AE5 - Aeronáutica

I+D 20 Disposición de pieza La disposición de la pieza en la mesa es un aspecto crucial para considerar por el diseñador, ya que colocar por ejemplo la pieza en horizontal o en vertical, va a suponer un diseño de electrodos y sus trayectorias asociadas diferente. A su vez, en función de la complejidad de la pieza, puede hasta ser un factor limitante que condicione la viabilidad del proceso de fabricación. Proceso de fabricación de electrodos Ha de destacarse la importancia de la fabricación de electrodos. El proceso de diseño de electrodos y sus trayectorias asociadas generan formas complejas de electrodo que deben mecanizarse con tolerancias exigente en centros de mecanizado de 5 ejes con instalaciones preparadas para el trabajo con grafito. A su vez, se requiere para cada elec- trodo un informe de metrología que certifique su tolerancia geométrica. Finalmente, la selección del tipo de grafito es un factor importante: interesa una calidad de grafito con alta resis- tencia al desgaste y capaz de generar la rugosidad requerida. Desgaste de electrodos En el proceso SEDM la geometría final de la cavidad está directamente relacionada con la geometría del elec- trodo en cada momento y por tanto el desgaste de electrodo es un factor determinante en los resultados [13]. Las nuevas series de máquina SEDM incorporan generadores digitales capaces de optimizar el proceso de electroerosión en tiempo real y a nivel de cada descarga individual. Eso se traduce en grandes mejoras en la pro- ductividad manteniendo un desgaste de electrodo muy bajo (concepto de ultra-bajo desgaste). No obstante, el desgaste de electrodo no puede ser completamente eliminado y el diseño del proceso requiere utilizar un número adecuado de electrodos para alcanzar las tolerancias requeridas. Para reducir el número de electrodos necesarios, se ha demostrado que es posible una reutilización de electrodos siguiendo una secuencia que incluye electrodos de pre-desbaste, desbaste, pre-acabado y acabado [5]. Metrología Como se ha descrito en la introducción, las cavidades tienen geometrías de difí- cil acceso, lo que dificulta, y enmuchos casos imposibilita, la inspección y estu- dio metrológico de la pieza final. Por esta razón, el procedimiento a seguir, o al menos el que se pone en práctica en la actualidad, es la realización de un ensayo destructivo sobre un bloque con el que se verifica la geometría del álabe y su calidad superficial. Posteriormente, durante la producción del componente final, al no ser factible la inspección de los álabes, se opta por la definición de una serie de posiciones estratégicas de control. Teniendo en cuenta las dificultades descritas y con objeto de demostrar la viabilidad y capacidad de fabricar mediante SEDM componentes integra- dos de alta complejidad geométrica, se ha investigado la secuencia com- pleta de operaciones que requiere la fabricación de un shrouded blisk. Dentro de la clasificación de la Figura 1, la geometría que se presenta en este trabajo entra en el grupo definido como ‘cavidad 2D con caras laterales no cilíndricas’, aunque cabe destacar que, en base a los resultados del pre- sente trabajo, ONA ha desarrollado el proceso de fabricación de un OGV Diffuser con geometría de tipo ‘cavidad 3D’ y dificultad máxima. CASO DE ESTUDIO. DEMOSTRADOR DE BLISK Set-up El demostrador shrouded blisk se ha fabricado en la máquina ONA QX7 disponible en el CFAA. Se trata de un equipamiento de última generación que añade a los 4 ejes convencionales la opción de un plato divisor integrado (5 ejes). Aunque técnicamente el CNC está preparado para controlar simultá- neamente hasta 8 ejes, en el presente caso, es suficiente con el movimiento sincronizado (interpolación) de los 4 ejes convencionales, XYZC, y el posiciona- miento (indexado) de la piezamediante el plato divisor integrado (eje B). Aunque en este caso el tamaño de máquina permite cualquier dispo- sición global de pieza, se ha optado por colocar la pieza en horizontal, ya que esta disposición requeriría un tamaño de máquina más compacto. Sin embargo, es preciso destacar que otros requerimientos podrían generar una disposición diferente, condi- cionando un diferente diseño de electrodos y trayectorias asociadas. Respecto al material pieza, ONA dis- pone de tecnología SEDM específica para materiales base níquel dado que se aprecian diferencias respecto a los aceros convencionales cuando se está optimizando el rendimiento en aplicaciones industriales de componentes de turbinas. En este caso, como el objetivo no es validar la tecnología EDM, sino fabricar un demostrador blisk, se opta por rea- lizarlo en acero inoxidable AISI304L. Para los electrodos, se ha optado por un grafito fino EX60 adecuado para aplicaciones con acabados exigentes, comprendido entre VDI 30 (3.2μm Ra) y VDI 24 (1.6μm Ra). El mecanizado de alta velocidad en 5 ejes es la tecnología de fabricación más demandada para fabricar este tipo de componentes integrados