线切割放电加工助你飞得更高-航空制造技术.PDF

产品聚焦 NEW PRODUCTS 线切割放电加工助你飞得更高 Flying High with WEDM 伯 明 翰 大 学 David Apsinwall　Leung Soo　Mohannad Antar 罗尔斯·罗伊斯公司 Dean Jones GF 阿奇夏米尔集团 Roberto Perez 航空发动机制造商必须通过设计 有材料或微观结构的变化。放电脉冲 更高燃烧效率、更轻的材料或更灵活快 的控制特别是脉冲的持续时间和频率 速的零件加工技术来保持其竞争力和 是达到最小损伤的关键因素。简单地 降低成本。新的 EDM 加工技术为未 讲，较短的放电脉冲会降低对工件的热 来航空发动机制造提供了极大的潜力。 损伤。在粗加工时，通常脉冲的峰值电 至今，Rolls-Royce 和其他世界上主要的 流为 400A，小于 2µs 的持续时间，精 制造商对 EDM 加工的理解主要集中在 加工时脉冲持续时间为 50~500ns 来达 使用传统的电火花成形 / 钻孔工艺来 到最小损伤。市场上只有少数几个机 图1 阿奇夏米尔Robofil 240 CC 加工涡轮叶片上的冷却孔和喷管导向 床制造商有这种能力，GF 阿奇夏米尔 隔片上的密封槽。有证据证明，尽管线 集团的 Clean Cut (CC) 技术可以满足这 切割加工（WEDM）已经改进放电电源， 种需求，并且 Birmingham 大学的研究已 使用镀锌线，具有更有效的控制和监控 经证明了这点。 能力，强大的专家加工工艺，抗电解作 Birmingham 大 学 机 械 工 程 学 用的工艺和 24 小时运行的可靠性，过 院的加工研究组是英国 EDM 研发 去的 10~15 年里 EDM 技术极大的发展 的主要机构，在 EDM 技术研究领域 并没有应用到该领域。 已有 40 年的历史，拥有最先进的，可 一般认为 EDM 加工比其他传统 使用 20 µm 切割丝的 Agie Vertex 线 的加工技术慢，而且会因为变质层、细 切割机床和 Agie Compact 1 电火花机 图2 GF航空发动机压缩机圆盘带树型和锲 型叶片安装槽 微裂纹、残余应力和微观结构硬度的 床，两台都在温度受控的房间里，还有 变化而影响工件的刚性。对抗疲劳性 Charmilles Robofil 200 线切割机床和刚 接受的工件刚性，特别是抗疲劳性 能影响的结果，就可以理解在以乘客 安装的 Robofil 240 CC 机床（见图 1）。 能。用持续的剪切来去除材料的工 安全第一的行业里会关注其危险性。 目前研究的重点是 UoB/Rolls-Royce/ 艺会在加工表面产生残余应力，靠融 不幸的是这种六七十年代对 EDM 的 GF 阿奇夏米尔集团三家合作的项目， 化和气化而在工件和电极之间没有 理解仍出现在许多书籍上，而且放电 在加工 Udimet 720 超级合金和 Ti-6Al- 物理接触的 EDM 加工没有该现象。 能量和应用方式的不同从某种程度上 2Sn-4Zr-6Mo 钛合金时达到最小损伤。 理想的 EDM 加工的工件表面最好有 会造成这种结果，但是使用合适的方 该项目的目标是对使用 WEDM 加工 残余应力而不是张力，但是现在可实 式可以把对工件的损伤降到最低。而 涡轮机和压缩机圆盘叶片根槽上的孔 现的最好的结果是中性应力。 且，使用专业的电极和切割丝，可以改 进行评估。图 2 显示了大多数民用和 从表面粗糙度来看，WEDM 加 变放电表面以加强耐磨