Oberflächengüte wie beim Schleifen Fräsen von Inconel-Turbinenschaufeln

Redakteur: Matthias Böhm

>> vBei Ansaldo Energia stand eine Turbinenschaufel aus Inconel zur Bearbeitung an. Walter erhielt den Auftrag, das Fräsen mit Masstoleranzen im Hundertstelbereich zu optimieren – dies entspricht einer Oberflächengüte nach einem Schleifvorgang.

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DAs Fräsen von Superlegierungen beansprucht die Schneiden der Werkzeuge enorm.
DAs Fräsen von Superlegierungen beansprucht die Schneiden der Werkzeuge enorm.
(Bild: Walter)

Ansaldo Energia ist der grösste Hersteller von Wärmekraftanlagen in Italien. Mit einem Portfolio aus öffentlichen Einrichtungen, selbstständigen Herstellern und Industriekunden ist Ansaldo Energia auf den internationalen Märkten präsent. Das bedeutet exzellente Referenzen bei einer Leistung von über 176.000 MW in über 90 Ländern.

Bearbeitung einer Turbinenschaufel aus Inconel

Bei Ansaldo Energia war die Bearbeitung einer Gasturbinenschaufel aus Inconel 939 erforderlich. Walter nahm die Herausforderung an. Der komplette Fertigungszyklus der Turbinenschaufel erfordert zahlreiche Schritte wie Fräsen, Funkenerodieren und Schleifen. Walter wurde mit der Optimierung des Fräsvorgangs beauftragt. Hierbei werden die gehäuse- und rotordichtungsseitigen Halterungen bearbeitet. Diese sind für die korrekte Montage der Turbine entscheidend.

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Masstoleranzen sind minimal

Die Masstoleranzen sind minimal, die angestrebte Oberflächengüte soll der nach einem Schleifvorgang entsprechen. Hier lag auch die technische Herausforderung: die Fertigung der Komponente als ‚All-in-one‘-Teil. Um dieses Ziel zu erreichen, sind viele Parameter zu berücksichtigen. Hierzu gehören einerseits die Schnittmaterialkosten (in Euro pro Schaufel) und andererseits die Kontaktdauer des Werkzeugs. Diese Parameter mussten sich innerhalb des kundenseitig festgelegten Kostenrahmens bewegen und einen unkomplizierten und zuverlässigen Bearbeitungsansatz bieten.

Bearbeitung von Superlegierungen

Die Ausarbeitung des Fertigungszyklus erfolgte für alle unterschiedlichen Werkzeugtypen und Bearbeitungsschritte in Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von Ansaldo Energia. Die Erfahrung, das Know-how und die Kooperation der Experten von Walter und Ansaldo Energia waren die Voraussetzung für die Umsetzung des gemeinsamen Ziels und den adäquaten Einsatz der Technologien. Bei der Bearbeitung von Superlegierungen ist die Definition des Bearbeitungsvorgangs, die Wahl des passenden Werkzeugs mit geeigneter Schnittgeometrie sowie die Materialgüte für das entsprechende Werkzeug entscheidend, um bei einer einmaligen Einrichtung kritische Bearbeitungsphasen zu vermeiden und höchste Qualität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Bearbeitungsprozess umfasst 68 Arbeitsschritte

Dank seiner drei Kompetenzmarken Walter, Walter Titex und Walter Prototyp konnte Walter die Kundenanforderungen umfassend und pünktlich erfüllen. Der Bearbeitungsprozess für die Schaufel umfasst 68 Arbeitsschritte; 90 Prozent dieser Arbeiten werden mit Standardprodukten aus dem Katalog gefertigt. Die übrigen Arbeiten erfolgten anhand spezieller Hochleistungsprodukte, die eigens zu diesem Zweck gefertigt wurden, um Stückkosten zu erzielen, die auch mit Standardmaterialien möglich sind.

Dank Zusammenarbeit der Ingenieure von Walter und der Abteilungen von Ansaldo Energia, INGP und TEFP, konnten verschiedene Arbeiten zusammengefasst werden. Nun ist nur noch eine geringe Anzahl von Toolcodes und Produktfamilien erforderlich, was auch den Nutzern der Werkzeugmaschinen die Bedienung erleichtert. Abschliessend wurden gemeinsam mit den Mitarbeitern von Ansaldo Energia einige Tests zur Optimierung der Takte und der Wiederholbarkeit sowie zur Einhaltung von Toleranzen entsprechend den Qualitätsanforderungen durchgeführt.

Korrekte wirtschaftliche Analyse

Für eine korrekte wirtschaftliche Analyse muss berücksichtigt werden, dass die einzigen Einweg-Schneidwerkzeuge solche mit mechanischer Befestigung sind. Im Bearbeitungsschritt Walter Prototyp Reconditioning sind die Fräsen und ‚ConeFit‘ dagegen wiederverwertbar.

Die Takte und das erneute Schärfen sind in einem präzisen Prozess festgelegt und erreichen eine Lebensdauer, die der eines neuen Werkzeugs entspricht. Zu den erzielten Ergebnissen zählen insbesondere die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit des Prozesses im Rahmen der kundenseitig festgelegten Vorgaben bezüglich Bearbeitungszeit und Schnittmaterialkosten. Im Vergleich zum bisher eingesetzten Bearbeitungsverfahren ermöglicht der neue Prozess bedeutende Ersparnisse.

Anwendungen im Fokus Energie

Bei der Bearbeitung von Superlegierungen sind die Definition des Bearbeitungsvorgangs, die Wahl des passenden Werkzeugs mit geeigneter Schnittgeometrie sowie die Materialgüte für das entsprechende Werkzeug entscheidend, um bei einer einmaligen Einrichtung kritische Bearbeitungsphasen zu vermeiden und höchste Qualität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.<<

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