對於航空發動機製造商來說,選擇什麼樣的加工解決方案可以高效且精準的生產出這一新型高能效發動機零部件呢?埃馬克電化學加工(ECM)和精密電化學加工(PECM)技術可以說是最佳選擇,儘管目前許多開發人員和設計工程師還沒有認識到這一點。但採用該技術對那些高強度合金和類似材料加工生產出的複雜零部件,不僅使加工刀具(這裡是指陰極消耗基本可以忽略不計)達到了最小磨損度,而且加工出的部件表面具有了更為卓越的品質,如無毛刺、無微觀結構變化(材料晶間結構)等。相比之下,切削工藝則會產生很多的問題,如所產生的溫度對材料的微觀結構造成負面影響;應用於高強度材料機械加工的刀具壽命短;高進給率機械加工工藝雖然經濟高效,但無法進行精密幾何形狀的加工等等。這些問題都無疑間接地推動了航空發動機製造業對 ECM 技術需求的不斷增加。自2009年,埃馬克開始研究該技術以來,已為航空發動機製造商提供了大量的設備和技術,並主要應用於飛機發動機核心零部件的生產和製造,例如高溫鎳基合金材料製造高精度整體葉盤、帶燕尾槽盤以及單個葉片。
埃馬克電化學工具機加工航空零部件:
(來源:騰訊視頻)
堅持創新,埃馬克研發出更為精密的 PECM 技術
ECM 工藝可以確保材料很好的被去除。加工時,工件作為陽極,刀具作為陰極,在這兩種電極流動之間電解液可以溶解工件上的金屬離子。陰極形面與工件相匹配,發生電荷交換,陽極工件被溶解,從而確保去除工件上所需部件的形狀。不同的工件輪廓、環形通道、直槽以及環形槽都無需接觸工件即可形成,且精度高,刀具磨損小。同時,埃馬克對 ECM 技術進一步技術優化,研發出更為精密的 PECM 技術。在 PECM 技術工藝過程中,被加工工件與陰極之間的加工間隙非常小,為了使電解液在這樣小的加工間隙下實現充分的交換,該工藝主要是通過機械振蕩來優化電解液的流動,從而確保對材料進行有效、精微成型去除。如目前採用 PECM 進行整體葉盤的加工製造,便充分體現了精密電化學加工的技術優越性。
對於渦輪葉盤 DISC 的機械加工,埃馬克的專家們研發出一套配有11個工位集鑽孔、油孔輪廓加工、油口倒角成型加工以及拋光作業於一體的 ECM 加工系統。該加工系統中,高溫合金材料以每分鐘5毫米的進給速度進行深孔鑽孔加工,且無毛刺或無任何熱應力影響,加工公差在0.1~0.3毫米之間。與切削工藝相比,ECM 工藝的刀具(電極)使用壽命更長,有效降低了刀具生產成本。