Comment utiliser les électrodes de tungstène dans une application aérospatiale difficile

Utilisation du tungstène de cuivre dans les électrodes à encastrer pour l'EDM

D'un point de vue dimensionnel, on est loin du fil de tungstène d'un diamètre de 0,0010" (0,025 mm) est l'utilisation de tungstène pour les électrodes à enfoncer. En prenant la forme inverse, les électrodes à enfoncer doivent être dimensionnellement robustes mais également usinables avec des caractéristiques très fines - parfois aussi fines que le fil fin lui-même. Avec la capacité de produire des pièces dans une myriade de formes à l'aide du processus EDM par enfonçage, Metal Cutting a été approché par un client avec une application difficile pour l'aérospatiale, nécessitant à la fois un volume élevé et des caractéristiques fines.

Savoir comment utiliser la céramique pour une bague d'étanchéité

Le client a été chargé de fabriquer un nouveau type de bague d'étanchéité pour remplacer les bagues en nid d'abeille traditionnelles utilisées sur les moteurs à réaction. La haute performance de cette nouvelle bague d'étanchéité serait obtenue en utilisant de la céramique comme matériau d'étanchéité. Le défi consistait à savoir comment y parvenir ; en particulier, comment donner à la céramique la forme de très grands anneaux circulaires.

La céramique est connue pour ses remarquables propriétés de résistance à l'usure et aux hautes températures. Cependant, il est également connu pour être cassant et facilement ébréché. Ainsi, pour faire fonctionner la nouvelle bague d'étanchéité du client, la céramique avait besoin d'un substrat pour la maintenir en place et fournir la base et la résistance dont elle avait besoin, au lieu d'avoir juste une bague en céramique pure. L'idée est venue d'utiliser des ailettes, une caractéristique très courante de la conception des moteurs à réaction; cependant, dans ce cas, les ailettes étaient purement à des fins d'adhérence, la céramique coulant dans les espaces entre les ailettes.

Résoudre un défi de production avec le cuivre tungstène

Bien sûr, concevoir le type particulier de céramique pour son usage et le faire couler dans les ailettes était son propre défi. Mais pour ceux d'entre nous qui travaillent dans le secteur des métaux, notre défi était de fabriquer les ailettes - et pas seulement quelques-unes d'entre elles, mais des milliers et des milliers d'ailettes identiques qu'il fallait réaliser en segments et s'adapter aux différentes circonférences descendantes nécessaires à cette application. Comment serait-il possible d'usiner ces ailerons hauts et fins avec des canaux profonds les séparant d'une fraction de millimètre seulement ?

La solution consistait à fabriquer les ailettes à l'aide d'électrodes à enfonçage EDM. Ces électrodes sont fabriquées en utilisant des rapports très précis de tungstène de cuivre uniformément répartis et parfaitement uniformes. Cependant, une production normale ne nécessite pas le niveau plus élevé de consistance et de distribution de poudre de cette nouvelle application, ainsi que la densité homogène nécessaire sur l'ensemble du bloc d'électrodes. De plus, les électrodes pour cette application allaient être très grandes et chacune devait être parfaitement adaptée à celles qui lui étaient adjacentes.

Assurer la bonne fondation pour l'EDM

(Alerte spoiler :vous voudrez peut-être arrêter de lire si vous avez peur de prendre l'avion ou d'aller chez le dentiste.)

Imaginez que vous volez dans un avion à réaction et que depuis votre siège, vous avez une vue directe sur l'un des moteurs. Vous espérez sûrement que de petits morceaux de métal ne seront pas éjectés de l'intérieur du moteur !

Qu'est-ce que cela a à voir avec le CuW utilisé dans les électrodes à enfoncer pour la découpe par électroérosion des ailettes des bagues d'étanchéité en céramique ? Il y a un effet domino en ce que, si le matériau d'électrode EDM primaire avait des morceaux de métal surdimensionnés et non mélangés ou des vides non détectés, le motif d'ailettes résultant aurait des lacunes et manquerait les caractéristiques de conception qui sont nécessaires pour supporter et fixer la céramique. C'est pourquoi une attention particulière devait être accordée à la cohérence, la distribution et l'homogénéité de l'utilisation de CuW dans cette application.

C'est un peu comme la dentisterie et la pose d'une couronne. Peu importe la beauté de la couronne, si le travail sous-jacent n'a pas été effectué correctement - si la couronne et la base n'ont pas été formées correctement, il n'y a pas assez d'adhésif utilisé ou il y avait des lacunes dans le sceau de la couronne - alors la capacité d'utiliser la dent à plusieurs reprises sera compromise. De même, l'intégrité de la bague d'étanchéité et de la céramique qui l'entoure a commencé avec cette fondation, qui a été créée par un processus EDM qui s'appuyait sur le matériau de départ parfait.