Optimizando Electrodos de Tungsteno para Aplicaciones Aeroespaciales de Alta Precisión

Uso de Cobre-Tungsteno en Electrodos de Hundimiento (Die Sinker) para EDM

Dimensionalmente muy lejos del alambre de tungsteno con un diámetro de 0.0010” (0.025 mm) está el uso de tungsteno para electrodos de hundimiento. Tomando la forma inversa, los electrodos de hundimiento necesitan ser dimensionalmente robustos pero también mecanizables con características muy finas —a veces tan delgadas como el propio alambre fino. Con la capacidad de producir piezas en una miríada de formas usando el proceso EDM de hundimiento, Metal Cutting fue abordado por un cliente con una aplicación difícil para aeroespacial, requiriendo tanto alto volumen como características finas.

Descubriendo Cómo Usar Cerámica para un Anillo de Sellado

El cliente tenía la tarea de fabricar un nuevo tipo de anillo de sellado para reemplazar los anillos de panal tradicionales usados en motores a reacción. El alto rendimiento de este nuevo anillo de sellado se lograría usando cerámica como material de sellado. El desafío era cómo llegar allí —específicamente, cómo poner cerámica en la forma de anillos circulares muy grandes.

La cerámica es conocida por sus notables propiedades de resistencia al desgaste y altas temperaturas. Sin embargo, también se sabe que es frágil y se astilla fácilmente. Así que, para hacer funcionar el nuevo anillo de sellado del cliente, la cerámica necesitaba un sustrato para mantenerla en su lugar y proporcionar la base y resistencia que necesitaba, versus tener solo un anillo de cerámica puro. Surgió la idea de utilizar aletas, una característica muy común del diseño de motores a reacción; sin embargo, en este caso las aletas eran puramente para propósitos de adhesión, con cerámica fluyendo en los espacios entre las aletas.

Resolviendo un Desafío de Producción con Cobre-Tungsteno

Por supuesto, diseñar el tipo particular de cerámica para su propósito y fluirla en las aletas fue su propio desafío. Pero para aquellos de nosotros en el negocio de los metales, nuestro desafío era fabricar las aletas —y no solo unas pocas, sino miles y miles de aletas idénticas que necesitaban hacerse en segmentos y coincidir con las diversas circunferencias descendentes requeridas para esta aplicación. ¿Cómo sería posible mecanizar estas aletas altas y delgadas con canales profundos separándolas por solo una fracción de milímetro?

La solución fue fabricar las aletas usando electrodos de hundimiento EDM. Estos electrodos se fabrican usando proporciones muy precisas de cobre-tungsteno distribuido uniformemente y perfectamente uniforme. Sin embargo, la producción normal no requiere el nivel más alto de consistencia y distribución de polvo de esta nueva aplicación, así como la densidad homogénea necesaria a lo largo de todo el bloque de electrodo. Además, los electrodos para esta aplicación iban a ser muy grandes y cada uno necesitaba acoplarse perfectamente con los adyacentes.

Asegurando la Base Correcta para EDM

(Alerta de spoiler: Quizás quiera dejar de leer si tiene miedo de volar o de ir al dentista.)

Imagine que está volando en un avión a reacción y desde su asiento tiene una vista directa directamente hacia uno de los motores. Seguramente espera que pequeños pedazos de metal no sean eyectados desde dentro del motor.

¿Qué tiene que ver eso con CuW usado en electrodos de hundimiento para corte EDM de aletas para anillos de sellado cerámicos? Hay un efecto dominó en que, si el material de electrodo EDM primario tuviera trozos de metal sobredimensionados, no mezclados o vacíos no detectados, el patrón de aletas resultante tendría huecos y faltarían características de diseño necesarias para sostener y fijar la cerámica. Por eso se necesitaba prestar tanta atención a la consistencia, distribución y homogeneidad del CuW usado en esta aplicación.

Es un poco como la odontología y poner una corona. No importa qué tan bien se vea la corona, si el trabajo subyacente no se hizo correctamente —si la corona y la base no se moldearon correctamente, no se usó suficiente adhesivo, o había huecos en el sello de la corona— entonces la capacidad de usar el diente repetidamente se verá comprometida. Del mismo modo, la integridad del anillo de sellado y la cerámica que lo rodea comenzó con esta base, creada por un proceso EDM que dependía del material inicial perfecto.