Elastyczne narzędzia do produkcji komponentów turbin gazowych
Duży popyt na turbiny silników gazowych w przemyśle lotniczym powoduje, że potrzebne są bardziej wydajne, niezawodne i elastyczne technologie produkcji komponentów turbin. W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Unconventional (advanced) manufacturing processes for gas-engine turbine components" (ADMAP-GAS) opracowano nowe, zaawansowane systemy w tym zakresie. Celem prac było udoskonalenie sposobu wytwarzania profili jodełkowych, łączących obracające się łopaty i dyski w silnikach. W projekcie ADMAP-GAS dokonano oceny technologii obróbki przy użyciu strumienia wody ze ścierniwem (AWJM) oraz przewodowej obróbki elektroiskrowej (EDM), aby usprawnić obróbkę. Nie trzeba było wytwarzać żadnych specjalnych narzędzi, a zużycie narzędzi nie wpływało na parametry obrabianego elementu. Te nowe, niekonwencjonalne procesy pomogły także uporać się z problemami dotyczącymi obróbki, wynikającymi z parametrów termicznych i twardości mechanicznej stopów niklowych. Naukowcy wykazali, że obie technologie są bardzo obiecujące w zakresie obróbki profili o geometrii jodełkowej. Obie poprawiają szybkość usuwania materiału oraz jakość powierzchni. W porównaniu z przeciąganiem, umożliwiają bardzo elastyczną produkcję profili o różnych geometriach. Opracowany w projekcie proces AWJC sprawdził się w obróbce zgrubnej, która w przypadku stopów trudnoobrabialnych wymaga stosowania bardzo ekonomicznej technologii. W ramach projektu ADMAP-GAS powstał system monitorowania procesu, wieloosiowa głowica tnąca oraz nowa geometria dyszy. Technologia HS-WEDM okazała się też poważną alternatywą dla przeciągania, szczególnie w zakresie zmęczenia powierzchni. Dzięki optymalizacji technologii naukowcy poprawili szybkość cięcia i uzyskali bardzo dobrą jakość powierzchni (minimalna warstwa powierzchniowa i zanieczyszczenie oraz brak spękań). Ryzyko awarii dysków silnika zmniejszono dzięki opracowaniu systemów monitorowania procesu. Analiza kosztów w cyklu życia wykazała 25% zmniejszenie kosztów obróbki w przypadku wytwarzania profilu jodełkowego przy pomocy technik opracowanych w projekcie. Oba procesy wykazały też duży potencjał, jeśli chodzi o zmniejszenie wpływu obróbki na środowisko, dzięki mniejszemu o 60% zużyciu energii. Obie technologie mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w branży lotniczej, ale i w przemyśle motoryzacyjnym.
Słowa kluczowe
Komponenty turbin, obróbka, wyciąganie, aeronautyka, turbina silnika gazowego, technologie produkcji, jodła, dyski z łopatami, cięcie strumieniem wodnym, obróbka elektroerozyjna, zmęczenie powierzchni
