W silnikach lotniczych integralna tarcza łopatkowa jest głównym elementem gorącego końca, a dokładność jej przetwarzania bezpośrednio determinuje właściwości aerodynamiczne silnika. Niedawno nowy projekt przetwarzania integralnych dysków z łopatkami ze stopu-wysokotemperaturowego, podjęty przez firmę produkującą lotnictwo, przyciągnął uwagę branży, ponieważ przełamuje ograniczenia tradycyjnych procesów.
Charakterystyka produktu przetwórczego
Tarcza ostrza wykonana jest z wysokotemperaturowego-stopu GH4169, ma średnicę 238 mm i ma integralną, cienkościenną-strukturę. Trudność w jego przetwarzaniu wynika z wymagań projektowych dotyczących stosunku grubości cięciwy wynoszącego 40:1 oraz wymagań dotyczących precyzyjnej kontroli na poziomie mikronów- na przejściu powierzchni ostrza. Zgodnie z umową techniczną należy zoptymalizować chropowatość powierzchni ostrza z Ra 3,1 μm do Ra 0,51 μm, a dokładność konturu poprawić do 0,04 mm.
Wyzwania modernizacji procesów
Tradycyjne rozwiązania w zakresie przetwarzania napotykają cztery główne wąskie gardła techniczne:
1) Wibracje powstające w procesie-konstrukcji cienkościennej prowadzą do wibracji powierzchniowych
2) Rzeczywista chropowatość wynosi tylko Ra 0,93 μm
3) Na kącie R przejścia krawędzi ostrza widoczne są wyraźne ślady cięcia
4) Tolerancja położenia niektórych ostrzy wynosi aż 0,12 mm
Rozwiązanie firmy BISHENintegruje obróbkę pięcioosiowych-połączeń, ultradźwiękowe cięcie wibracyjne i technologię-mikrosmarowania za pośrednictwem niezależnie opracowanego zielonego systemu przetwarzania ultradźwiękowego. Jego podstawowe innowacje to:
• Wrzeciono wibracyjne ultradźwiękowe osiąga 20 000 mikro-mikro-uderzeń o wysokiej częstotliwości na minutę
• Dokładność połączenia w pięciu-osiach jest stabilna i wynosi 8μm/1000mm
• Ekologiczny system cięcia zmniejsza zużycie chłodziwa o 95%
Porównanie danych przetwarzania
Efekt wdrożenia pokazuje:
1) Chropowatość powierzchni została zmniejszona do Ra 0,408 μm, co oznacza spadek o 56%
2) Dokładność konturu jest stabilnie kontrolowana w zakresie 0,035-0,04 mm
3) Czas procesu polerowania zostaje skrócony o 42%
4) Płynność przejścia krawędzi ostrza R została poprawiona o 3 poziomy
Badania laboratoryjne wykazały, że tarcza łopatkowa wyprodukowana w nowym procesie zwiększa ogólną sprawność silnika o 4,3–4,7%, a roczny koszt paliwa pojedynczego silnika pozwala zaoszczędzić 120 000 dolarów amerykańskich. Przypadek ten ustanowił nowy standard procesu w zakresie przetwarzania kluczowych elementów silników lotniczych.
