對蒸汽和燃?xì)廨啓C(jī)而言滑期，葉片制造是主要生產(chǎn)成本之一鲸湃。使用難以加工的高溫合金和材料承冰，無疑增加了加工工藝成本咐扭。因此芭挽，人們迫切需要創(chuàng)新的加工解決方案。瓦爾特還是首次提出適合量產(chǎn)的CO2低溫冷卻概念蝗肪。

帶葉片加工本身是一門科學(xué)袜爪。過去，葉片制造廠面臨的是設(shè)備問題薛闪；當(dāng)今饿敲，主要面臨葉片材料給加工帶來的頭疼問題。為了進(jìn)一步優(yōu)化效率逛绵，渦輪機(jī)設(shè)計(jì)師正在尋求提高輸入更高溫度的最佳解決方案怀各。因?yàn)樾枰捎锰厥獠牧喜拍軡M足高溫要求，所以會增加葉片的制造成本简揍。傳統(tǒng)的鐵素體士挽、馬氏體和奧氏體渦輪機(jī)鋼材不再適合高溫要求，取而代之的是鎳基高溫合金碑裤。但是您脂，這類材料需要更長的加工時間。從這個意義上說电动，最重要的因素是采用相互匹配的創(chuàng)新型刀具和加工概念來控制制造成本蛀田，例如能見實(shí)效的高性能冷卻加工概念。

總部位于圖賓根的瓦爾特專為能源行業(yè)研制刀具和加工方案的歷史非常悠久褂洽」圆“幾十年來，能源生產(chǎn)已成為我們專注的主要行業(yè)之一痛祈∫嗵埽”瓦爾特業(yè)務(wù)發(fā)展部經(jīng)理Andreas Elenz強(qiáng)調(diào)，“我們是所有關(guān)鍵零件的全方位服務(wù)提供商暴撼，當(dāng)然包括葉片傻丝。這意味著從保證最大金屬去除率的可轉(zhuǎn)位刀片的粗加工銑刀到保證最小過渡半徑的整體硬質(zhì)合金立銑刀，要配備所有的刀具（對于葉片加工領(lǐng)域而言诉儒，這個量相當(dāng)大）葡缰。

冷卻概念

刀具冷卻特別重要，它不僅對刀具本身的影響很大忱反，加工中產(chǎn)生的高溫還關(guān)系到渦輪機(jī)加工過程中是否產(chǎn)生加大硬質(zhì)合金基體壓應(yīng)力和限制其性能的發(fā)揮泛释。與鋼材不一樣，加工難切材料時缭受，一般不會通過切屑帶走熱量胁澳，其中熱量滲入切屑刃该互，從而使鈷鎢硬質(zhì)合金軟化。

2013年初韭畸，瓦爾特與茨維考西撒克遜應(yīng)用科學(xué)大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所（IfP）攜手合作宇智，對采用液體CO2低溫加工進(jìn)行基本研究，其中切削刃口已經(jīng)冷卻到–78.5℃胰丁，茨維考實(shí)驗(yàn)全部采用了外部冷卻供應(yīng)随橘，并對各種冷卻策略（MQL、乳化液熔又、CO2及其各種組合）進(jìn)行了相互比較协伴。比較結(jié)果表明，CO2法具有最大的冷卻潛力非宝，具有十分明顯的優(yōu)勢杨趣，在加工不銹鋼渦輪葉片時，成本節(jié)省高達(dá)40%券转。通過這種開拓性基礎(chǔ)研究并與瑞士斯達(dá)拉格機(jī)械工程公司密切合作凡搪，瓦爾特率先成為全世界采用低溫冷卻原理的刀具專業(yè)公司，為行業(yè)各種應(yīng)用提供了切實(shí)可行的解決方案樊悬。2013年3月轨凡，這種技術(shù)首次取得成功，并命名為“Cryo.tec”谋哼。

專用銑刀

對刀具而言文紧，合作雙方選擇了F2334R圓刀片仿形銑刀，這種銑刀專門為葉片加工進(jìn)行了優(yōu)化缩铸。其主要特點(diǎn)是加工穩(wěn)定性高俭谨，可采用5軸加工。這種刀具覆蓋了整個加工工藝的70%~80%财岔，從而絕大多數(shù)金屬去除發(fā)生在渦輪葉片部位风皿。使用5軸加工，可優(yōu)化各種位置的槽型比和切削力比匠璧，即使在粗加工期間，也能接近想要的最終外形輪廓咸这。

