Verbesserungen bei der Bearbeitung von Triebwerkslegierungen.

- Jul 12, 2020-

Verbesserungen bei der Bearbeitung von Triebwerkslegierungen mit selbstfahrender Rotationswerkzeugtechnik


Abstrakt

Ungefähr zwei Drittel aller produzierten Superlegierungen werden von der Luft- und Raumfahrtindustrie für die Herstellung von Strahltriebwerken und zugehörigen Komponenten verwendet, hauptsächlich im heißen Bereich von Flugzeugtriebwerken und Turbinen an Land. Das verbleibende Drittel des Superlegierungsverbrauchs wird von der chemischen, medizinischen und strukturellen Industrie in Anwendungen verwendet, die Hochtemperatureigenschaften und / oder außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit erfordern. Die Fähigkeit, hohe mechanische und chemische Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen beizubehalten, macht Superlegierungen zu idealen Materialien für den Einsatz in rotierenden und stationären Bauteilen am heißen Ende von Strahltriebwerken. Diese Werkstoffe sowie strukturelle Keramik- und gehärtete Stähle stellen die Schneidwerkzeugmaterialien während der Bearbeitung vor große Herausforderungen und werden daher als schwer zu schneiden bezeichnet. Der grundlegende Unterschied zwischen Rotationsschneiden und herkömmlichem Schneiden ist die Bewegung der Schneidkante zusätzlich zu den Hauptschneid- und Vorschubbewegungen.

Bei selbstfahrenden rotierenden Werkzeugen (SPRT) werden runde Einsätze verwendet, die sich aufgrund der von der Schneidkraft beeinflussten Antriebsbewegung kontinuierlich um ihre Achse drehen. Dadurch wird die Wirkung von Wärmeenergie entlang der gesamten Kante minimiert und eine übermäßige Erwärmung eines bestimmten Teils der Kante einfügen. Zu den Hauptvorteilen von SPRT gehören eine hundertfache Verlängerung der Werkzeuglebensdauer, eine niedrigere Schneidetemperatur, eine höhere Zerspanungsrate, die Erzeugung feiner Oberflächen aufgrund der kreisförmigen Schneidkante und eine verbesserte Bearbeitbarkeit von schwer zu schneidenden Materialien wie Nickel und Titan Basislegierungen. Bei der Bearbeitung von Superlegierungen für die Luft- und Raumfahrt, insbesondere von Titanlegierungen, kann ein extrem geringer Flankenverschleiß erzielt werden, selbst bei Bedingungen höherer Geschwindigkeit mit sehr vernachlässigbarer oder keiner Auswirkung auf die bearbeiteten Oberflächen. Dieses Papier bietet einen Überblick über die Entwicklungen bei rotierenden Werkzeugen, die Prinzipien des rotierenden Schneidens, die Struktur und das Design von SPRT, Faktoren, die die Lebensdauer des rotierenden Werkzeugs beeinflussen, und detaillierte Informationen zu praktischen Bearbeitungsdaten sowie eine Analyse der Werkzeugversagensmodi und Werkzeugverschleißmechanismen im Vergleich zu konventioneller (festes Werkzeug) Bearbeitungstechnik.