Funkenerosion (EDM) von Turbinenlaufrädern für Industriekompressoren

Zwei der Stärken von ONA in der Herstellung von Turbinenkomponenten beruhen auf unserem Fachwissen in der Funkenerosion (EDM) von hochkomplexen Teilen sowie auf unserer über 25-jährigen Erfahrung in der Bereitstellung von schlüsselfertigen Lösungen für die Turbinenindustrie.

Diese Marktführerschaft und das Fachwissen haben dazu geführt, dass eines der führenden Unternehmen in der Herstellung von Pumpen und Ventilen ONA die Entwicklung der Turbinenlaufräder für seine Rotationsmaschinen anvertraut hat.

Das Erodieren ist die effizienteste und praktikabelste Option für die Bearbeitung von Teilen mit komplizierten Geometrien, wie z. B. die Hohlräume von Laufrädern. Dies liegt daran, dass die Erodiertechnik die Schwierigkeiten überwindet, die andere herkömmliche Verfahren wie das Fräsen mit sich bringen, bei dem es häufig zu hohen Werkzeugbruchraten kommt oder, insbesondere bei geschlossenen oder komplexen Geometrien wie Laufrädern, die Fräswerkzeuge nicht alle zu bearbeitenden Bereiche erreichen können.

Die Funkenerosion ist zwar die praktikabelste Methode, um eine optimale Erosions- und Bearbeitungslösung zu finden, stellt aber auch eine große Herausforderung dar: Beim Funkenerodieren müssen mehrere komplizierte Faktoren berücksichtigt werden, wie z. B. die Ausführung und die Anzahl der erforderlichen Elektroden, ihre Flugbahn, der Grad der Abnutzung usw., deren Berechnung und Definition sorgfältig geprüft werden muss.

Um diese Herausforderungen zu meistern, hat unser Ingenieurteam eine "schlüsselfertige Lösung" entwickelt, die alle vom Kunden vorgegebenen Anforderungen erfüllt. Zu diesem Zweck untersuchte und bewertete es den spezifischen Fall im Detail und entwickelte erfolgreich die maßgeschneiderte Anwendung für die Bearbeitung der Laufräder, dem "Herz" der Turbinen, die von unserem Kunden für die Stromerzeugung, das Pumpen und den Transport von Flüssigkeiten in industriellen Kompressoren eingesetzt werden.

Wie wir das geschafft haben

Auf der Grundlage der vom Kunden zur Verfügung gestellten Zeichnungen und der geäußerten Bedürfnisse bewertete das ONA-Team die Eignung der Senkerodiertechnik für die Bearbeitung geometrisch komplizierter Teile wie der Laufräder.

1. Auslegung.

In dieser Anfangsphase war es von entscheidender Bedeutung, die am Prozess beteiligten Achsen sowie die Position und Ausrichtung des Werkstücks korrekt zu definieren, da beide Faktoren einen erheblichen Einfluss auf das Design und die Flugbahn der Elektroden sowie die Bearbeitungsgröße haben und sogar die Durchführbarkeit des Projekts selbst gefährden können.

2. Elektrodendesign und Flugbahn

Derzeit gibt es auf dem Markt keine kommerzielle CAD/CAM-Software, die in der Lage ist, das Elektrodendesign und die Elektrodenbahn zu bestimmen, wie es bei anderen Anwendungen der Fall ist, d. h. es muss auf Expertenwissen zurückgegriffen werden, um Ad-hoc-Algorithmen und Methoden zur Definition dieser Parameter zu entwickeln. Dies bedeutet, dass es keine einheitliche Lösung gibt, sondern jedes Werkstück ein maßgeschneidertes Projekt entsprechend seiner besonderen Eigenschaften und Bedürfnisse erfordert.