F2334R開有兩道槽夷恍，可同時供應(yīng)兩種不同類型的冷卻液：一道槽供應(yīng)CO2，另一道槽供應(yīng)MQL媳维、壓縮空氣或乳化液酿雪。CO2以液態(tài)形式流過刀具，其壓力為60bar侄刽，直接噴在切削刃的附近指黎。然后朋凉，CO2在此處膨脹后形成干冰，達(dá)到想要的冷卻效果醋安≡优恚“Cryo.tec的重要研發(fā)步驟是采用兩道槽系統(tǒng)，向刀具供應(yīng)內(nèi)冷卻液侠森，而不是外接冷卻液供應(yīng)系統(tǒng)嘱峦。”瓦爾特渦輪葉片加工技術(shù)負(fù)責(zé)人Thomas Schaarschmidt說磺勋，“采用五軸加工侍除，外供CO2決不能達(dá)到理想效果，即不可能盡量靠近高溫切削區(qū)域秉疚。當(dāng)加工鈦合金時晋蛾，除了純冷卻外，還需要潤滑椅勿。在本文所介紹的方法中涉床，采用雙槽刀具分離MQL和CO2。斯達(dá)拉格負(fù)責(zé)研發(fā)專用芯軸勇斜，而瓦爾特負(fù)責(zé)提供優(yōu)化刀具迅忆。低溫冷卻理念的優(yōu)勢如下：刀具磨損量小，使用壽命更長树家；切削參數(shù)優(yōu)化苇裤，生產(chǎn)效率更高；表面質(zhì)量更好摩泪、邊界區(qū)域影響更小笆焰，零件質(zhì)量更高；切屑100%可回收利用见坑，無需準(zhǔn)備維護(hù)處置潤滑劑或零件清潔劑嚷掠。

高壓

Cryo.tec冷卻系統(tǒng)的一個重要技術(shù)優(yōu)勢是，在機(jī)床和刀具都能保持盡可能長時間的CO2壓力荞驴。因?yàn)橹灰獕毫ο陆挡唤裕烷_始形成冰而堵塞CO2供應(yīng)通路。但是熊楼，為了達(dá)到既定冷卻效果霹娄，CO2輸出量不宜過大，因?yàn)榕c乳化液相比鲫骗，CO2冷卻液較為昂貴犬耻，其成本約為0.30~0.50歐元每千克。“在確定噴嘴直徑時枕磁，我們在研發(fā)工作中投入了大量的人力物力和時間子桩。” Schaarschmidt說涉捂，“目前我們正在努力著手進(jìn)一步優(yōu)化壓力調(diào)節(jié)和供應(yīng)熙含，使之盡可能接近切削區(qū)域苫拍。我們還下大力氣與潤滑劑制造廠通力合作研制新型MQL油品芙继。迄今瞳州，他們已經(jīng)可用于高溫應(yīng)用，因此需要結(jié)合CO2冷卻使用躺冕。目前Cryo.tec刀具只有非標(biāo)刀具慨蜒，因?yàn)樗惯_(dá)拉格相應(yīng)的機(jī)床/主軸技術(shù)還不成熟。但是畔怎，瓦爾特正在想辦法制定一種刀具連接標(biāo)準(zhǔn)歉羹。

冷卻性能

利用馬氏體不銹鋼材質(zhì)的渦輪葉片進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)（多軸車銑、原始部件尺寸475mm×80mm×80mm者妆、焊接夾具）表明帅挫，如果使用CO2冷卻，切削刃處的溫度可降低100℃喘疹，與干式加工相比抡草，刀具刃口壽命延長30%，而切削參數(shù)仍能保持一致蔗坯。同時康震，生產(chǎn)成本節(jié)省15%。在加工奧氏體不銹鋼時宾濒，與MQL相比腿短，刀具使用壽命大大延長，生產(chǎn)成本節(jié)省高達(dá)30%绘梦￠俪溃總體來說，低溫加工對高溫合金（HRSA）和不銹鋼有巨大潛力⌒斗睿現(xiàn)在是需要采用ISO S組和ISO M組的材料和應(yīng)用對此技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證钝诚。今后研發(fā)重點(diǎn)考慮用于汽車業(yè)零件加工以及設(shè)備技術(shù)、提取和處置等方面未解決的問題择卦。

未來的切削技術(shù)

今后的機(jī)床可能設(shè)計(jì)成同時具有冷卻和非冷卻功能（不管是否采用冷卻液）敲长。唯一的區(qū)別是選用的切削刀具材料：一種用于冷卻加工，另一種用于干式加工秉继。今后研發(fā)還有另外的主題。銑削期間，通過嚙合和分離折司，使所采用的刀具齒加熱然后冷卻横罪。只有采用低溫CO2冷卻才能充分達(dá)到這種效果。由于高溫交變效應(yīng)耿把，硬質(zhì)合金基體和涂層以不同速率膨脹蚂悯，使涂層開裂，最終使切削刀具材料失效舍仙。過去幾年研發(fā)的所有切削刀具材料都用于干式加工的高溫作業(yè)蒜薇，但是現(xiàn)在的切削刀具材料需要專門適合低溫CO2冷卻，能承受溫度巨變云钻。因此脯堂，在瓦爾特今后的研發(fā)工作中，Thomas Schaarschmidt需要研究兩大課題：“我們今后主要任務(wù)是對刀具概念和專業(yè)切削刀具材料標(biāo)準(zhǔn)化聋寻，因?yàn)槲覀冇?jì)劃在2020年前將渦輪機(jī)難切材料的比重增加到40%左右颤与，所以這方面的市場增長潛力巨大，需要加大研發(fā)力度坠狡。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)继找，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)逃沿，也不構(gòu)成任何其他建議婴渡。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳凯亮，對此類作品本站僅提供交流平臺边臼，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻触幼、圖片硼瓣、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時間告知置谦，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容堂鲤，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn媒峡。