埃马克电化学公司关于整体叶盘精密电解加工工艺综述

埃马克电化学公司关于整体叶盘精密电解加工工艺综述—面向未来的技术

2014-10-22 来源：埃马克公司作者：-

　　整体叶盘的出现是为了满足市场的需求，与传统转子叶片和轮盘分离的装配式叶盘相比，由于减少了传统连接中的榫头，榫槽等装配零件，叶轮边缘负载降低，重量减轻高达30%，同时由于避免了榫头气流损失也即减少动力消耗，从而也提高气动效率并显著提高功率，有助于减少燃油消耗和废气排放。追溯其发展历史最初应用到高压压气机以及商用压气机末端上。是现代燃气涡轮发动机中最具创新和挑战的零部件。

　　市场需求情况-应对2020年需求的挑战

　　自从1960年以来航空业一直维持每年近5%的持续的年增长率，欧洲航空空客业乐观的预测下一个12年直到2019年的平均年增长率会保持不变，这也就意味着在2020年前将会有7200架新的飞机需求（客运以及货运）/也即13000亿欧元的市场份额。想要赢得这个巨大的市场份额，无论欧洲还是美国都必须全面投入新的技术革新来争取。

　　航空业需要达到的重点行动目标

　　 生产成本降低35％

　　 开发时间减少20％

　　 燃料消耗减少20％

　　 提高可靠性

　　 噪音水平减少10分贝

　　 减少20％的二氧化碳排放量

　　 减少80％的氮氧化物

　　 优化空域使用

　　 维护费用降低25％

　　 降低事故发生率

　　图2:世界人口每人公里数飞行预测

　　整体叶盘的生产及应用是显而易见的。这种趋势的主要缘由是来自民用需求。

　　面对激烈的市场竞争，独立并且经济的工艺是首选，特别是量身订制的缩短工艺路线路径的全套方案更需要优化以满足市场的需求。

整体叶盘主要制造技术

　　整体叶盘目前主要加工工艺

　　高效整体铣削

　　多轴联动数控精密电解: 由于整体刀具成本的显著降低，电解以及精密电解正在发展成为高温合金材料整体叶盘最佳的加工工艺

　　埃马克电化学有限公司最新开发的PO 900 BF精密多轴联动高频窄脉冲电解加工中心及全套交钥匙工艺-从整体叶盘毛坯的初成行叶片套料加工(大量去除材料初步选择性的实现叶片扭曲角度以及叶片轮廓)直到最终叶片型面成型完整的工艺链工件交钥匙解决方案。

　　1. 高效整体铣削

　　高效整体铣削技术是指在5或6轴加工中心加工上来进行叶片的粗加工和精加工。典型工艺是循环交错铣结合高效能的设备和高压力内部冷却进行粗切削，叶盘精加工最常见的做法是用球面铣刀点球铣，侧铣与条纹铣等。

　　2. 多轴联动数控精密电解: 由于整体刀具成本的显著降低，电解以及精密电解正在发展成为高温合金材料整体叶盘最佳的加工工艺

　　多轴联动数控精密电解加工技术综合了多轴联动计算机数控和精密电解加工(基于电化学阳极溶解的原理来去除金属材料)的加工两者技术特点，工具阴极无损耗，无宏观切削力，特别适宜加工压气机末端高温区高温合金或者钛合金的变截面扭曲叶片的高难度整体叶盘整体叶盘。

　　3. 精密电解加工–先进的整体叶盘加工工艺手段

　　精密电解加工工艺(PECM)是源自于普通电解加工(ECM)，在加工阴极与工件之间的加工间隙较与后者的主要特点是加工间隙很小。也因此可以达到良好的从阴极到工件复印效果。在这里需要强调的是，埃马克电化学公司开发了自己独立的阴极设计软件，此软件可以在精密电解工艺过程中对叶片的进排气R角以及相对型面区域进行自动补偿。另外，此工艺与传统的数控铣削工艺相比，乃至加工镍基合金材料的整体叶盘也不会产生任何阴极消耗。

　　由于工件与电极之间较窄的加工间隙，电解液的充分交换需要通过电极的振动才能完成，在振动过程中，在电极与工件接触最近的时候或者说振动幅最大时配给电流，此电流进行材料去除加工，显然整体的加工进给速度会降低，埃马克电化学有限公司最新开发的PO 900 BF精密多轴联动高频窄脉冲电解加工中心可以最终达到叶片型面轮廓精度≤0,06mm一般高温合金材料表面光洁度Ra ≤0,2 μｍ。