EN
Lopatky leteckých turbín sú vystavené obrovským tlakom – vysokým teplotám, obrovským odstredivým silám a korozívnym spaľovacím plynmi. Akékoľvek najmenšie povrchové nedostatky sa môžu premeniť na trhliny a viesť k katastrofálnemu zlyhaniu. Pre výrobcov lopatiek turbín je preto kritické dosiahnuť vynikajúcu integritu povrchu, veľmi presné rozmerové údaje a stabilné rýchlosti odstraňovania materiálu počas brúsenia a broušenia. Konvenčné brúsne kotúče z oxidu hliníka (Al₂O₃) a karbidu kremíka (SiC) nezabezpečujú dostatočný výkon pri brúsení vysoce pevných superzliatin, ako sú Inconel, Waspaloy a Ren-zliatiny, ktoré sa bežne používajú na výrobu lopatiek turbín. Diamant CBN (kubický borid bóru) kotúčov , vyrábaný spoločnosťou Zhengzhou Ruizuan Diamond Tool Co., Ltd., sa teraz stal optimálnou voľbou pre jemné broušenie leteckých turbín.
Brúsenie superzliatin: Prečo konvenčné kotúče zlyhávajú
Najčastejšie nikelové superzliatiny používané pre turbínové lopatky sú navrhnuté tak, aby boli veľmi odolné voči teplu a opotrebovaniu; to však zároveň robí ich obrábanie ťažkým. Medzi obmedzenia konvenčných brúsnych kotúčov patria:
Zrnko sa pri tejto tvrdosti rýchlo otupuje, čo spôsobuje vyššie sily pôsobiace na súčiastku.
Významné množstvo generovanej tepla spôsobuje popáleniny, znovuzakalenie a mikropraskliny.
Vyžaduje sa časté brúsenie kotúča, čo znižuje produktívny čas brúsenia.
Neustála rýchlosť odstraňovania materiálu vedie k nepresnostiam profilu lopatky.
Tieto nevýhody nie sú akceptovateľné pri spracovaní turbínových lopatiek pre letecký priemysel. Táto aplikácia kladie dôraz na schopnosť dosiahnuť a udržať integritu povrchu, čo priamo koreluje s životnosťou komponentu a bezpečnosťou lietadla.
Ako diamantové a CBN brúsne kotúče riešia výzvu superzliatin
Kubický borid nitrid je druhý najtvrdší známy materiál po diamante. Na rozdiel od diamantu je však chemicky neutrálny pri obrábaní superzliatin na báze niklu a železa, čo ho preto robí optimálnou voľbou pri brúsení tejto skupiny superzliatin. Diamantové CBN kotúče spoločnosti Ruizuan ponúkajú:
Extrémnu tvrdosť: ktorá sa zachováva aj pri obrábaní zhutnených superzliatin s tvrdosťou až 65 HRC.
Tepelnú stabilitu: CBN si udržuje rezací okraj pri teplotách, pri ktorých by diamant grafizoval.
Chemickú neutrálitosť: Nedochádza k žiadnej reakcii, ktorá by prispievala k zaneseniu kotúča a prilnavosti triesok na povrch kotúča.
Spoločnosť Ruizuan zvyčajne špecifikuje CBN kotúče s pryskovým väzivom veľmi jemného zrnitosti (B91–B151) na leštenie turbínových lopatiek. Pryskové väzivo umožňuje dosiahnuť „mäkšiu“ rezaciu činnosť, čím sa získava vyššia kvalita povrchovej úpravy a zároveň sa predchádza poškodeniu podpovrchovej vrstvy.
3. Presné profilové brúsenie povrchov krídel
Trojrozmerný kontúr profilu lopatky turbíny sa postupne zložitejší od koreňa po špičku. Pri brousení profilu musí mať brúsny kotúč veľmi presný profil a musí presne sledovať kontúry bez akéhokoľvek odchýlenia od návrhovej špecifikácie. Akýkoľvek odchýlka od špecifikácie kompromituje aerodynamický výkon aj účinnosť spotreby paliva.
Špeciálne profilované CBN kotúče vyrába spoločnosť Ruizuan pomocou najnovších CNC technológií pre tvorbu profilu. Každý kotúč je presne tvarovaný podľa presných rozmerov profilu, aby zabezpečil nepretržitý kontakt s celým povrchom lopatky. Výhody zahŕňajú:
Presnosť profilu: Tolerancia profilu až 0,01 mm.
Rovnomerné odstraňovanie materiálu: Hladké odstraňovanie materiálu, zabráňuje lokálnym tenkým miestam alebo hromadeniu materiálu.
Znížená ručná dokončovacia úprava: výrazne skracuje čas strávený ručnou dokončovacou úpravou povrchu.
Prechod na špeciálne profilované CBN kotúče viedol u jedného z leteckých zákazníkov spoločnosti Ruizuan k úspore času o 60 % a úplnému odstráneniu povrchových popálenín.
Zlepšenie integrity povrchu a únavovej životnosti
Integrita povrchu má prednosť pred skutočnou výrobnou rýchlosťou. Prítomnosť zvyškových ťahových napätí, mikropuklín a bielych vrstiev, ktoré sa môžu vyskytnúť pri brúsení, výrazne zníži únavovú životnosť súčiastky. Keď CBN kotúč brúsi superzliatinu, na obrábaný povrch sa aplikuje prospešné zvyškové tlakové napätie, čím sa potláča vznik puklín.
Dokončovací proces spoločnosti Ruizuan zahŕňa:
Optimalizovaná rýchlosť kotúča: optimálna rýchlosť kotúča medzi 20–30 m/s, aby sa zabránilo prehriatiu a následnému vzniku mikropuklín.
Dodávka chladiacej kvapaliny: chladiaca kvapalina sa privádza pod vysokým tlakom priamo na kotúč, aby sa odstránili triesky a minimalizovala teplotná elevácia.
Stratégia viacnásobného prechodu: dvojstupňový proces brúsenia (hrubý a jemný zrnitý CBN kotúč) od B107 do B64.
Porovnanie na metalurgickej úrovni ukázalo, že turbínové lopatky brousené CBN kotúčmi Ruizuan nevykazovali žiadne známky tepelnej záťaže ani mikroprasklín a mali o 35 % vyššiu únavovú životnosť v porovnaní s konvenčnými brúsacimi kotúčmi.
Zhrnutie
Požiadavky kladené na brousenie a leštenie turbínových lopatiek pre letecký priemysel patria medzi najnáročnejšie požiadavky v akomkoľvek výrobnom odvetví dneška. Vzhľadom na extrémne presné tolerancie, náročné požiadavky na povrchovú úpravu a prísne požiadavky na zlepšenie únavovej životnosti súčiastok sa preukázala nadradenosť diamantových CBN kotúčov Ruizuan oproti konvenčným kotúčom. Od roku 2014 je Ruizuan cenným partnerom v leteckom priemysle s certifikáciami ISO 9001, TÜV, SGS, CE atď. Kontaktujte Ruizuan už dnes pre riešenia brousenia a leštenia turbínových lopatiek alebo iných zložitých leteckých komponentov v režime OEM aj ODM.