Turbinalapátok megmunkálása

A gőz- és gázturbinák turbinalapátjainak többsége tömör anyagból kerül kimunkálásra. A megmunkálási folyamatok és szerszámok választéka az, ami a Vevőket sokszor nagy kihívás elé állítja, ezek azonban intelligens szerszámrendszerekkel legyőzhetőek. – tudtuk meg a WEDCO szakembereitől.

wedco_turbinalapat

Különösen a nagy időigényű megmunkálások kerültek a megmunkálási stratégia középpontjába. A „Root, Shroud és Aerofoil“ nagy kihívás a szerszámoknak. Amíg a közép- és alacsony nyomású forgórészek lapátjai többségében martenzites nemesacélból készülnek, addig a magasnyomású lapátok azok, amik a forgácsolási folyamatból és a szerszámoktól is a legtöbbet követelnek. Itt túlnyomó részt ausztenites nemesacélokat és Ni bázisú ötvözeteket használnak.

Alapvetően magas érintkezési idő van meghatározva a szerszám és a munkadarab között. Ideálisnak a 85% tekinthető. Ez egy optimalizált megmunkálási stratégiával és egy ideális szerszám átmérővel érhető el. A felületmarás manapság kiváltja a „Spiral Milling“-et. Ezzel a tiszta érintkezési idő jelentősen meghosszabbítható, ami megint csak a termelékenység növeléséhez vezet.

Gyorsabb nagyolás

A nagyolás általánosságban a leganyagintenzívebb megmunkálások közé tartozik. A körlapkával való előnagyolás mellett, a „Root es Shroud“ közti átmenet a legidőigényesebb megmunkálás, ahol speciálisan összehangolt keményfém szerszámok kerülnek bevetésre. Az anyaghoz összehangolt élirány kialakítása, a bevonatok utólagos felületkezelése, mint ahogy az élgeometriák is felelősek a hatékony megmunkálásért. Ezeknek a szerszámoknak köszönhetően ma az ausztenites nemesacélokban 380m/min fölötti vágósebességek és 0,08 mm fogankénti előtolás lehetséges.

A lapátok elősimításához és simításához a legnagyobb pontosságú keményfém szerszámok kerülnek felhasználásra. A nagy szerszámpontosság teszi lehetővé az alkatrészek szűk tűréseinek, illetve a profil- és kontúrhűség betartását. Az ettől való eltérés már csak mérőgépen mutatható ki. A WEDCO kiállt ezért a pontosságért, és neves turbinalapát gyártókkal közösen olyan szerszámokat és folyamatokat fejlesztett ki, amik az éltartam tekintetében is hatékony gyártást tesz lehetővé.

Úgy a megmunkálógépek, mint a szerszám alapanyagok folyamatos fejlődése a közeli jövőben jelentősen magasabb megmunkálási sebességeket tesznek majd folyamatbiztosan lehetővé.

A WEDCO már most foglalkozik az élek optimalizálásával, új geometriák és eljárások kutatásával. Itt szorosan együttműködünk az alapanyag beszállítókkal, hogy rövid átmenettel tudjunk az új anyagokhoz új szerszámmegoldást kínálni. Alapvetően látunk egy trendet a lapátok komplexitásában a magas szilárdságú korrózióálló anyagok felé.

Az átmeneti rádiuszok megmunkálása „Root, Shroud és Aerofoil“ között, különösen a nagyolási művelet, a geometriából adódóan nagyon igényes és nagy időigényű. Itt kúpos szármarók kerülnek felhasználásra, amik lapáttípustól függően kerülnek kialakításra. Az egyedi szerszámok gyártásánál a WEDCO több mint 20 éves tapasztalatra, és sok vevői igény szerinti szerszámtípusra tud visszanyúlni. A nagyoló fogazás mellett egy speciálisan ehhez az alapanyaghoz illesztett geometria jellemzi ezeket a szerszámokat.

18-20-wedco.indd

Speciális szerszámgeometria

Alapanyagként kizárólag a legfinomabb szemcsés anyagot, magastól a nagyon magas szívósságig használunk fel. Ezeknek az anyagoknak a tulajdonságaik az előnyük: a magas 12,5% – 15% kötőanyagtartalom miatt minimalizálódik az élek kitörésének a rizikója, és egyenletes kopás biztosítható. Az 1400HV30 keménység még pluszban támogatja a folyamatot erősen ingadozó marási feltételeknél.

A WEDCO kifejlesztett egy szerszámgeometriát, ami az éltartam mellett a forgácsolási paraméterek növelését is megengedi. Így a termelékenység is a kétszeresére növekedik. A kúpos keményfém szerszámok munkadarab és felhasználó szerint készülnek. A szükséges szerszám- és lapátméretek megadásával, a WEDCO egy testre szabott szerszámot gyárt.

A turbinalapát lapátjának felületi minősége felelős a turbina hatékonyságáért. Legtöbbször a komplex felületek a hatékonyabbak. A megmunkálásban ezek a komplex felületek többszörösen igényesebbek. A külön erre kifejlesztett szerszámok mégis gazdaságossá tudják tenni a gyártásukat a kornak megfelelő megmunkálási paraméterekkel.

Az elősimítás stratégiája az előtte választott nagyoláshoz igazodik. A kontúrközeli nagyolás termelékenyebb elősimítást eredményez, ami a nagyolási főidőre van pozitív hatással.

A „Root/Shroud“ átmenete a simításnál az egyedi szerszámok ellenére egy nagyigényű és időigényes megmunkálási folyamat. Az ide illesztett szerszámok képesek átmeneti felületek és a lapát egyes részeinek folyamatbiztos megmunkálására. A felületi minőség mellett az éltartam a meghatározó jellemzői a szerszámnak.

Speciális szerszámgeometriával és bevonatokkal sikerült a WEDCO-nak egy olyan szerszám koncepciót kifejlesztenie, amely minden követelménynek meg tud felelni. Az éltartam a megemelt paraméterek ellenére nagyon modern bevonatokkal lett optimalizálva. Továbbá új geometriát és élvezetést kaptak a gömbfelületen. Mindez folyamatbiztos megmunkálást tesz lehetővé az átmeneti területeken, innovatív folyamatokkal és magas megmunkálási paraméterekkel.

Nagy dinamikájú folyamatok kombinációja nagy előtolásokkal ennek a megmunkálási feladatnak a jellemzői. Ezen jellemzők alapján kerülnek ezek a hozzáillesztett geometriájú szerszámok felhasználásra. A jó vágási jellemzők mellett a stabil élek is népszerűek, amik a dinamikus megmunkálási folyamat során az élre ható nyomást a nyomó oldalról szívó oldalra való váltásnál fel tudják venni. Standard szerszámok sarokrádiusszal itt gyorsan elérik a határaikat.

A WEDCO ennél a megmunkálásnál a nagy előtolású technológiát használja, és egy 15°-os alapgeometriát használ. Egy sarokrádiusz kerekíti le az átmenetet az okafogyottá vált külső élszalag felé. Hogy a homlokél élszalagjai a nagy előtolás miatti nagy vágóerőket kibírják, minden WEDCO szerszám központi hűtést kap. Így az élek ott kapnak hűtést, ahol a forgácsolási hő keletkezik.

Megmunkálási körülmények között lett az éltartam növekedése és a megmunkálási idő – köszönhetően a megnövelt forgácsolási paramétereknek – a felére csökkentve. A WEDCO ezzel a szerszámkoncepcióval a technológia csúcsára került.

További információ:

A Wedco Tool Competence hivatalos weboldalán.