Технологии ECM группы EMAG: инновационный процесс в области авиационного двигателестроения уже практически не может обходиться без электрох

18.06.2014 - Oliver Hagenlocher


Лишь в немногих отраслях промышленности давление на технологов со стороны разработчиков столь же велико, как в авиационном двигателестроении, поскольку законодательные органы все сильнее ужесточают предписания по допустимой эмиссии CO2 при эксплуатации самолетов. Одновременно с этим, в последующие десятилетия ожидается быстрый рост рынка авиаперевозок. В результате, в центре внимания  авиаконструкторов находятся, в первую очередь, авиационные двигатели - при сокращении расхода топлива они должны обеспечивать более высокую мощность двигателя. Очевидно, что это оказывает существенное влияние на конструктивные элементы двигателя. Все чаще применяются сплавы с исключительными свойствами, например, никелевые сплавы, рассчитанные на высокие нагрузки. В этой связи встает вопрос точной, быстрой и надежной обработки этих материалов. Специалисты EMAG дают эффективный ответ на этот вопрос, предлагая использовать технологию ECM – электрохимической обработки. Традиционная механическая обработка при этом пользуется все меньшим спросом. Установки для ECM/PECM обработки группы EMAG открывают новые возможности в области производства авиационных двигателей.

В авиационном двигателестроении имеется очень важная зависимость: чем выше температура в двигателе, тем эффективней его работа. Самолет расходует на одном и том же расстоянии меньше горючего, а максимальная дальность полета увеличивается. Легко представить себе, что это означает для материалов, из которых изготовлены внутренние компоненты авиационных турбин. Повышенные температуры вынуждает разработчиков применять экстремально стойкие материалы, которые лучше выдерживают такую термическую нагрузку. Но это еще не все сложности, поджидающие на этом пути – одновременно с тем, многие узлы становятся все более сложными, а их обработка должна выполняться с прецизионной точностью. Только так можно, в конце концов, добиться достижения тех амбициозных целей, которые были сформулированы в данной отрасли уже более десяти лет назад: 20-процентное снижение выбросов CO2 и расхода топлива.

Прекрасный выбор для двигателестроения
Разумеется, эта технология уже достаточно давно применяется, например, в автомобильной промышленности. В авиастроении ее внедрение связано с важными последствиями – ведь отрасль в настоящее время стоит на распутье. По оценке специалистов в ближайшие двадцать лет объем воздушных перевозок будет увеличиваться на пять процентов в год. По прогнозам компании Airbus, для этого потребуется 7600 новых самолетов каждые десять лет. В таких условиях очевидно: чтобы завоевать новые рынки, производителям двигателей необходимо непрерывно совершенствовать свою продукцию. Новые двигатели стоят на первом месте в повестке дня.

Так какие же технологические решения можно будет использовать для эффективного производства  новых, еще более совершенных компонентов? Технологии ECM и PECM (прецизионная электрохимическая обработка) компании EMAG представляют собой прекрасный выбор, несмотря на то, что они, может быть, пока еще не известны абсолютно всем разработчикам и конструкторам. Эти технологии актуальны, когда речь идет об изготовлении сложных компонентов из труднообрабатываемых  материалов. При этом следует отметить, что высокопрочные сплавы и подобные материалы обрабатываются практически без износа инструмента с достижением максимального качества обработки поверхностей – без заусенцев и изменения структуры материала. Традиционная же механическая обработка влечет за собой целый ряд проблем. Высокие температуры, часто имеющие место при традиционных способах обработки, оказывают негативное воздействие на структуру материала ответственных деталей двигателей; время стойкости инструмента при обработке высокопрочных материалов невелико; а высокие скорости подачи, необходимые для повышения рентабельности, делают обработку деталей с филигранной формой весьма затруднительной. Неудивительно, что именно технология ECM пользуется в настоящее время повышенным спросом в двигателестроении. С тех пор, как в 2009 году компания EMAG стала предлагать на рынке эту технологию своим заказчикам, двигателестроителям было поставлено уже несколько станков. С их помощью выполняется высокоточная и быстрая обработка таких важнейших деталей двигателя, как моноколеса (блиски), диски и отдельные лопатки турбин из никелевых сплавов.

