Foratura di fori di raffreddamento (Laser + EDM)

Ablazione laser del rivestimento ceramico e successiva elettroerosione dei fori per un raffreddamento ottimizzato di componenti Turbogas.

L'uso diffuso di rivestimenti TBC ad alto spessore su pale e ugelli con film-cooling ha reso necessario lo sviluppo di sistemi per forare le pale o ripristinare i fori di raffreddamento già presenti nelle pale dopo l'applicazione del rivestimento.

Possiamo anche rimuovere il rivestimento selettivamente secondo necessità e ripristinare i fori di raffreddamento quando necessario. La nostra tecnologia di scansione del componente ci consente di eseguire tutti questi processi in modo estremamente accurato.

Cos'è la perforazione dei fori di raffreddamento ?

La perforazione dei fori di raffreddamento è un processo sofisticato utilizzato per creare micro-fori sui componenti delle turbine a gas, in particolare su quelli rivestiti con barriere termiche ceramiche (TBC). Questi fori sono cruciali per garantire un adeguato raffreddamento durante il funzionamento, riducendo il rischio di surriscaldamento e migliorando l'efficienza e la durata dei componenti

Il sistema combinato di ablazione laser ed elettroerosione è alla base di questa tecnologia, consentendo la creazione di fori con un’elevata precisione anche in presenza di rivestimenti ceramici spessi e complessi.

Come funziona il sistema combinato di ablazione Laser ed Elettroerosione??

La nostra tecnologia all'avanguardia si basa su una sinergia tra due processi chiave:

  1. Ablazione Laser:
    Questo processo utilizza un raggio laser ad alta intensità per rimuovere i rivestimenti ceramici dalle pale e dagli ugelli delle turbine. L’ablazione laser è un metodo senza contatto e non meccanico, il che significa che non esercita pressioni fisiche sulla superficie. Questo riduce al minimo il rischio di danneggiare il substrato o i rivestimenti. Il laser è in grado di forare con estrema precisione attraverso spessi strati ceramici, preservando la qualità della microstruttura del componente e garantendo un posizionamento preciso del foro.
  2. Lavorazione per Elettroerosione (EDM):
    Una volta rimosso il rivestimento ceramico, la lavorazione EDM (Electrical Discharge Machining) viene utilizzata per modellare e perfezionare ulteriormente i fori di raffreddamento. L'EDM garantisce una precisione eccezionale nella creazione di geometrie complesse, che possono includere fori inclinati o multi-direzionali, senza compromettere l'integrità strutturale del materiale. Questo processo è fondamentale per raggiungere le specifiche richieste dagli ingegneri, in particolare nel campo della fluidodinamica, garantendo una distribuzione ottimale del flusso d'aria per il raffreddamento.


La perforazione dei fori di raffreddamento è utilizzata in:

Vantaggi della realizzazione dei fori di raffreddamento

Per i componenti critici rivestiti in TBC, l'ablazione laser esegue una lavorazione della ceramica senza contatto che riduce al minimo lo stress applicato sul rivestimento ceramico, preservando l'integrità delle delicate microstrutture e delle interfacce tra Top Coat e Base Coat. La foratura per elettroerosione garantisce l'esecuzione accurata di forme di foro complesse progettate dagli ingegneri della fluidodinamica.

Le macchine presenti in FSNA sono equipaggiate con un sistema di telecamere che consente una facile programmazione adattiva dei componenti IGT da processare, in cui i fori esistenti devono essere riaperti dopo il rivestimento o la riparazione per saldatura.

Una telecamera integrata e un sistema di illuminazione identificano la posizione dei fori già presenti sul pezzo. Una riapertura accurata può ripristinare la dimensione originaria del foro evitando danni, intasamenti e imperfezioni introdotte da lavorazioni meccaniche.

