A vízsugaras vágás, mely a sugárhajtóművek gyártásában eddig még nem használt technológia, forradalmasítja a repülőgépipart, lehetővé téve a gyorsabb és pontosabb gyártást. A légi közlekedés területén folyamatos innovációra és fejlesztésre van szükség annak érdekében, hogy a repülőgépek működése hatékonyabban és környezetbarát módon történjen. A sugárhajtóművek egyik kulcsfontosságú része a turbina, amelynek gyártása hosszú és bonyolult folyamat.
Új utakon a sugárhajtómű-gyártók
A huzalos szikraforgá
csolás hosszú ideje használt technológia a sugárhajtóművek turbináinak gyártásában, mivel ez a technika lehetővé teszi a keskeny vágások létrehozását a precíz és összetett formákhoz. Más oldalról nézve viszont a huzalos szikraforgácsolás időigényes gyártási folyamat: mind a beállítási, mind a feldolgozás idő tekintetében. Emellett ez egy olyan termikus gyártási folyamat, amely befolyásolja az anyag tulajdonságait. Az új és innovatív vízsugaras vágás azonban megoldást jelenthet az olyan kihívásokra is, mint az elhúzódó gyártás és a termikus hatások.
A huzalos szikraforgácsolástól a vizes vágásig
A sugárhajtóművek turbináinak gyártása időigényes folyamat, amely rendkívüli pontosságot igényel. Mivel a huzalos szikraforgácsolás meglehetősen lassú megmunkálási technológiaként ismert, ezért a gyártásban érintettek folyamatosan keresték az alternatív megoldásokat.
Az egyik nemzetközi, sugárhajtóművek beszállításával foglalkozó vállalat hosszan kutatta, hogyan csökkenthetné a turbina alkatrészek gyártási idejét úgy, hogy az amúgy is lassú és nehézkes huzalos szikraforgácsolást más megmunkálási technológiákkal helyettesítené.
A kihívást az jelentette, hogy olyan technológiát találjanak, amely megfelel a szigorú követelményeknek. A sugárhajtású turbina csepp alakú kontúrjai öttengelyes megmunkálást igényelnek és egyúttal nagyon keskeny vágást a kis kontúrok, éles sarkok, kis tűrések kezeléséhez, mindezt finom vágási felülettel.
Kezdetben az olyan termikus vágási technológiákat tesztelték, mint a lézer és a fiber lézervágás. Azonban ezeknél túlságosan nagy volt a hőterhelés anyagra gyakorolt hatása, ezért a lézeres vágást elvetették. Következő lépésként a vízsugaras vágás technológiáját vizsgálták. A vízsugaras vágás hidegvágási eljárás, így a hőhatás által érintett zónák elkerülhetőek, és a vágási felület szatén sima lesz. Ezzel a turbinagyártás szigorú követelményrendszerének egy része máris teljesítve. Azonban a hagyományos vízsugaras vágás nehezen volt alkalmazható. Ekkor kezdték el tesztelni a Water Jet Sweden, WJS, újonnan piacra kerülő vízsugaras vágógépét, a Five-X Ultrat.
WJS Five-X: vízsugaras vágógép sugárhajtóművekre hangolva
A WJS Five- X széria gépeit elsősorban olyan high-tech iparágak használják, mint a védelmi ipar, az űripar, a repülőgépipar és az energiaipar, ahol nagy pontosságú vágási feladatokra van szükség. Rendkívül stabil kialakítása, valamint legmodernebb fejlesztései lehetővé teszik a 3D-s komponensek ismételt, nagy pontosságú, szabad formájú vágását. Még az olyan anyagok is, mint például a keményacél, titán, kevlár és a szénszál, könnyen és pontosan vágható a FiveX Ultraval.
A svéd WJS, a FiveX Ultra bevezetése után elkezdett dolgozni egy új megmunkálási megoldáson, amely kifejezetten a sugárhajtóművek turbináinak előállításához illeszkedik.
A WJS FiveX Ultra-t FAWJ abrazív mikrovágó fejjel egészítették ki, melynek keskeny vízvágó sugarával kellően éles vágás végezhető. (A FAWJ a Fine Abrasive Water Jet (mikro vízsugár, finecut) rövidítése, és egy egyedülálló és világszínvonalú vágási eljárás, amelyet 2008-ban indított el a Water Jet Sweden.) Az abrazív mikrovágófej keskeny vízvágó sugara kellően éles sarkokat tudott vágni, de a vízsugaras vágásra jellemző, enyhén kúp alakú vágó sugár beállítására volt szükség. A TVL funkciót (kúpos szögszabályozás, változtatható fordulatszám és késleltetés kompenzáció) finomhangolták, hogy végül elérjék a jóváhagyott vágási profilt.
A FiveX Ultra FAWJ abrazív mikrovágófejjel egyedülálló technológia a vízsugaras vágásban.
A kihívások ezzel még nem értek véget a WJS vízsugaras vágógépe számára
Újabb kihívást jelentett a munkafolyamatban az a tény, hogy nem lehetett közvetlen méréseket végezni az alkatrészeken. Ezért a kontúrpontosság ellenőrzésére kontúrtérképet használtak. Kis lépésekben történt a folyamat optimalizálása, hogy végül helyes és pontos profilt kapjanak.
„Kidolgoztunk egy eljárást a turbinagyártás vágási paramétereinek optimalizálására: az új 3D-s vízsugaras vágógépünk és a FAWJ abrazív mikrovágó fejünk egyedülálló kombinációját használva.” – emlékezett vissza a tesztelésre a Water Jet Sweden társalapítója és műszaki igazgatója, Tony Ryd.
A paraméterek finomhangolása a sugárhajtóművek turbináinak vízsugaras technológiával történő gyártásához a Water Jet Sweden Demo Centerben, Ronnebyben, Svédországban.
Ez a fejlesztés nemcsak a vágási időt javította, hanem a beállítási időt is minimalizálta. Az időigényes rögzítések megfogó elemekkel való kiváltása, valamint egy új automatikus kalibráló eszköz révén csökkenthető volt a betöltéstől a gyártás megkezdéséig eltelt idő, ezzel a teljes gyártási folyamatban jelentős időmegtakarítást értek el.
„Azok a turbinagyártók, akik időt és költséget szeretnének megtakarítani, most új perspektívát láthatnak a Water Jet Sweden által kínált vízsugaras technológiában. Ez az innovatív megoldás hatékonyabbá teszi a sugárhajtóművek gyártását, hozzájárulva ezzel az iparág fejlődéséhez és a repülésbiztonság növeléséhez.” – tette hozzá Tony Ryd.