Компания EMAG целенаправленно усовершенствовала технологию ECM
Процесс электрохимической обработки обеспечивает чрезвычайно мягкое снятие припуска. Заготовка является анодом, а инструмент катодом. Между ними протекает раствор электролита, и от заготовки отделяются ионы металла. Форма катода, т. е. инструмента с активными токоведущими участками, выбирается при этом таким образом, чтобы снятие припуска с заготовки приводило к получению желаемого контура детали. Профили, кольцевые каналы, пазы или углубления образуются бесконтактно и с высокой точностью. Износ инструмента практически отсутствует. Разработав  технологию PECM, специалисты компании EMAG целенаправленно усовершенствовали данный технологический процесс: с одной стороны, зазор, через который протекает раствор электролита, очень узкий. С другой стороны, подача  электролита оптимизируется благодаря механическим колебаниям катода. За счет этого обеспечивается особенно эффективное и точное снятие припуска. Открываемые данной технологией возможности, можно видеть на примере изготовления блисков авиационных двигателей. Для обработки этих деталей специалисты компании EMAG разработали установку ECM, оборудованную 11 позициями электрохимической обработки. Прошивка, формирование фасонных поверхностей и радиусов скругления, полировка – четыре процесса обработки реализованы на одной производственной установке. При скорости подачи 5 миллиметров в минуту высокопрочный материал Inconel обрабатывается без термического воздействия на заготовку и без образования заусенцев. Допуски составляют от 0,1 до 0,3 мм. Срок стойкости оснастки для ECM-обработки очень высокий, поэтому, по сравнению с традиционной механической обработкой, производственные расходы на инструмент при новом технологическом процессе значительно ниже.

Проверка осуществимости в лаборатории
Специалисты EMAG ECM из города Гайлдорф, недалеко от Швебиш Халля (Gaildorf / Schwäbisch Hall) предлагают в связи с данной технологией комплексные и всеобъемлющие услуги на всем протяжении технологической цепочки. Они также считают себя партнерами своих заказчиков во всех аспектах, касающихся технологических разработок. В техническом центре EMAG ECM имеется современная лаборатория, позволяющая проводить экспериментальную обработку и предварительные исследования на однокоординатных и многокоординатных обрабатывающих установках. Кроме того, в распоряжении специалистов имеется различная измерительная техника (измерение шероховатости, контуров, размеров).
Определяется не только общая реализуемость, но и рентабельность выбранного метода обработки в отношении определенной детали или узла и его материала. После проведения исследований заказчику становятся  известны реальные данные по достижимым значениям соответствующих допусков и времени цикла при обработке детали.

Как раз для производителей авиационных двигателей большое значение имеют общие принципы, которых придерживаются южно-немецких машиностроители. С самого начала они делают ставку на очень тесное сотрудничество с заказчиком, технология должна прочно внедряться в производство. Это может, например, означать, что заказчики будут проходить обучение для того, чтобы они могли в зависимости от своих потребностей сами проектировать и конструировать инструменты (катоды) и оснастку.

Сотрудничество с Рейнско-Вестфальским техническим университетом города Aахен (RWTH Aachen)
О высоких технологических требованиях, предъявляемых специалистами EMAG ECM, не в последнюю очередь свидетельствует научное сотрудничество с лабораторией станкостроения университета RWTH Aachen. Здесь проводится экспериментальное изучение возможности электромеханической обработки материалов или моделирование с целью улучшения компоновки катодов. В качестве конечной цели поставлена комплексная оптимизация. Таким образом, технология постоянно совершенствуется, как того требует применение новых материалов и форм деталей.

Крупносерийное производство, материалы высокой твердости, точные результаты обработки без воздействия на структуру материала, высочайшее качество поверхности – на этом фоне для станкостроителей EMAG и их технологий возникают превосходные шансы на рынке двигателестроения. Они предлагают на рынке модульные концепции обрабатывающих установок, которые можно быстро адаптировать в соответствии с требованиями заказчиков по изготовлению какой-либо определенной детали. Кроме того, в распоряжении заказчиков находится весь богатый опыт компании EMAG в области разработки и производства традиционных металлорежущих станков. При этом в конструкцию вводятся такие важные инновации, как станина станка из синтетического гранита Mineralit, интеллектуальные программные и аппаратные интерфейсы и высокоэффективные решения в области автоматизации. Таким образом,  опыт и знания специалистов  предприятия EMAG ECM позволяют создавать решения по (P)ECM-обработке «под ключ», точно рассчитанные на потребности заказчика. Станкостроители убеждены: при внедрении многочисленных инноваций в производстве авиационных двигателей без этой технологии сегодня обойтись уже невозможно, и наблюдаемый бурный рост интереса к технологии ECM является ярким тому подтверждением.

Контактное лицо

Oliver Hagenlocher

Press and publishers

Телефон: +49 7162 17-267
Факс: +49 7162 17-199
E-mail: communications@emag.com

Рисунки