В области авиационных двигателей встроенный лопастной диск является основным компонентом горячей части, и точность его обработки напрямую определяет аэродинамические характеристики двигателя. Недавно новый проект по обработке цельного лопастного диска из высокотемпературного сплава, реализованный авиационной производственной компанией, привлек внимание отрасли, поскольку он выходит за рамки традиционных процессов.
Обработка характеристик продукта
Лопастной диск изготовлен из жаростойкого-сплава GH4169, имеет диаметр 238 мм и имеет цельную тонко-стенную конструкцию. Сложность ее обработки заключается в конструктивном требовании соотношения толщины хорды-40:1 и требованиях к микронному-уровню точности контроля на переходе поверхности лопатки. Согласно техническому соглашению, шероховатость поверхности лезвия должна быть оптимизирована с Ra 3,1 мкм до Ra 0,51 мкм, а точность контура должна быть повышена до 0,04 мм.
Проблемы модернизации процесса
Традиционные технологические решения сталкиваются с четырьмя основными техническими узкими местами.:
1) Вибрация при обработке тонкостенных конструкций приводит к вибрации поверхности.
2) Фактическая шероховатость составляет всего Ra 0,93 мкм.
3) На углу перехода R кромки лезвия имеются явные следы порезов.
4) Допуск положения некоторых лезвий достигает 0,12 мм.
раствор БИШЕНАобъединяет в себе пяти-обработку рычажным механизмом, ультразвуковую вибрационную резку и технологию микро-смазки с помощью независимо разработанной системы ультразвуковой обработки. Его основными нововведениями являются:
• Шпиндель ультразвуковой вибрации обеспечивает 20 000 высокочастотных-микро-ударов в минуту.
• Точность пяти-осевого соединения стабильна на уровне 8 мкм/1000 мм.
• Система экологичной резки снижает расход смазочно-охлаждающей жидкости на 95 %.
Сравнение данных обработки
Эффект от внедрения проявляется:
1) Шероховатость поверхности снижается до Ra 0,408 мкм, снижение на 56%.
2) Точность контура стабильно контролируется в диапазоне 0,035-0,04 мм.
3) Время процесса полировки сокращается на 42%.
4) Гладкость перехода кромки лезвия R под углом R улучшена на 3 уровня.
По данным стендовых испытаний, лопаточный диск, изготовленный по новому процессу, увеличивает общий КПД двигателя на 4,3-4,7%, а ежегодные затраты на топливо одного двигателя экономятся на 120 000 долларов США. Этот случай установил новый стандарт процесса обработки ключевых компонентов авиационных двигателей.
