Optimiser les électrodes en tungstène pour les applications aérospatiales de haute précision

Utilisation du cuivre-tungstène dans les électrodes d'enfonçage pour l'EDM

D'un point de vue dimensionnel, loin du fil de tungstène avec un diamètre de 0,0010" (0,025 mm) se trouve l'utilisation du tungstène pour les électrodes d'enfonçage. Prenant la forme inverse, les électrodes d'enfonçage doivent être dimensionnellement robustes mais aussi usinables avec des caractéristiques très fines — parfois aussi fines que le fil lui-même. Avec la capacité de produire des pièces dans une myriade de formes en utilisant le 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.

Trouver comment utiliser la céramique pour un anneau d'étanchéité

Le client avait pour tâche de fabriquer un nouveau type d'anneau d'étanchéité pour remplacer les anneaux en nid d'abeille traditionnels utilisés sur les moteurs à réaction. La haute performance de ce nouvel anneau d'étanchéité serait atteinte en utilisant la céramique comme matériau d'étanchéité. Le défi était comment y arriver — spécifiquement, comment mettre la céramique sous la forme de très grands anneaux circulaires.

La céramique est connue pour ses propriétés remarquables de résistance à l'usure et aux hautes températures. Cependant, elle est également connue pour être friable et facilement ébréchée. Donc, pour faire fonctionner le nouvel anneau d'étanchéité du client, la céramique avait besoin d'un substrat pour la maintenir en place et fournir la fondation et la force dont elle avait besoin, par rapport à un anneau purement céramique. L'idée est venue d'utiliser des ailettes, une caractéristique très commune de la conception des moteurs à réaction ; cependant, dans ce cas, les ailettes étaient purement à des fins d'adhérence, la céramique étant coulée 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 prévu et la couler dans les ailettes était son propre défi. Mais pour ceux d'entre nous dans le métier des métaux, notre défi était de faire les ailettes — et pas juste quelques-unes, mais des milliers et des milliers d'ailettes identiques qui devaient être faites en segments et correspondre aux diverses circonférences descendantes requises pour cette application. Comment serait-il possible d'usiner ces ailettes hautes et fines avec des canaux profonds les séparant par seulement une fraction de millimètre ?

La solution était de faire les ailettes en utilisant des électrodes d'enfonçage EDM. Ces électrodes sont faites en utilisant des rapports très précis de cuivre-tungstène uniformément répartis et parfaitement uniformes. Cependant, la production normale n'exige pas ce niveau plus élevé de consistance et de distribution de poudre, ainsi que la densité homogène nécessaire à travers tout le bloc d'électrode. De plus, les électrodes pour cette application allaient être très grandes et chacune devait s'accorder parfaitement avec celles l'adjoignant.

Assurer la bonne fondation pour l'EDM

(Alerte spoiler : Vous voudrez peut-être arrêter de lire si vous avez peur de voler 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 droit dans l'un des moteurs. Sûrement, vous espérez 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 d'enfonçage pour la découpe EDM d'ailettes pour anneaux d'étanchéité en céramique ? Il y a un effet domino dans le sens où, si le matériau d'électrode EDM principal avait des morceaux de métal surdimensionnés, non mélangés ou des vides non détectés, le motif d'ailettes résultant aurait des espaces et manquerait des caractéristiques de conception nécessaires pour soutenir et fixer la céramique. C'est pourquoi une attention si étroite devait être portée à la consistance, la distribution et l'homogénéité du CuW utilisé dans cette application.

C'est un peu comme la dentisterie et avoir une couronne posée. Peu importe à quel point la couronne a l'air bien, si le travail sous-jacent n'a pas été fait correctement — si la couronne et la base n'étaient pas correctement formées, pas assez d'adhésif utilisé, ou il y avait des espaces dans le joint de la couronne — alors la capacité d'utiliser la dent à répétition sera compromise. De même, l'intégrité de l'anneau d'étanchéité et de la céramique l'entourant a commencé avec cette fondation, qui a été créée par un processus EDM qui reposait sur le matériau de départ parfait.