Оптимизация вольфрамовых электродов для высокоточных авиационных применений

Использование вольфрамо-меди в электродах погружного EDM

Размерно далекий от вольфрамовой проволоки с диаметром 0,0010 дюйма (0,025 мм) — использование вольфрама для электродов погружного EDM. Принимая обратную форму, электроды погружного EDM должны быть размерно робастными, но также механически обрабатываемыми с очень тонкими особенностями — иногда такими же тонкими, как сама тонкая проволока. С возможностью производить детали в безчисленных формах, используя процесс погружного EDM, Metal Cutting был обращен клиентом с трудным применением для авиации, требующим как высокого объема, так и тонких особенностей.

Разработка способа использования керамики для уплотнительного кольца

Клиенту было поручено сделать новый вид уплотнительного кольца для замены традиционных сотовых колец, используемых на реактивных двигателях. Высокая производительность этого нового уплотнительного кольца должна была быть достигнута за счет использования керамики как уплотнительного материала. Вызов заключался в том, как добраться туда — конкретно, как получить керамику в форму очень больших круговых колец.

Керамика известна своими удивительными свойствами износостойкости и высокотемпературной стойкости. Однако она также известна как хрупкая и легко щепляющаяся. Так что, чтобы заработать новому уплотнительному кольцу клиента, керамике нужна была субстратная основа, чтобы удерживать её на месте и обеспечивать фундамент и прочность, которые ей нужны, против наличия просто чистого керамического кольца. Идея пришла использовать ребра (fins), очень распространенную особенность дизайна реактивных двигателей; однако в этом случае ребра были чисто для целей адгезии, с керамикой, текущей в пространства между ребрами.

Решение производственного вызова с вольфрамом-медью

Конечно, проектирование конкретного вида керамики для её служебного назначения и течение её в ребра было своим вызовом. Но для цели тех из нас в металл-бизнесе, наш вызов был сделать ребра — и не просто несколько их, а тысячи и тысячи идентичных ребер, которые нужно было сделать сегментами и соответствовать различным убывающим окружностям, требуемым для этого применения. Как было возможно механически обработать эти высокие и тонкие ребра с глубокими каналами, разделяющими их лишь на долю миллиметра?

Решением было сделать ребра, используя электроды погружного EDM. Эти электроды делаются, используя очень точные соотношения равномерно распределенного и идеально однородного вольфрамо-меди. Однако нормальное производство не требует этого нового применения более высокого уровня последовательности порошка и распределения, а также необходимой однородной плотности по всему блоку электрода. Кроме того, электроды для этого применения были очень большими и каждый должен был идеально сопрягаться с примыкающими.

Обеспечение правильного фундамента для EDM

(Спойлер: возможно, вы захотите прекратить чтение, если у вас страх полета или страх стоматолога.)

Представьте, вы летите в реактивном самолете и с вашего места у вас прямой вид прямо в один из двигателей. Конечно, вы надеетесь, что маленькие кусочки металла не будут выброшены изнутри двигателя!

Что это имеет к CuW, используемым в электродах погружного EDM для отрезки ребер для керамических уплотнительных колец? Есть домино-эффект в том, что если первичный материал EDM-электрода имел крупные, несмешанные куски металла или необнаруженные пустоты, результирующий узор ребер бы имел пробелы и отсутствовал бы дизайнерские особенности, необходимые для поддержки и фиксации керамики. Именно поэтому так близкое внимание нужно было уделить последовательности, распределению и однородности CuW, используемого в этом применении.

Это немного как стоматология и установка коронки. Неважно, насколько хорошо коронка выглядит, если базовая работа не была сделана правильно — если коронка и база не были сформированы правильно, не было использовано достаточно клея или были пробелы в уплотнении коронки — то способность использовать зуб многократно будет скомпрометирована. Подобно этому, целостность уплотнительного кольца и окружающей его керамики началась с этого фундамента, который был создан EDM-процессом, опиравшимся на идеальный исходный материал.