EN
Ilmailualan turbiinisiivet altistetaan valtaville paineille – korkeille lämpötiloille, suurille keskipakovoimille ja syövyttäville polttoaineen palamiskaasuille. Jokainen pienikin pinnan epätasaisuus voi muodostua halkeamaksi ja johtaa katastrofaaliseen vikaantumiseen. Siksi turbiinisiipien valmistajille on ratkaisevan tärkeää saavuttaa erinomainen pinnan laatu, hyvin tarkat mitalliset toleranssit sekä vakaa materiaalin poistuminen hionta- ja kiillotusoperaatioiden aikana. Perinteiset alumiinioksidihio- (Al₂O₃) ja piikarbidihiomalevyt (SiC) eivät toimi yhtä tehokkaasti korkealujuusisten superseosten, kuten Inconel, Waspaloy ja Ren-seosten, kanssa, joita käytetään yleisesti turbiinisiivien valmistukseen. Timantti CBN-hiojapyörissä (kuutiomainen boronitridi) , jonka valmistaa Zhengzhou Ruizuan Diamond Tool Co., Ltd., on nyt tullut optimaaliseksi valinnaksi ilmailualan turbiinisiivien hienolle kiillotukselle.
Superseosten hionta: miksi perinteiset hiomalevyt epäonnistuvat
Yleisimmin turbiinisiiville käytetyt nikkeliä sisältävät ylijuurimetallit on suunniteltu erinomaisen kestäviksi kuumuudelle ja kulumiselle, mutta tämä tekee niistä myös vaikeasti koneistettavia. Perinteisten kovamateriaalihioveleiden rajoitukset ovat seuraavat:
Jyvä tylppenee nopeasti tällä kovuustasolla, mikä johtaa osaan kohdistuvien voimien kasvuun.
Merkitsevä määrä lämpöä aiheuttaa pintojen polttumista, uudelleenkovettumista ja mikrosäröjä.
Hioven säännöllinen hionta on tarpeen, mikä vähentää tuottavaa hionta-aikaa.
Epäjohdonmukainen materiaalin poisto johtaa siiven profiilin tarkkuuden heikkenemiseen.
Nämä haitat eivät ole hyväksyttäviä ilmailuturbiinisiipien käsittelyssä. Tässä sovelluksessa korostuu pinnan eheytteen saavuttaminen ja ylläpitäminen, mikä vaikuttaa suoraan komponentin käyttöikään ja lentokoneen turvallisuuteen.
Kuinka timantti- ja CBN-hiovet ratkaisevat ylijuurimetallien haasteen
Kuutiomainen boroninitridi on toiseksi kovin tunnettu materiaali timantia jälkeen. Toisin kuin timantti, se on kuitenkin kemiallisesti jalomateriaali, kun sitä käytetään sekä nikkeli- että rautapohjaisiin yli-seoksiin, mikä tekee siitä optimaalisen valinnan tällaisten yli-seosten hionnassa. Ruizuan timantti-CBN-hiomasat tuottavat:
Erinomaisen kovuuden: joka säilyy koskemattomana myös kovennettujen yli-seosten koneistuksessa, joiden kovuus on jopa 65 HRC.
Lämmönlähtöisen vakauden: CBN säilyttää leikkuureunan lämpötiloissa, joissa timantti grafiittisiutuisi.
Kemiallisen jalomateriaalisuuden: ei tapahdu mitään reaktiota, joka voisi aiheuttaa hiomakappaleen pinnalle lastujen kertymisen ja kiinnittymisen.
Ruizuan määrittelee yleensä harmaa-resinalla sidotut CBN-hiomasat erinomaisen hienoilla jyväkookoalueilla (B91–B151) turbiinisiiven kiillotukseen. Harmaa-resinasidos mahdollistaa ”pehmeämmän” leikkuutoiminnon ja tuottaa paremman pinnanlaadun estäen samalla alapinnan vaurioitumisen.
