Fertigungsservice für Tiefbohr-Komponenten aus Superlegierungen

Kerntechnologien für tiefgebohrte Merkmale aus Superlegierungen

Tiefgebohrte Merkmale erfordern die gleichzeitige Kontrolle von Werkzeugdurchbiegung, Wärmeableitung und Geometrieverifizierung.

• Gun-Drilling und BTA-Ausbohren für Durchgangskerne mit einer Tiefe von über 500 mm

• 5-Achs-CNC-Bearbeitung für Einlass- und Auslass-Übergangsbereiche

• EDM-Bearbeitung zur Verfeinerung scharfer Innenradien

• 3D-Bohrungskartierung und Koordinatenprüfung zur Verfolgung der Austrittsposition und Abweichung

Präzise Vorrichtungen und simulationsgestützte Vorbearbeitung verhindern Verzug oder Drift in komplexen Strukturbauteilen.

In tiefgebohrten Komponenten verwendete Superlegierungen

Diese Legierungen werden aufgrund ihrer Beständigkeit unter thermischer Wechselbelastung, Druckschwankungen und korrosiver Exposition ausgewählt.

Fallstudie: CMSX-4-Turbinensegment mit tiefgekühltem Kern

Projekthintergrund

Ein Kunde aus der Luftfahrtindustrie benötigte ein 400 mm langes Turbinensegment aus CMSX-4 mit internen Kühlkernen von bis zu 12 mm Durchmesser und einer Tiefe von 22×D. Oberflächenrauheit Ra ≤ 0,5 μm, Konzentrizität ≤ ,008 mm. Es wurde eine Hybridmethode aus Tiefbohren und EDM-Nachbearbeitung angewendet.

Typische Modelle und Anwendungen von Tiefkern-Komponenten

Geometrie, Strömungswegdesign und thermischer Widerstand werden durch Simulation und Inspektion validiert.

Herausforderungen bei der Tiefkernbearbeitung

1. Konzentrizität unter 0,008 mm durch Wände mit über 400 mm Dicke

2. Übergangsqualität in Kernen mit mehrwinkligen Kreuzbohrungen

3. Thermische Durchbiegung bei CMSX und Rene während des Tiefbohrens

4. Umformschicht und Oberflächenintegrität in tiefen EDM-Kernpfaden

5. Materialspannungsabbau, der die Ebenheit des fertigen Teils nach der Bearbeitung beeinflusst

Lösungen für CNC- und EDM-bearbeitete Kernkomponenten

• Gun-Drilling mit 100 bar Kühlmittelzufuhr mit Kontrolle des Werkzeuglaufs

• 3+2-Achs-Ausbohren und Interpolation zum Verschmelzen von Einlass-Auslass-Passagen

• EDM-Polieren nach dem Bohren auf Ra ≤ 0,4 μm

• HIP und spannungsarmes Wärmebehandeln zur Eliminierung von Eigenspannungen

• KMG und Röntgenprüfung zur Validierung der Bohrungsalignment nach dem Prozess

Ergebnisse und Verifizierung

Fertigungsmethoden

Die Teile begannen als Vakuumgussteile oder Präzisionsschmiedeteile. Die Kerne wurden mit BTA-Systemen unter Live-Überwachung der Spindelrückmeldung gebohrt. Die Bohrtiefe überschritt 22×D mit einer Toleranz von ±0,01 mm über 300+ mm.

Präzisionsnachbearbeitung

Die Kerne wurden mittels EDM und Bürstenläppwerkzeugen verfeinert. Bohrungsrunder < 0,006 mm, Ra ≤ 0,4 μm. Grate an sich kreuzenden Passagen wurden durch orbitales Entgraten entfernt.

Nachbearbeitung

HIP wurde bei 1030 °C durchgeführt, gefolgt von Wärmebehandlung und Oberflächenpassivierung. TBC-Beschichtungen wurden selektiv für Turbinen- und Brennkammeranwendungen aufgebracht.

Inspektion

Die KMG-Inspektion bestätigte Bohrpfade, Durchmesser und Eintrittswinkel. Die Röntgenprüfung validierte den Freiraum an Kreuzungen. Das Rasterelektronenmikroskop (SEM) stellte sicher, dass die Umformschichten innerhalb der Spezifikation lagen.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

1. Welche Kerndurchmesser und -tiefen werden für Bauteile aus Superlegierungen unterstützt?

2. Können mehrere sich schneidende Kanäle in einem Arbeitsgang bearbeitet werden?

3. Wie stellen Sie die Bohrungsfluchtung über dickwandige Komponenten hinweg sicher?

4. Welche Materialien bieten die beste Leistung in Wärmetauscherkernen?

5. Welche zerstörungsfreien Prüfverfahren validieren die Genauigkeit und Integrität des Kerns?