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Une finition de rêve en streaming

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Un changeur de jeu pour la finition de surface des aubes de moteur a été introduit par OTEC Präzisionsfinish via ses systèmes de finition de flux contrôlables, ce qui permet à Fintek - qui représente OTEC au Royaume-Uni - de développer un procédé spécial pour améliorer l'efficacité et la sécurité du procédé.

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Même à l'ère de l'usinage CNC avancé et des machines de finition conventionnelles, une certaine finition manuelle est considérée comme un processus optimal pour les aubes de turbine. La nécessité de conserver un profil précis et uniforme, en particulier sur les bords d'attaque et de fuite de la lame, où l'arrondi est essentiel pour ajouter de la force, de l'intégrité et augmenter les performances de la lame, a été un élément clé de ce succès.

Les tolérances de plus en plus serrées que les fabricants de lames doivent respecter signifient que même la finition manuelle échoue. Bien qu'une finisseuse manuelle hautement qualifiée puisse accomplir les tolérances requises et fournir ce qui semble visuellement correct, les essais subséquents révèlent un profil de lame loin d'être uniforme - en particulier le long du bord d'attaque de la lame qui est d'une importance vitale. Même si les fabricants peuvent trouver un nombre suffisant de finisseurs manuels qualifiés, le temps nécessaire pour obtenir un résultat acceptable est excessif.

C'est l'expérience que plusieurs constructeurs aérospatiaux ont partagée avec Fintek, qui a appliqué à la problématique les connaissances acquises lors de travaux de recherche en ingénierie de surface avec des fabricants d'engrenages pour des écuries de F1, où le summum de la performance est dérivé du développement rapide et continu.

Avec plus de 30 ans d'expérience en ingénierie de surface, Jonathan Dean, directeur général de Fintek's, explique : "La finition de surface est un processus abrasif et soustractif. Il est relativement simple d'obtenir une surface lisse sur la lame, tandis que l'arrondi précis des bords représente un défi beaucoup plus important pour s'assurer que le profil de la lame n'est pas compromis."

Opérateur sans à-coups

Le changeur de jeu a été l'introduction des systèmes de finition de flux hautement contrôlables d'OTEC Präzisionsfinish. Cela a permis à Fintek, qui représente OTEC au Royaume-Uni, de mettre au point un procédé spécial pour améliorer l'efficacité et la sécurité des aubes de finition de surface des moteurs.

Lisser la feuille d'air, le corps de la lame, a un effet positif sur l'efficacité de la lame. Selon le résultat souhaité, la surface peut être lissée dans une machine de finition à flux de nouvelle génération jusqu'aux valeurs requises de Ra < 0.2μm en quelques minutes, cependant, un Ra < 0.1μm ou moins est généralement obtenu. Au cours du processus, une quantité minimale de matière est éliminée uniformément de la surface.

Le lissage et l'arrondi des bords des aubes de turbine s'effectuent en une seule opération de finition. Les lames sont serrées dans la machine et descendues dans un récipient de produit abrasif. Le traitement s'effectue à la fois par la rotation précise du récipient et par le mouvement de la lame dans le flux du média. Le flux vers les pales de la machine est cadencé de sorte que l'angle d'alignement des pales change fréquemment. Cela signifie que l'usinage peut être aligné avec précision sur des points spécifiques de la lame, obtenant ainsi une surface lisse et un arrondi précis, simultanément, sans altérer le profil.

Un autre avantage important est le temps de traitement ultra court par rapport aux méthodes conventionnelles. Selon la taille et l'état initial d'une pale, les fabricants de l'aérospatiale étaient habitués à ce qu'une seule pale prenne 40 à 50 minutes pour se terminer à la main. En travaillant avec Fintek pour obtenir les paramètres de procédé optimaux, le taux de finition des lames a pu être réduit à seulement trois minutes par lame. De plus, ils ont constaté que le processus pourrait éliminer trois opérations CNC auparavant nécessaires. Pour les lames plus petites, un fabricant a indiqué que cela pourrait permettre d'économiser le déploiement de huit machines dans l'atelier.

Lames clignotantes

Le serrage individuel des lames lors de la finition en continu réduit les risques d'endommagement pendant le traitement et toutes les étapes sont exécutées dans une seule machine - minimisant ainsi les manipulations. Le système de finition de flux OTEC SF-5, par exemple, traite jusqu'à cinq pales de moteur à la fois, assurant un rendement élevé et un bon rapport coût-efficacité. Un avantage supplémentaire est que le procédé est efficace pour éliminer les lignes d'usinage d'ingénierie et réduire les contraintes résiduelles produites par les étapes de fabrication précédentes. Cela aide à créer une lame plus durable qui est moins sujette à la fissuration sous contrainte.

Le procédé de finition en continu est également la préparation de surface idéale avant l'application d'un revêtement dur sur les composants, comme c'est souvent le cas dans les applications aérospatiales. De plus, il peut être utilisé en post-revêtement pour éliminer les gouttelettes dures résiduelles, telle est la précision et la capacité de minimiser l'enlèvement de matière. En raison de leur dureté inhérente, ces gouttelettes peuvent causer des dégâts dans les pièces mobiles conçues avec des tolérances extrêmement serrées.

Fintek offre à la fois un service de sous-traitance aux fabricants de composants aéronautiques et peut également fournir des machines OTEC pour la production en ligne combinant l'ébavurage, la rectification, le lissage et le polissage en un seul processus. La polyvalence des machines permet également le reconditionnement des outils de coupe et de grands progrès sont réalisés dans le traitement des pièces fabriquées en série.

"Réaliser des systèmes de propulsion plus silencieux, plus légers et moins gourmands en carburant sont les principaux objectifs des turbosoufflantes à haut rendement, comme Rolls-Royce, GE et Safran ", conclut Dean. "Économiser du carburant tout en produisant la même poussée ou une meilleure poussée à partir d'un ensemble plus petit sur l'aile qui est sûr, fiable et facile à entretenir sont les principaux moteurs dans la recherche d'une ingénierie de surface améliorée qui peut respecter des tolérances strictes, améliorer la productivité et le faire de façon répétitive. Pour relever ces défis, les finisseurs de surface doivent devenir des ingénieurs de surface et travailler de plus en plus étroitement avec leurs clients."

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