3. Tarkka profiilihionta ilmansiiven pinnalle
Turbiinisiiven ilmavirtausprofiilin kolmiulotteinen muoto muuttuu juuresta kärkeen päin yhä monimutkaisemmaksi. Ilmavirtausprofiilin hiomisessa pyörän profiilin on oltava erinomaisen tarkka ja sen on seurattava muotoja tarkasti ilman poikkeamia suunnitteluspecifikaatiosta. Poikkeamat specifikaatiosta heikentävät sekä aerodynaamista suorituskykyä että polttoaineen kulutustehokkuutta.
Ruizuan valmistaa erikoisprofiilisia CBN-pyöriä käyttäen viimeaikaisimpia CNC-käsittelemisteknologioita. Jokainen pyörä muotoillaan tarkasti ilmavirtausprofiilin mittojen mukaisesti, jotta pyörä koskettaa jatkuvasti koko siiven pintaa. Etujen joukkoon kuuluu:
Profiilin tarkkuus: Ilmavirtausprofiilin toleranssi niin tiukana kuin 0,01 mm.
Yhtenäinen poistettavan materiaalin määrä: Tasainen materiaalin poisto estää paikallisesti ohuita kohtia tai materiaalin kertymisen.
Vähentynyt käsin tehtävä viimeistely: vähentää merkittävästi aikaa, joka kuluu pinnan viimeistelyyn käsin.
Erityisprofiilisten CBN-pyörien käyttöönotto johti yhden Ruizuan ilmailuasiakkaan tapauksessa 60 %:n aikasäästöön ja pinnan lämpövaurioiden täydelliseen poistumiseen.
Pintalaadun ja väsymisikäisen keston parantaminen
Pintalaatu on tärkeämpi kuin itse tuotantonopeus. Jäännösjännitykset, mikrosäröt ja valkoiset kerrokset, jotka voivat syntyä hiomisoperaatiossa, vähentävät osan väsymisikäistä kestoa merkittävästi. Kun CBN-hiomakiekko hioo superseoksen, kiekko aiheuttaa hyödyllisen jäännös puristusjännityksen hiottuun pintaan, mikä estää säröjen syntymistä.
Ruizuan viimeistelyoperaatio sisältää:
Optimoitu kiekon nopeus: optimaalinen kiekon nopeus välillä 20–30 m/s välttääkseen palamista ja sitä seuraavia mikrosäröjä.
Jäähdytysnesteiden toiminta: jäähdytysneste ohjataan kiekolle korkealla paineella poistamaan lastuja ja minimoidakseen lämpötilan nousua.
Monivaiheinen menetelmä: kaksivaiheinen hiominen (karkean ja hienojakoisen CBN-hiomakiekon avulla) mallista B107–B64.
Metallurgisella tasolla suoritettu vertailu osoitti, että Ruizuan CBN-hiomaistyyppien avulla hiottujen turbiinisiiven leikkauspintoja ei vaivannut lämpöjännityksiä tai mikrosärmiä, ja niiden väsymiselämä paranee 35 % verrattuna perinteisiin hiomatyyppeihin.
Yhteenveto
Ilmailuturbiinisiipien hiomiseen ja kiillotukseen asetetut vaatimukset ovat tällä hetkellä tiukimpia kaikista valmistusaloista. Erinomaisen tarkkojen toleranssivaatimusten, vaativien pinnanlaatuvaatimusten ja tiukkojen vaatimusten takia osien väsymiselämän parantamiseksi Ruizuan timanttiset CBN-hiomaistyypit ovat osoittautuneet paremmiksi kuin perinteiset hiomaistyypit. Vuodesta 2014 lähtien Ruizuan on ollut arvokas kumppani ilmailualalla, ja sillä on sertifikaatit ISO 9001, TÜV, SGS ja CE jne. Ota yhteyttä Ruizuanin palveluihin jo tänään sekä OEM- että ODM-hiomaratkaisujen ja kiillotusratkaisujen osalta turbiinisiipien tai muiden monimutkaisten ilmailukomponenttien osalta.