Broušení turbín

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.

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.

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.

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.