Applicazioni della perforazione dei fori di raffreddamento

La realizzazione dei fori di raffreddamento è utilizzata in diversi settori, in particolare:

  • Produzione di Energia: I componenti delle turbine a gas operano in ambienti estremi caratterizzati da temperature elevate e stress meccanici. La creazione di fori di raffreddamento ben progettati è fondamentale per il funzionamento affidabile e duraturo delle turbine.
  • Settore Aerospaziale: Le turbine e i motori a reazione richiedono sistemi di raffreddamento avanzati per evitare il surriscaldamento e garantire una lunga vita operativa.
  • Industria Petrolchimica: Anche in questo settore, i componenti delle turbine devono essere dotati di fori di raffreddamento precisi per affrontare le condizioni operative più impegnative.

I Vantaggi della perforazione dei fori di raffreddamento

L'integrazione di tecnologie avanzate come l'ablazione laser e la lavorazione EDM offre una serie di vantaggi significativi per la realizzazione dei fori di raffreddamento, tra cui:

  • Minimo Stress sul Rivestimento: L'ablazione laser esegue una rimozione del rivestimento ceramico senza contatto, riducendo al minimo lo stress meccanico sul materiale e preservando l'integrità della microstruttura, inclusa l'interfaccia tra lo strato ceramico (Top Coat) e quello metallico (Base Coat).
  • Precisione e Flessibilità Geometrica: Grazie all'elettroerosione, è possibile realizzare fori di raffreddamento con geometrie complesse, come inclinazioni specifiche o forme irregolari, adattandosi perfettamente alle esigenze ingegneristiche.
  • Adattabilità ai Componenti Rivestiti: La capacità di riaprire i fori dopo l'applicazione dei rivestimenti TBC consente di mantenere le prestazioni di raffreddamento ottimali, anche dopo trattamenti di riparazione o manutenzione.
  • Controllo Ottimale del Processo: Le nostre macchine sono dotate di un sistema di telecamere integrato, che facilita la programmazione adattiva e garantisce una localizzazione precisa dei fori già esistenti, evitando danni e imperfezioni causati da lavorazioni meccaniche.

Affidati a Flame Spray per la realizzazione dei Fori di Raffreddamento

Con l’uso di tecnologie avanzate come l’ablazione laser e l’elettroerosione, Flame Spray garantisce processi di foratura di precisione per componenti di turbine a gas. Il nostro servizio non solo assicura prestazioni elevate ma prolunga anche la vita utile dei componenti, ottimizzando l’efficienza delle turbine e riducendo i costi di manutenzione.

 

Risultati

  • Perforazione dei fori di raffreddamento
  • Riapertura dei fori di raffreddamento
  • Riparazione di componenti di turbine a gas

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Foratura dei fori di raffreddamento F.A.Q.

Il sistema combinato di ablazione laser ed elettroerosione utilizza un processo in due fasi per forare i rivestimenti ceramici sulle pale e sulle palette delle turbine a gas.

Innanzitutto, il processo di ablazione laser viene utilizzato per rimuovere lo strato di rivestimento ceramico in modo efficiente e preciso. Una volta rimosso il rivestimento, viene applicato il processo di elettroerosione (EDM) per creare fori di raffreddamento nel substrato metallico sottostante. Questo duplice approccio garantisce fori puliti e di alta precisione preservando l'integrità del materiale base.

Gli accessori di tastatura e ottici svolgono un ruolo cruciale in questo sistema. La tecnologia di sonda fornisce misurazioni e feedback in tempo reale sul processo di perforazione, garantendo precisione e coerenza nel posizionamento e nella profondità del foro. Gli accessori ottici, come telecamere ad alta risoluzione e sistemi di guida laser, consentono l'allineamento e il posizionamento precisi dell'utensile di perforazione.

Insieme, questi accessori migliorano la precisione, il controllo e la qualità complessivi del processo di foratura e sagomatura dei fori di raffreddamento.

Sì, il sistema combinato di ablazione laser ed EDM è dotato di una funzionalità di riapertura dei fori senza contatto. Dopo che i componenti della turbina a gas sono stati rivestiti con materiale ceramico, il sistema può essere programmato per utilizzare l'ablazione laser per rimuovere selettivamente il rivestimento all'interno dell'area del foro di raffreddamento senza entrare fisicamente in contatto con il substrato. Ciò garantisce che i fori di raffreddamento rimangano liberi e mantengano la loro geometria originale, contribuendo all'efficienza di raffreddamento e alle prestazioni ottimali della turbina.