Im Bereich der Flugtriebwerke ist die integrierte Schaufelscheibe die Kernkomponente des heißen Endes, und ihre Verarbeitungsgenauigkeit bestimmt direkt die aerodynamische Leistung des Triebwerks. Kürzlich hat ein neues Projekt zur Verarbeitung integrierter Schaufelscheiben aus einer Hochtemperaturlegierung, das von einem Luftfahrthersteller durchgeführt wurde, die Aufmerksamkeit der Branche auf sich gezogen, da es die Grenzen traditioneller Prozesse durchbricht.
Produkteigenschaften verarbeiten
Die Schaufelscheibe besteht aus der Hochtemperaturlegierung GH4169 mit einem Durchmesser von 238 mm und einer integrierten dünnwandigen Struktur. Die Schwierigkeit seiner Verarbeitung liegt in den Designanforderungen des Sehnendickenverhältnisses von 40:1 und den Anforderungen an die Präzisionssteuerung im Mikrometerbereich am Übergang der Schaufeloberfläche. Gemäß der technischen Vereinbarung muss die Oberflächenrauheit der Klinge von Ra 3,1 μm auf Ra 0,51 μm optimiert und die Konturgenauigkeit auf 0,04 mm verbessert werden.
Herausforderungen der Prozessaktualisierung
Die herkömmlichen Verarbeitungslösungen sind mit vier großen technischen Engpässen konfrontiert:
1) Die Vibration der dünnwandigen Strukturbearbeitung führt zu Oberflächenvibrationen
2) Die tatsächliche Rauheit beträgt nur Ra 0,93μm
3) Es gibt offensichtliche Schnittspuren am R-Winkel des Klingenkantenübergangs
4) Die Positionstoleranz einiger Klingen beträgt bis zu 0,12 mm
BISHEN-Lösungintegriert Fünf{0}Achsen-Verbindungsbearbeitung, Ultraschall-Vibrationsschneiden und Mikro{1}}Schmiertechnologie durch das unabhängig entwickelte Ultraschall-Grünbearbeitungssystem. Seine Kerninnovationen sind:
• Die Ultraschall-Vibrationsspindel erreicht 20.000 hochfrequente Mikrostöße pro Minute
• Die Genauigkeit der Fünf-Achsen-Verbindung liegt stabil bei 8 μm/1000 mm
• Das umweltfreundliche Schneidsystem reduziert den Schneidflüssigkeitsverbrauch um 95 %
Vergleich der Verarbeitungsdaten
Der Umsetzungseffekt zeigt:
1) Die Oberflächenrauheit wird auf Ra 0,408 μm reduziert, was einer Verringerung um 56 % entspricht.
2) Die Konturgenauigkeit wird stabil im Bereich von 0,035–0,04 mm kontrolliert
3) Die Zeit des Poliervorgangs wird um 42 % verkürzt.
4) Die Glätte des R-Winkels des Klingenkantenübergangs wird um 3 Stufen verbessert
Laut Prüfstandstests erhöht die mit dem neuen Verfahren hergestellte Schaufelscheibe den Gesamtwirkungsgrad des Motors um 4,3–4,7 % und die jährlichen Kraftstoffkosten eines einzelnen Motors werden um 120.000 US-Dollar eingespart. Dieser Fall hat einen neuen Prozessmaßstab für die Bearbeitung von Schlüsselkomponenten von Flugzeugtriebwerken gesetzt.
