Wolfram-Elektroden für hochpräzise Luft- und Raumfahrtanwendungen optimieren

Einsatz von Kupfer-Wolfram in Senkerodier-Elektroden für EDM

Dimensionell weit entfernt von Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,0010" (0,025 mm) ist der Einsatz von Wolfram für Senkerodier-Elektroden. Diese nehmen die umgekehrte Form an und müssen dimensionsstabil, aber auch mit sehr feinen Merkmalen bearbeitbar sein – manchmal so dünn wie feiner Draht selbst. Mit der Fähigkeit, Teile in unzähligen Formen mittels Senkerodier-Prozess herzustellen, wurde Metal Cutting von einem Kunden mit einer schwierigen Luft- und Raumfahrtanwendung angesprochen, die sowohl hohe Stückzahlen als auch feine Merkmale erforderte.

Herausforderung: Keramik für einen Dichtring nutzen

Der Kunde war damit beauftragt, eine neue Art von Dichtring herzustellen, um die traditionellen Wabenringe in Strahltriebwerken zu ersetzen. Die hohe Leistung dieses neuen Dichtrings würde durch die Verwendung von Keramik als Dichtmaterial erreicht. Die Herausforderung war, wie man dorthin kommt – speziell, wie man Keramik in die Form sehr großer, kreisförmiger Ringe bringt.

Keramik ist bekannt für ihre bemerkenswerte Verschleiß- und Hochtemperaturbeständigkeit. Sie ist jedoch auch als spröde und leicht absplitternd bekannt. Damit der neue Dichtring des Kunden funktioniert, benötigte die Keramik ein Substrat, um sie an Ort und Stelle zu halten und das Fundament und die Festigkeit zu liefern, die sie brauchte, im Gegensatz zu einem reinen Keramikring. Die Idee kam auf, Rippen (Fins) zu nutzen, ein sehr gängiges Merkmal im Strahltriebwerksdesign; in diesem Fall waren die Rippen jedoch rein für Haftungszwecke gedacht, wobei Keramik in die Zwischenräume zwischen den Rippen floss.

Produktionsherausforderung mit Kupfer-Wolfram lösen

Natürlich war die Entwicklung der spezifischen Keramik für ihren Einsatzzweck und das Einfließen in die Rippen eine eigene Herausforderung. Aber für uns im Metallgeschäft war die Herausforderung, die Rippen herzustellen – und nicht nur wenige davon, sondern tausende und abertausende identische Rippen, die in Segmenten gefertigt werden mussten und zu den verschiedenen abnehmenden Umfängen passen mussten, die für diese Anwendung erforderlich waren. Wie wäre es möglich, diese hohen und dünnen Rippen mit tiefen Kanälen zu bearbeiten, die sie nur um Bruchteile eines Millimeters trennen?

Die Lösung war, die Rippen mittels EDM-Senkerodier-Elektroden herzustellen. Diese Elektroden werden aus sehr präzisen Verhältnissen gleichmäßig verteilter und perfekt homogener Kupfer-Wolfram-Mischungen gefertigt. Die normale Produktion erfordert jedoch nicht dieses neue Anwendungsniveau an Pulverkonsistenz und -verteilung sowie die notwendige homogene Dichte über den gesamten Elektrodenblock. Zudem sollten die Elektroden für diese Anwendung sehr groß sein und jede einzelne perfekt an die angrenzenden anpassen.

Das richtige Fundament für EDM sicherstellen

(Spoiler-Alarm: Sie möchten vielleicht aufhören zu lesen, wenn Sie Flugangst oder Zahnarztangst haben.)

Stellen Sie sich vor, Sie fliegen in einem Düsenjet und von Ihrem Sitz aus haben Sie einen direkten Blick direkt in eines der Triebwerke. Sicherlich hoffen Sie, dass keine kleinen Metallstücke aus dem Inneren des Triebwerks ausgestoßen werden!

Was hat das mit CuW in Senkerodier-Elektroden für EDM-Ausschnitt von Rippen für Keramik-Dichtringe zu tun? Es gibt einen Dominoeffekt: Wenn das primäre EDM-Elektrodenmaterial übergroße, ungemischte Metallbrocken oder unentdeckte Hohlräume hätte, würde das resultierende Rippenmuster Lücken aufweisen und Designmerkmale fehlen, die notwendig sind, um die Keramik zu stützen und zu befestigen. Deshalb musste so genau auf die Konsistenz, Verteilung und Homogenität des CuW in dieser Anwendung geachtet werden.

Es ist ein bisschen wie Zahnmedizin und das Einsetzen einer Krone. Egal wie gut die Krone aussieht, wenn die zugrundeliegende Arbeit nicht richtig gemacht wurde – wenn Krone und Basis nicht korrekt geformt waren, nicht genug Kleber verwendet wurde oder Lücken in der Kronenversiegelung waren – dann wird die Fähigkeit, den Zahn wiederholt zu nutzen, beeinträchtigt. Ebenso begann die Integrität des Dichtrings und der ihn umgebenden Keramik mit diesem Fundament, das durch einen EDM-Prozess geschaffen wurde, der auf dem perfekten Ausgangsmaterial beruhte.