EN
Lopatky leteckých turbín jsou vystaveny obrovským tlakům – vysokým teplotám, obrovským odstředivým silám a korozivním spalovacím plynům. Jakékoli nepatrné povrchové nedostatky se mohou proměnit v trhliny a vést ke katastrofálnímu selhání. Proto je pro výrobce lopatek leteckých turbín zásadní dosáhnout vynikající integrity povrchu, velmi přesných rozměrových tolerancí a stabilních rychlostí odstraňování materiálu během operací broušení a leštění. Konvenční brusné kotouče z oxidu hlinitého (Al₂O₃) a karbidu křemíku (SiC) nejsou při broušení vysoce pevných superlegur, jako jsou Inconel, Waspaloy a Ren, tak účinné. Diamant CBN (kubický boronitrid) , vyráběný společností Zhengzhou Ruizuan Diamond Tool Co., Ltd., se nyní stal optimální volbou pro jemné leštění lopatek leteckých turbín.
Broušení superlegur: Proč konvenční brusné kotouče selhávají
Nejčastěji používané niklové superlegury pro lopatky turbín jsou navrženy tak, aby vykazovaly vysokou odolnost vůči teplu a opotřebení, avšak to také ztěžuje jejich obrábění. Mezi omezení konvenčních brusných kotoučů patří:
Zrnko se na této úrovni tvrdosti rychle otupuje, což vede ke zvýšeným silám působícím na součást.
Významné množství generovaného tepla způsobuje popáleniny, znovuztvrdnutí a mikropraskliny.
Je nutné často provádět opracování kotouče, což snižuje produktivní dobu broušení.
Nedůsledné odstraňování materiálu vede k nepřesnostem profilu lopatky.
Tyto nevýhody nejsou přijatelné při zpracování lopatek leteckých turbín. Tato aplikace klade důraz na schopnost dosáhnout a udržet integritu povrchu, která přímo souvisí s životností součásti a bezpečností letadla.
Jak diamantové CBN kotouče řeší výzvu superlegur
Kubický nitrid boru je druhý nejtvrdší známý materiál po diamantu. Na rozdíl od diamantu je však chemicky inertní při obrábění slitin na bázi niklu i železa, a proto se stává optimální volbou pro broušení této skupiny superlegur. Diamantové CBN kotouče Ruizuan nabízejí:
Extrémní tvrdost: která zůstává zachována i při obrábění zatavených superlegur až do tvrdosti 65 HRC.
Tepelnou stabilitu: CBN si udržuje řeznou hranu i při teplotách, při nichž by diamant grafizoval.
Chemickou inertnost: Nedochází k žádné reakci, která by přispívala k ucpávání kotouče a přilnavosti třísek na povrchu kotouče.
Ruizuan obvykle specifikuje CBN kotouče s pryskyřičnou vazbou v velmi jemných zrnitostech (B91–B151) pro leštění lopatek turbín. Pryskyřičná vazba umožňuje „měkčí“ řezný účinek a zajišťuje lepší kvalitu povrchové úpravy, přičemž brání poškození podpovrchových vrstev.
3. Precizní profilové broušení povrchů lopatek
Třírozměrný profil profilu lopatky turbíny se postupně stává složitějším od kořene k špičce. Při broušení profilu musí mít brousicí kotouč vysoce přesný profil a přesně sledovat kontury bez jakéhokoli odchýlení od návrhových specifikací. Odchylka od specifikací ohrožuje jak aerodynamický výkon, tak palivovou účinnost.
Kotouče z kubického boronitridu (CBN) s individuálním profilem vyrábí společnost Ruizuan pomocí nejmodernějších technologií CNC pro tvorbu profilu kotouče. Každý kotouč je přesně tvarován podle rozměrů profilu tak, aby byl zajištěn nepřetržitý kontakt po celé ploše lopatky. Mezi výhody patří:
Přesnost profilu: Tolerance profilu až 0,01 mm.
Rovnoměrné odstraňování materiálu: Hladké odstraňování materiálu, zabrání vzniku místních tenkých částí nebo hromadění materiálu.
Snížení ručního dokončování: Výrazně snižuje čas potřebný na ruční dokončování povrchu.
Přechod na kotouče z kubického boronitridu (CBN) s individuálním profilem vedl u jednoho z leteckých zákazníků společnosti Ruizuan ke zkrácení času o 60 % a úplnému odstranění popálenin na povrchu.
Zlepšení integrity povrchu a únavové životnosti
Integrita povrchu má přednost před skutečnou rychlostí výroby. Přítomnost zbytkových tahových napětí, mikrotrhlin a bílých vrstev, které se mohou vytvořit při broušení, výrazně snižuje únavovou životnost součásti. Když CBN kotouč brousí superleguru, je na broušený povrch aplikováno prospěšné zbytkové tlakové napětí, které brání vzniku trhlin.
Dokončovací operace společnosti Ruizuan zahrnuje:
Optimalizovaná obvodová rychlost kotouče: optimální obvodová rychlost kotouče mezi 20–30 m/s za účelem zabránění přepálení a následného vzniku mikrotrhlin.
Dodávka chladiva: chladivo je přiváděno pod vysokým tlakem přímo na kotouč, aby byly odstraněny třísky a minimalizovala se teplotní nárůst.
Víceprůchodová strategie: dvoustupňový proces broušení (hrubý a jemný CBN kotouč) od B107 do B64.
Srovnání provedené na metalurgické úrovni ukázalo, že lopatky turbín broušené kotouči Ruizuan CBN nevykazovaly žádné známky tepelného napětí ani mikrotrhlin a měly o 35 % lepší životnost při únavovém namáhání ve srovnání s konvenčními brousacími kotouči.
Shrnutí
Požadavky kladené na broušení a leštění lopatek leteckých turbín patří mezi nejnáročnější v celém výrobním průmyslu dnešní doby. Vzhledem k extrémně přesným tolerancím, náročným požadavkům na povrchovou úpravu a přísným požadavkům na zlepšení únavové životnosti dílů se prokázala nadřazenost diamantových brousacích kotoučů Ruizuan CBN oproti konvenčním kotoučům. Od roku 2014 je Ruizuan cenným partnerem v leteckém průmyslu s certifikacemi ISO 9001, TÜV, SGS, CE apod. Kontaktujte Ruizuan ještě dnes pro řešení broušení a leštění lopatek turbín nebo jiných složitých leteckých komponentů v režimu OEM i ODM.