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Metallurgisches Fachwissen über Titan:

Titanlegierungen behalten ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen und weisen eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf.

Inconel ist eine Superlegierung und zeichnet sich durch eine einzigartige Kombination aus Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Kriechbeständigkeit aus.

Neuere Materialien wie CFK (Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe) finden ihre Verwendung im Fan.

Alpha-Beta (α-ß) Legierungen

Diese Legierungen weisen sowohl α als auch ß-Phase auf und enthalten sowohl α als auch ß-Stabilisatoren. Die einfachste und beliebteste Legierung in dieser Gruppe ist Ti6Al4V, das hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt wird. Legierungen dieser Kategorie sind leicht formbar und weisen eine hohe Raumtemperaturfestigkeit und eine moderate Hochtemperaturfestigkeit auf. Die Eigenschaften dieser Legierungen können durch Wärmebehandlung verändert werden.

Beta (ß) Legierungen

Beta (ß)-Legierungen enthalten Übergangsmetalle wie V, Nb, Ta und Mo, die die ß-Phase stabilisieren. Beispiele für kommerzielle ß-Legierungen sind Ti11.5Mo6Zr4.5Sn, Ti15V3Cr3Al3Sn und Ti5553. Beta-Legierungen sind gut wärmebehandelbar, allgemein schweißbar und haben eine hohe Festigkeit. Im lösungsbehandelten Zustand ist eine ausgezeichnete Umformbarkeit zu erwarten. ß-Legierungen neigen jedoch zum duktil-spröden Übergang und sind daher für kryogene Anwendungen ungeeignet. Beta-Legierungen haben eine gute Eigenschaftskombination für Bleche, schwere Profile, Verbindungselemente und Federanwendungen.

Metallurgisches Fachwissen für Superlegierungen:

Fachwissen über Verbundwerkstoffe:

Verbundwerkstoffe bestehen im Allgemeinen aus einer weichen, zähen Matrix mit starken, steifen Verstärkungen. Faserverstärkte Polymere sind die Bandbreit von Verbundwerkstoffen, die üblicherweise verwendet werden. 

Faserverstärkungen sind typischerweise:

  • Kohlefasern/Graphitfasern (hohe Festigkeit oder hoher E-Modul)
  • Glasfasern
  • Keramische Fasern
  • Polymerfasern (Kevlar, Polyethylen)

Polymermatrizen sind typischerweise:

  • Epoxidharze
  • Phenolharz
  • Polyamide
  • Polyetheretheretherketone (PEEK) 

Trends in der Industrie

"Fan- und Verdichter-Turbinenschaufeln sind wahrscheinlich die wichtigsten Komponenten der Flugzeugtriebwerke."

 

Neue innovative Formen und leichtere Designs sorgen für Energieeffizienz und reduzierte Emissionen. Während Titan das Hauptmaterial für diese Komponenten bleibt, werden Verbundwerkstoffe zum bevorzugten Material für Fans. 

Im Verdichterbereich, wo nur hitzebeständige Metallkomponenten eingesetzt werden können, werden immer mehr Scheiben und Schaufeln durch Blisks (monolithisch) ersetzt, um weitere Gewichtseinsparungen zu erzielen.

Herausforderungen

Die komplexe Form der Schaufeln und Blisks und das herausfordernde Material setzen eine hohe 5-achsige Bearbeitungszeit voraus.

Viele verbrauchte Stunden entlang der Prozesskette erfordern zuverlässige Präzisionswerkzeuge. 

Enge Toleranzen sind am Schaufelfuss gefordert.

Anforderungen an die Werkzeuglösungen:

  • hochproduktive Vollhartmetallfräser
  • Modulare Werkzeuge für lange Auskrakungen
  • Kundenspezifische Lösung “Root Form Tooling”

Werkzeuglösungen

Modulare Vollhartmetallfräser

Duo-Lock™

Hydrodehnspannfutter

 

HydroForce™

Planfräsen

 

Dodeka™