ONA ha effettuato uno studio per analizzare il processo di elettroerosione a filo (WEDM) come alternativa alla lavorazione convenzionale (brocciatura) delle scanalature dei dischi delle turbine per il settore aeronautico

ONA ha effettuato uno studio per analizzare il processo di elettroerosione a filo (WEDM) come alternativa alla lavorazione convenzionale (brocciatura) delle scanalature dei dischi delle turbine per il settore aeronautico

\ Caso di studio di produzione di scanalature per disco per turbina tramite elettroerosione

\ Essere leader nel settore dell’elettroerosione può essere possibile solo se c’è un continuo lavoro di ricerca di nuove tecnologie e applicazioni per dare soluzioni avanzate adatte alle esigenze dei clienti. ONA è un chiaro esempio di azienda orientata all’innovazione. I suoi 65 anni di esperienza nella fornitura di tecnologie migliorate per l’elettroerosione lo garantiscono. In accordo con questa filosofia, l’azienda basca ha realizzato uno studio per analizzare il processo di elettroerosione a filo (WEDM) come alternativa alla lavorazione convenzionale (brocciatura) delle scanalature dei dischi delle turbine per il settore aeronautico. In effetti, l’elettroerosione a filo delle scanalature dei dischi delle turbine in futuro potrebbe diventare una valida opzione industriale alternativa alla brocciatura.
Microagujeros

\ Ipotesi e metodo

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Nella sua ricerca, ONA ha confrontato il processo di elettroerosione con i processi di lavorazione più tradizionali come la brocciatura e la fresatura. Come punti chiave della ricerca, ONA confronta parametri quali l’integrità della superficie, la precisione e i tempi di lavorazione richiesti per le fessure di inserimento delle palette.

  • Per il test è stato tagliato un disco turbina con le seguenti caratteristiche:
  • Materiale: Inconel 718.
  • Diametro esterno: 350 mm.
  • 28 scanalature.
  • Scanalature del disco della turbina con un angolo di 30 gradi.
  • 82 mm di spessore.
  • Tolleranza del profilo 0,01 mm.
  • Tolleranza di posizionamento angolare radiale 0,08 mm.

Lo scopo della ricerca è quello di tagliare con la tecnologia dell’elettroerosione a filo i denti dell’abete per soddisfare i requisiti di tolleranza e quindi analizzare le seguenti informazioni:

  • Tempo di sgrossatura per un profilo completo.
  • Tempo di rifinitura per un profilo completo.
  • Tempo di erosione totale di un profilo completo.
  • Tempo totale per la sgrossatura del disco della turbina (incluso il tempo di preparazione).
  • Tempo totale per la rifinitura del disco della turbina (incluso il tempo di preparazione).
  • Tempo totale di lavorazione (incluso il tempo di configurazione).
  • Capacità di asportazione del materiale MMR (mm² / min).
  • Spessore dello strato di materiale fuso.

\ Configurazione e condizioni di lavorazione EDM

L’analisi viene eseguita utilizzando la tecnologia ONA standard per la lega di nichel, una tavola rotante a 2 assi e due diverse condizioni di pulizia. Da un lato, buone condizioni di lavaggio (ugelli chiusi) e, dall’altro, peggiori condizioni di pulizia (ugelli aperti). Inoltre, per il taglio di sgrossatura viene utilizzato un filo rivestito da 0,25.

Questi due scenari scelti per lo studio (ugelli aperti e chiusi) permettono di effettuare diversi test per valutare al meglio il tempo di erosione, in quanto questo dipende in gran parte dalle condizioni di pulizia. A volte le caratteristiche geometriche dei dischi della turbina impediscono l’uso dell’elettroerosione a ugelli chiusi.

Questi modelli sono particolarmente utili per la fabbricazione di stampi di grandi dimensioni con cavità diverse, che è la specialità della Concours Mold.

\ Risultati della ricerca

In seguito ai test, i risultati hanno dimostrato che con la tecnologia dell’elettroerosione a filo è possibile ottenere uno spessore dello strato fuso nell’intervallo di micron richiesto (circa 5 µm) e con sufficiente precisione nelle scanalature di inserimento delle palette entro la tolleranza di 0,01 mm. Questi risultati sono stati ottenuti dopo un passaggio di sgrossatura e due passaggi di finitura (strategia a 3 tagli).

In condizioni di pulizia peggiori (ugelli aperti) la capacità di asportazione del materiale per la sgrossatura è di 110 mm² / min. Infatti, per la strategia utilizzata nella ricerca (una passata di sgrossatura e due passate di finitura), la capacità di asportazione del materiale è di 60 mm² / min.

D’altra parte, in buone condizioni di pulizia (ugelli chiusi), si osserva un significativo miglioramento della capacità di asportazione del materiale. Per la sola sgrossatura, raggiunge più di 400 mm² / min.

\ Commenti in base ai risultati ottenuti

La maggior parte dei dischi della turbina hanno profili angolari tra i 5 e i 30 gradi. La funzione di taglio conico della macchina per elettroerosione a filo ONA raggiunge buoni risultati in termini di precisione geometrica per profili inferiori a 10 gradi. Per angoli più ampi si consiglia una tavola rotante a due assi.

Per ottenere la rimozione del materiale desiderato e migliorare i tempi di lavorazione, è essenziale pulire il dielettrico nell’area di erosione. Tenere chiusi la maggior parte degli ugelli del profilo è essenziale. Per i dischi a turbina di diametro inferiore (quando gli ugelli interferiscono con il dispositivo di serraggio) si raccomanda l’uso di ugelli speciali.

Infine, si raccomanda anche l’uso di fili rivestiti per ridurre il processo di elettroerosione a filo, soprattutto nei tagli di sgrossatura.

\ Conclusioni

Possiamo concludere, dopo questa ricerca, che l’elettroerosione a filo dei profili dei dischi per turbina è un’alternativa molto valida per competere con la brocciatura come soluzione industriale nel settore aeronautico. I generatori di ultima generazione, sempre più potenti, e i controlli numerici più avanzati, permettono di ottimizzare i tempi di lavorazione e di ridurre lo spessore dello strato bianco. Inoltre, forniscono un’ottima precisione geometrica.

Nello studio condotto da ONA (strategia a 3 tagli), la lavorazione delle scanalature del disco della turbina soddisfa le tolleranze geometriche ottenendo uno strato bianco inferiore a 5 μm. Inoltre, si ottengono informazioni preziose sulla capacità di asportazione del materiale e sul tempo di lavorazione.

È vero che il conseguimento della certificazione dell’intero processo di elettroerosione, secondo gli standard aeronautici, può essere lungo e costoso. Per questo motivo, ONA conclude che l’opzione migliore è quella di combinare l’elettroerosione a filo per la sgrossatura, perché è più economica e più veloce, con la brocciatura per la finitura finale. In questo modo non è necessaria una nuova certificazione del processo.

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