Fallhintergrund und Produkteigenschaften
Verarbeitungsobjekt: Integraler Teil zur Verifizierung des Rotorblattrings (Kernkomponente des Flugtriebwerks)
Materialeigenschaften:
• Titan-Aluminium-Legierung (Dichte 4,5 g/cm³, Härte HRC49,4-53)
• Abmessungen 100×78×30 mm Präzisionsstruktur
Prozessanforderungen:
Geschlossene Klingenbecken- und Klingenrückenbearbeitung (räumliche Krümmungsänderung bis zu 120 Grad)
Profil kleiner oder gleich 0,06 mm (entspricht Haarpräzision)
Oberflächenrauheit Ra Kleiner oder gleich 0,4 μm (Spiegelstandard)
Analyse der Schwachstellen bei der Verarbeitung in der Branche
Die Luft- und Raumfahrtbranche steht derzeit vor drei großen technischen Engpässen:
Schwierigkeiten bei der Materialverarbeitung
• Die Zugfestigkeit der Titan-Aluminium-Legierung erreicht 980 MPa
• Die Verschleißrate herkömmlicher Werkzeuge übersteigt die bei herkömmlichen Materialien um das Dreifache (Datenquelle: ASM Metal Handbook)
Probleme bei der Präzisionssteuerung
• Es muss ein Verbindungsfehler zwischen Vorder- und Rückseite des Verarbeitungswerkzeugs vorliegen<0.02mm
• Die thermische Verformung bei komplexer Oberflächenbearbeitung erreicht 0,15 mm (International Aviation Manufacturing Conference 2023)
Herausforderungen bei der Werkstückzuverlässigkeit
• Der Restspannungswert einer herkömmlichen Bearbeitungsoberfläche schwankt um ±200 MPa
• Der Unterschied in der Ermüdungslebensdauer von Motorkomponenten beträgt bis zu 30
BISHENLösungen technische Innovation
Als Reaktion auf die Präzisionsbearbeitungsanforderungen von Luftfahrt--Titan--Aluminiumlegierungen weist die von BISHEN entwickelte drei-in-grüne Ultraschall-Werkzeugmaschine fünf wichtige technologische Durchbrüche auf:
Plattform für die Bearbeitung von Verbundwerkstoffen
• Bearbeitungszentrum mit fünf-Achsen und integriertem Ultraschallvibrationsmodul
• Die vielseitige blaue und weiße vertikale Struktur passt sich verschiedenen Spezifikationen von Leuchten an
Niedrig-Schneidsystem
• Überkritische CO2-Kühltechnologie (konstante Temperaturregelung von -78 Grad)
• Minimalmengenschmierung (MMS) reduziert den Reibungsverlust um 31 %
Lösung zur Werkzeugverbesserung
• Der Schrumpfgriff mit Ultraschall-Innenkühlung erhöht die Steifigkeit um 30 %
• Die Lebensdauer des Nano--Beschichtungswerkzeugs wird um das 2,8-fache verlängert
Vergleich der Implementierungseffekte der Lösungen
Verbesserte Bearbeitungseffizienz
Herkömmliche Lösung: Die Bearbeitung von 4 Nuten mit einem einzigen Werkzeug führt zu Absplitterungen
BISHEN Lösung: Durch die kontinuierliche Bearbeitung von 12 Rillen bleibt der normale Verschleiß erhalten
Sprung in der Oberflächenqualität
• Druckeigenspannung um 24 % erhöht (bis zu -850 MPa)
• Ermüdungsfestigkeit um 40 % erhöht (Benchtestdaten)
Durchbruch in der Serviceleistung
• Lebensdauer bei hohen Temperaturen um 35 % verlängert
• Spannungsrisskorrosionsrisiko um 60 % reduziert
