Hoe wolfraamelektroden te gebruiken in een moeilijke ruimtevaarttoepassing?

Gebruik van koperwolfraam in zinkloodelektroden voor EDM

Dimensioneel ver verwijderd van wolfraamdraad met een diameter van 0,0010” (0,025 mm) is het gebruik van wolfraam voor zinkloodelektroden. Door de omgekeerde vorm moeten die zinkelektroden dimensionaal robuust zijn, maar ook bewerkbaar met zeer fijne eigenschappen - soms zo dun als fijne draad zelf. Met de mogelijkheid om onderdelen in een groot aantal vormen te produceren met behulp van het zinkvonk-EDM-proces, werd Metal Cutting benaderd door een klant met een moeilijke toepassing voor de ruimtevaart, die zowel een hoog volume als fijne functies vereiste.

Uitzoeken hoe je keramiek kunt gebruiken voor een afdichtring

De klant kreeg de opdracht om een ​​nieuw soort afdichtring te maken ter vervanging van de traditionele honingraatringen die op straalmotoren worden gebruikt. De hoge prestaties van deze nieuwe afdichtingsring zouden worden bereikt door keramiek als afdichtingsmateriaal te gebruiken. De uitdaging was hoe je daar moest komen, met name hoe je keramiek in de vorm van hele grote, ronde ringen kunt krijgen.

Keramiek staat bekend om zijn opmerkelijke slijtvastheid en hoge temperatuurbestendigheid. Het is echter ook bekend dat het bros is en gemakkelijk kan worden afgebroken. Dus om de nieuwe afdichtring van de klant te laten werken, had het keramiek een substraat nodig om het op zijn plaats te houden en de basis en sterkte te bieden die het nodig had, in plaats van alleen een pure keramische ring. Het idee ontstond om vinnen te gebruiken, een veel voorkomend kenmerk van het ontwerp van straalmotoren; in dit geval waren de vinnen echter puur voor hechtingsdoeleinden, waarbij keramiek in de ruimtes tussen de vinnen stroomde.

Een productie-uitdaging oplossen met koperwolfraam

Het was natuurlijk zijn eigen uitdaging om het specifieke soort keramiek te ontwerpen voor zijn gebruiksdoel en het in de vinnen te laten vloeien. Maar voor ons in de metaalindustrie was het onze uitdaging om de vinnen te maken - en niet slechts een paar, maar duizenden en duizenden van identieke vinnen die in segmenten moesten worden gemaakt en overeenkwamen met de verschillende dalende omtrekken die voor deze toepassing nodig waren. Hoe zou het mogelijk zijn om deze hoge en dunne vinnen te bewerken met diepe kanalen die ze slechts op een fractie van een millimeter scheiden?

De oplossing was om de vinnen te maken met behulp van EDM-zinkelektroden. Deze elektroden zijn gemaakt met behulp van zeer nauwkeurige verhoudingen van gelijkmatig verdeeld en perfect uniform koperwolfraam. Normale productie vereist echter niet het hogere niveau van poederconsistentie en distributie van deze nieuwe toepassing, evenals de noodzakelijke homogene dichtheid door het hele elektrodenblok. Bovendien zouden de elektroden voor deze toepassing erg groot zijn en moesten ze allemaal perfect worden afgestemd op de aangrenzende.

Zorgen voor de juiste basis voor EDM

(Spoiler alert:u wilt misschien stoppen met lezen als u bang bent om te vliegen of om naar de tandarts te gaan.)

Stel je voor, je vliegt in een straaljager en vanuit je stoel heb je direct zicht op een van de motoren. Je hoopt toch zeker dat er geen kleine stukjes metaal uit de motor worden geworpen!

Wat heeft dat te maken met CuW dat wordt gebruikt in zinkloodelektroden voor EDM-afsnijding van vinnen voor keramische afdichtringen? Er is een domino-effect doordat, als het primaire EDM-elektrodemateriaal te grote, niet-gemengde brokken metaal of niet-gedetecteerde holtes zou hebben, het resulterende vinpatroon openingen zou hebben en ontwerpkenmerken zou missen die nodig zijn voor het ondersteunen en bevestigen van het keramiek. Daarom moest er zo veel aandacht worden besteed aan de consistentie, distributie en homogeniteit van het CuW-gebruik in deze toepassing.

Het is een beetje zoals tandheelkunde en het plaatsen van een kroon. Hoe goed de kroon er ook uitziet, als het onderliggende werk niet goed is gedaan - als de kroon en basis niet correct zijn gevormd, is er niet genoeg lijm gebruikt of waren er gaten in het zegel van de kroon - dan zal het vermogen om de tand herhaaldelijk te gebruiken in gevaar komen. Evenzo begon de integriteit van de afdichtring en het keramiek eromheen met deze basis, die werd gecreëerd door een EDM-proces dat afhankelijk was van het perfecte uitgangsmateriaal.