항공우주용 정밀 임펠러 가공

항공우주용 정밀 임펠러는 엔진, 펌프 또는 터빈 시스템에 사용되는 회전 부품을 의미하며, 주로 항공 엔진, 로켓 추진기 또는 위성 추진 시스템에 적용됩니다. 이러한 임펠러는 복잡한 형상(대부분 얇은 벽의 일체형 구조)과 고온 고강도 재료(예: 티타늄 합금, 니켈 기반 고온 합금)로 만들어지며, 가공 정밀도 요구 사항이 매우 높습니다(공차 ±0.01-0.05mm, 표면 거칠기 Ra≤0.4μm). 이는 고속(>10,000 rpm)에서의 공기역학적 성능과 내구성을 보장하기 위함입니다.
 

1. 재료 특성

항공우주 임펠러는 고온, 고압 및 부식 환경에서의 신뢰성을 보장하기 위해 고성능 합금을 주로 사용합니다.

• 티타늄 합금(Ti-6Al-4V): 경량, 고강도, 내식성이 뛰어나 터빈 임펠러에 적합합니다.
• 니켈 기반 고온 합금(Inconel 718): 내열성(>1000°C), 내산화성이 뛰어나 엔진 일체형 임펠러에 적합합니다.
• 기타: 알루미늄 합금 또는 세라믹 복합 재료는 특정 경량 하중 응용 분야에 사용됩니다.

2. 가공 방법

정밀 임펠러 가공은 복잡한 기하학적 형상(예: 블레이드 곡면, 얇은 벽 내부 공동)을 구현하기 위해 고정밀, 다축 연동 및 비전통적인 가공 방법을 결합하는 것을 강조합니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다.

• 5축 CNC 가공: 복잡한 곡면 블레이드에 적합한 5축 연동 공작 기계(예: DMG Mori 또는 Mazak)를 사용합니다. 과제: 절삭력이 커서 진동이 발생합니다. 해결책: 고강성 공구 및 CAM 소프트웨어 최적화 경로. 가공 시간을 30-50% 단축할 수 있습니다.
• 전해 가공(ECM): 공구 접촉이 없고 열을 사용하지 않는 가공 방식으로, 고온 합금의 얇은 벽 구조에 적합합니다. 높은 표면 품질(Ra<0.2μm)과 잔류 응력이 없어 항공우주 복잡한 기하학적 형상에 특히 적합합니다.
• 유연 생산 시스템(FMS): 여러 대의 CNC 공작 기계를 통합하여 일체형 임펠러의 자동화된 대량 생산을 구현하며, 정밀도는 ±0.02mm로 제어됩니다.
• 기타: 정밀 주조 + 후가공(예: 로스트 왁스 주조) 또는 레이저 가공은 정밀한 r각도 물결 모양에 사용됩니다. 얇은 벽 일체형 원심 임펠러는 특허 방법을 사용할 수 있습니다. 먼저 내부 공동을 거칠게 가공한 다음 블레이드를 정밀하게 가공하여 초박형 블레이드(두께<1mm)의 변형을 방지합니다.