減少至少50%。PECM 修整法作為最終工藝,對(duì)生產過程(chéng)的效率進行徹底的(de)改進。 (參見資料圖片)
柔和材料去(qù)除– 快速(sù)處理
鑒於此,由總部(bù)設在德國的EMAG ECM 公司提供的PECM 技(jì)術目前正不斷引起(qǐ)眾多OEM 設備製造商和供應商的(de)興趣。電化學加工法(fǎ)去除(chú)材料時無需接觸,並且刀具磨損極小,即快速又可靠。基(jī)本原理非常簡單(dān): 在加工過程中(zhōng),工件是陽極,刀具是陰極。電解質溶液在它們之(zhī)間流動,從而去除工件上(shàng)的金屬離(lí)子。活性陰極(刀具)導電區,按照所需的組件輪廓,從工件(jiàn)上去除材料。環形管、溝槽、空心圓以及(jí)其(qí)它輪廓,在不接觸的條(tiáo)件(jiàn)下都(dōu)可(kě)以加工出來,並且(qiě)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PECM 技術有針對性地研發出了此項工藝,並(bìng)不(bú)斷(duàn)使其完善。這一技術的優勢有兩個因素在(zài)這方麵起著重要的作用: 首(shǒu)先,電解質(zhì)溶液在工件和刀(dāo)具之間的間隙中流動,這個間隙(xì)非常狹(xiá)窄。其次,機(jī)械振動會增強電解質溶(róng)液的供應(yīng)。這兩個因素加在(zài)一起確保材料的去除更加有效和精確。
從單一的渦(wō)輪葉片到整體葉(yè)盤
EMAG ECM 有兩種機型用於發動機生產中不同的加工工作(zuò): 小型的 PO 100 SF 用於加工單一的(de)渦輪葉片,而大型的PO 900 BF 則用於加工更大型的整體葉盤。同時采用精(jīng)密的PECM 技術和EMAG 高(gāo)性能部件(jiàn),係統在加工區域大小、占地麵積、發生器的容量和(hé)加工軸數有所不同。“我們在2011 年推出 PO 900 BF,用於整體葉盤的加工。PO 100 SF 是發展的第二個階段,因為在2013 年,越來越多的客戶需求單葉片加工的電化學加工解(jiě)決(jué)方案。現在我們對開發(fā)生產小型和大型(xíng)發動機零部件的(de)精密的、具有成本效益的解決方案,已經有了一個基本的想法,” EMAG ECM 有限公司董事會(huì)成員Richard Keller 說。 這兩種(zhǒng)機床也(yě)向(xiàng)用戶(hù)提供EMAG 重要的技術,例如 Mineralit® 聚合物混(hún)凝土機座、智能軟件和硬件的接口以及高效的自(zì)動化(huà)解決方案。
零部件的實際應用認證
此方法(fǎ)已被實施到實際(jì)生產中並獲(huò)得了頂級的效果。例(lì)如,在2014 年一家(jiā)知名的發動機製造商已(yǐ)經見證(zhèng)了在PO 100 SF 上加工(gōng)製造飛機使用的單一葉片(piàn)的高效(xiào)率 - 在供應商(shāng)的(de)工廠(chǎng),機床生產開始後以異常快的速度開始加工。另一台機床,目前正在等待用(yòng)於整體葉盤的生產(chǎn)。. 大批發動機公司的零部(bù)件目前正處於(yú)實際使用的鑒定階段。“這項技術目前處於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(qī)戰略重(chóng)點放在這(zhè)些組件的加工(gōng)及其應用技術(shù),事實證明這是成功(gōng)的戰略,用(yòng) PECM 加工的零件的每個附加認證隻會促進我們的銷售更加成(chéng)功。”
高精(jīng)幾何加工精度是技術成功的主要因素之一。另外,PECM 使用較低的峰穀(gǔ)值還加(jiā)工出高表麵質量。因此不再需要對刀片的後(hòu)續精加工工(gōng)序,如拋(pāo)光,或者可以用更快的速度完成,這兩者都使單位成本進一步降低。這對(duì)於一個變得越來越重要,其體積也不斷增大的(de)部(bù)件來說(shuō),這是一個重要的加分點。
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