3. Bearbeitung von Elektroden.

Die Herausforderungen bei der Bearbeitung und dem Fräsen der Elektroden selbst liegen vor allem in ihren komplexen Geometrien und der Notwendigkeit sehr enger Toleranzen; dies bedeutet, dass ein Fehler in der Elektrode zu einem Fehler im Werkstück führt.

4. EDM-Parameter.

Um eine stabile Bearbeitung des Werkstücks zu gewährleisten, müssen die verschiedenen Erodierparameter korrekt definiert werden. Diese Parameter werden hauptsächlich durch die erforderliche Oberflächenrauheit (je kürzer die Bearbeitungszeit, desto höher die Rauheit) und die Geometrie (größere Flächen ermöglichen eine höhere Energiezufuhr) bestimmt.

5. Elektrodenverschleiß.

Der Verschleiß ist eine unvermeidliche Folge des Erodierverfahrens; er kann nicht verhindert, aber kontrolliert und minimiert werden.

6. Messtechnik

Angesichts der Schwierigkeit, an das Werkstück selbst heranzukommen, ist die Dimensionsanalyse des betreffenden Teils eine Herausforderung für sich; daher sind Methoden wie die zerstörende Analyse, die Festlegung strategischer Punkte oder die Verwendung von Standardmesselementen einige der Möglichkeiten, die hier in Betracht gezogen werden müssen.

ONA'S LÖSUNG: wie wir sie gefunden haben

Um alle Herausforderungen dieses Projekts erfolgreich zu meistern, war es unerlässlich, ein Team von Ingenieuren wie das von ONA, Experten in der Erodiertechnik, einzusetzen.

Nach einer eingehenden Vorstudie des Werkstücks und seiner verschiedenen Parameter und nach einer Bewertung der Machbarkeit des Projekts schlugen unsere Ingenieure vor, eine Anwendung für unsere Senkerodiermaschine IRIS 6+ zu entwickeln. Diese Maschine bietet neben anderen Vorteilen eine maximale EDM-Präzision und eine hohe Produktivität

Neben der Auswahl der am besten geeigneten Maschine umfasste die umfassende Entwicklung der endgültigen Anwendung durch ONA auch kritische Parameter wie die Definition der erforderlichen Elektroden und die Analyse ihres Verschleißes. Im Falle dieses Projekts waren 4 verschiedene Elektroden erforderlich, um eine vollständige Bahn zu erreichen. Dies ist auch einer der Wettbewerbsvorteile von ONA in Bezug auf die Zeitoptimierung. Obwohl der Verschleiß der Elektroden unvermeidlich ist, werden die Elektroden dank der in den 100% intelligenten digitalen Generator von ONA IRIS eingebauten Technologie wiederverwendet und ihr Verschleiß verringert.

Ebenso hat das Ingenieurteam die dreidimensionale Bahn (Kurven, Neigungen...) entwickelt, der unsere Maschine folgen muss, damit der gesamte Prozess korrekt abläuft, und, wo nötig, wurde ein maßgeschneidertes Spannwerkzeug implementiert, um das Teil korrekt zu positionieren.

Schlussfolgerungen

- ONA beweist seine Fähigkeit, ganzheitliche, schlüsselfertige Projekte in Angriff zu nehmen.

- Entwicklung einer maßgeschneiderten Anwendung für die Herstellung eines hochkomplexen Teils in Bezug auf Form, Zugang und Hohlräume.

- Ein klares Beispiel für das technologische Potenzial und die EDM-Kompetenz.

- Präzision und Zuverlässigkeit der IRIS-Maschinen für die Bearbeitung von kritischen, komplexen Teilen.

- ONA als Technologiepartner, der auf Bereiche wie die Herstellung von Turbinenkomponenten spezialisiert ist. In diesem speziellen Fall liegt der Schwerpunkt auf der Bearbeitung von Laufrädern, aber hier können Sie eine weitere Fallstudie über unsere maßgeschneiderte Lösung für die Bearbeitung von Diffusorbohrungen in Turbinenschaufeln lesen.