Turbínové lopatky

Broušení letadlových turbín, plynových turbín a vodních turbín smirkovým papírem VSM

Výroba

  • Od odstraňování nálitků až po odstraňování otřepů: naše brusiva s keramickým zrnem dosahují vysokého úběru za krátkou dobu
  • Naše osvědčená brusiva na bázi karbidu křemíku jsou vhodná zejména pro broušení povrchů z titanu
  • Ať už jde o jakoukoli turbínu – letadlovou, plynovou nebo vodní – VSM nabízí široký sortiment brusných pásů a kotoučů od hrubé až po jemnou zrnitost.

Opravy

  • Při broušení turbín jsou skutečným problémem změny struktury nebo mikrotrhlinky způsobené vznikem tepla
  • Díky geometricky tvarovanému brusnému zrnu VSM ACTIROX se automaticky vytváří méně tepla díky krátké době kontaktu a rychlejšímu broušení
  • Maximální úběr materiálu v průběhu času je zaručen také při použití brusiva VSM CERAMICS v kombinaci s TOP SIZE – při nižším vstupu tepla

Turbínové lopatky: vysoce precizní práce

Motor Airbusu A-380 je působivé umělecké dílo navržené pro špičkový výkon. 20 000 jednotlivých dílů, hmotnost 6,5 tuny a při plném tahu se teplota ve spalovacích komorách vyšplhá na více než 2000 stupňů. Tohle musí vydržet. Mají-li turbínové lopatky zvládnout tyto extrémní teploty, z nichž některé mohou způsobit i jejich žíhání, a také silné tahové zatížení a vibrace, musí se vyrábět z vysoce odolných materiálů s dlouhou životností: titanových slitin, superslitin na bázi niklu a slitin wolframu a molybdenu. V tomto případě musí být odvedena naprosto bezchybná práce s výjimečnou kvalitou povrchu, maximální precizností a přesnými rozměry. Obor broušení součástí motorů je proto jedním z nejnáročnějších segmentů trhu vůbec.

Vzduchové, plynové a vodní turbíny

Titanové turbínové lopatky používá především letecký průmysl v leteckých motorech. Dalším relevantním trhem je oblast průmyslových plynových turbín, obvykle vyráběných ze slitiny Inconel, které se používají ve výrobě energie, ale také jako stroje s mechanickým pohonem. Nejmenší turbíny z nerezové oceli na trhu lze nalézt mezi vodními turbínami, které se používají například pro rekreační účely (bazény, koupaliště) nebo pro menší vodní elektrárny.

Použité materiály

Pro další zvýšení tepelné odolnosti a odolnosti proti opotřebení se na lopatky turbín z titanu nebo Inconelu často nanáší povlak. Tyto vlastnosti materiálu však představují mimořádné výzvy pro obrábění, které společnost VSM řeší svými řadami Ceramics a Compactgrain. Titan, který je přibližně o polovinu lehčí než ocel, má v určitých slitinách vysokou pevnost a velmi dobrou odolnost proti korozi. Vlivem teploty je však velmi citlivý a rychle se stává křehkým. Kvůli vysokému tlaku na špičce zrna dochází při obrábění k deformačnímu zpevnění a plastické deformaci. Proto je nutné pracovat s ostrými nástroji a se správnou rychlostí broušení. Titan je kvůli složitému výrobnímu procesu přibližně třicetkrát dražší než běžná ocel.

Inconel, vysokoteplotní slitina na bázi niklu, která se používá převážně v odvětví plynových turbín, se také velmi obtížně obrábí. Lze se s ní však setkat i v ropném a plynárenském průmyslu a ve zdravotnické technice. K hlavním výhodám patří dobré zachování pevnosti a tvrdosti při vysokých teplotách a vynikající odolnost proti korozi. V kombinaci s chromem, manganem a dalšími slitinami se však Inconel velmi obtížně obrábí. Materiál je velmi houževnatý a kvůli vysokému tlaku na špičce zrna dochází při řezání k deformačnímu zpevnění. Proto se i zde doporučují ostré typy zrn a chladný brus.

Speciální vlastnosti zpracování

Zakřivené povrchy a mnoho těžko přístupných částí – broušení je proto při výrobě turbínových lopatek první volbou. Největším problémem při broušení je teplo vznikající při broušení, a to jak u titanu, tak u Inconelu. Například titan je na teplo extrémně citlivý. Nesmí se tudíž příliš zahřívat, protože je velmi špatným vodičem tepla. Vysoká koncentrace tepla z obrábění v oblasti tvorby třísek pak vede ke vzniku mikrotrhlin nebo prasklinek. U titanu a Inconelu je také přirozeně obtížná obrobitelnost. Proto je obzvláště důležité optimalizovat brusiva a parametry broušení, tzn. najít ideální kombinaci brusiva a nastavení stroje.

Broušení – od hrubého po jemné

Obrábění turbínových lopatek zahrnuje především opracování svarů a nálitků, odstraňování otřepů, srážení hran a zhotovení nebo obnovu specifikovaných povrchových struktur. Pro tento druh obrábění se doporučují brusné pásy se samoostřícím keramickým zrnem řady VSM Ceramics a VSM Ceramics Plus. Zajišťují vysoký úběr materiálu v nejkratším možném čase a přídavná aktivní brusná vrstva Top Size výrazně snižuje teplotu broušeného povrchu. Brusivo VSM Actirox s geometricky tvarovaným brusným zrnem a optimalizovaným samoostřícím efektem poskytuje mimořádně rychlé výsledky a vyšší brusný výkon s maximálním úběrem materiálu. Naše brusiva na bázi karbidu křemíku doporučujeme zejména pro povrchové broušení.

Procesy broušení a používání strojů

Pro strojní opracování turbínových lopatek se obvykle používají kontaktní brusky, tzv. brusné bloky. Kromě tradičního ručního broušení existují také stacionární stroje, které jsou většinou ovládány roboty. Podle velikosti obrobku je brusná jednotka vedena buď po obrobku, nebo robot vede lopatku k brusnému bloku. Alternativně se používá také „ruční elektrické nářadí“, jako jsou úhlové brusky, ruční pilníkové brusky, bubnové brusky a další.

Různé požadavky na výrobu a opravy

Brusiva musí při výrobě a opravách turbínových lopatek splňovat celou řadu požadavků. Zjednodušeně řečeno, výroba zahrnuje obrábění litých nebo kovaných dílů, které se v surovém stavu brousí s cílem dosáhnout konečného povrchu nebo vyrobit určitý rozměr podle výkresu. Kromě brusiv VSM s keramickým zrnem se zde používá také brusivo VSM na bázi karbidu křemíku, které dosahuje obzvláště jemného výbrusu.

Při opravě se použité turbínové lopatky rentgenují a zjišťuje se, zda nejsou poškozené, a pak se svařují. Hlavním úkolem při broušení je následná úprava po svařování, aby obrobek znovu získal požadovaný rozměr. Jde tedy především o odstranění svárů a ošetření povrchů bez vzniku mikrotrhlin. I zde jsou ideální volbou brusiva VSM s keramickým zrnem – VSM Ceramics nebo VSM Actirox.