
工艺传承与技术积淀
数十年来,斯达拉格在透平机械制造领域持续积累工艺专长。斯达拉格亚太区销售总监、透平机械专家克劳斯・施特鲁贝尔指出:“大多数客户想要的不仅仅是我们的高端机床。他们购买机床是将其作为实用、高效工艺的一部分,这些工艺通常会集成到完整的制造系统中。这就要求我们始终掌握最新的工艺专长。”
通过测试和小批量生产等合同,斯达拉格不断获取这类业务,客户可借助这些服务应对生产高峰期等场景。
项目背景与战略价值
2025年,卓越生产中心成功执行了来自印第安纳波利斯的西门子能源公司的订单。斯达拉格负责为这家美国公司完成SGT-A05和KB7X型燃气轮机机匣的整体加工方案,这些机匣均为小批量生产。
西门子能源公司清楚,斯达拉格并非传统意义上的供应商。这次的合作契机源于实际需求。西门子的前供应商认为小批量生产已无经济效益,而市场上也找不到其他具备必要专长和设备的服务供应商。而斯达拉格位于罗尔沙赫伯格的卓越生产中心具备机匣加工所需的理想条件。
机床咨询电话:159 1097 4236
制造挑战与技术创新
高性能加工系统事业部研发与技术负责人马库斯・埃斯博士表示:“尽管我们已有机匣生产经验,但实际上我们并非零部件供应商。但由于西门子的合同涵盖了从毛坯到可装配的机匣部件的完整工艺流程,因此我们将这次合作视为拓展和完善工艺专长的契机。”
具体工作内容包括:
燃气轮机由多个部分组成:进气道、压气机、燃烧室、轮机本体以及排气道。西门子SGT-A05型燃气轮机机匣需由六个不同的部件组成。较新的KB7X系列则有七个机匣部件。
每个旋转对称的机匣都需满足不同要求,尺寸和几何形状也各不相同。根据工作环境的温度不同,材质也有所差异。冷端部分采用钛合金,热端部分则采用高温合金(温度最高可达2000摄氏度)。
创新解决方案:
模块化夹持系统:最初计划使用多种不同夹具,但这会导致项目成本过高。斯达拉格团队提出了创新的模块化夹持概念——一款组合式夹具,可通过单一设备实现七种机匣的装夹。在托盘上标记矩阵标识,明确每种机匣的装夹位置,操作员可通过配置不同的标准立式装夹元件快速重新配置夹具。
专用刀具研发:为在难以触及的区域进行钻孔和切削加工,斯达拉格专家研发了超薄角度铣头,该铣头配备特殊接口,具备极高的刚性,可胜任重型切削加工任务。同时,自主研发的合金铣刀有助于优化加工性能,深孔钻头、反向锪钻等其他刀具也均来自斯达拉格自有研发部门。
完整工艺链管理:斯达拉格不仅负责车削、铣削和钻孔工序,还需承担额外的电火花加工、焊接、热处理以及检测、测试等工作。深孔钻削后需进行压力测试,焊接、电火花加工、热处理与淬火工艺以及Cerakote涂层处理等工作外包给经认证的外部合作伙伴完成,所需的荧光渗透检测工艺亦是如此。
生产实施与项目管理
2025年计划交付10套机匣组件,分两批交付,每批包含5套组件。这意味着七种不同的机匣部件每种都以5件为一批进行生产,从而将装夹和热处理成本降至最低。斯达拉格需要精密的生产计划,不仅要考虑机床利用率,还要兼顾各类辅助工艺。
此次工艺开发的可用周期仅为六个月。考虑到机匣种类繁多且要求差异极大,挑战始于难加工材质,还包括部分特征(如孔)的加工可达性受限等问题。为确保叶片等附件的精准定位,必须严格遵守严苛的公差要求。此外,部分表面还需达到极高的光洁度要求。
马库斯·埃斯博士指出:"这些工序中,许多都是不受我们直接控制的中间环节,会中断内部生产流程。但我们经验丰富的员工成功构建了高效运转的工艺流程。"由于客户位于美国,斯达拉格开发了一套全面的项目管理系统,包括每周举行线上会议,讨论并监控项目进展,便于西门子准确了解工作进展情况。
制造流程结束后,每个零件都会按照规定标注序列号。随后安装螺栓、销钉、T型螺母及其他供应部件。整套组件随后会放入坯料交付时使用的可重复利用包装中,最终发运至美国的西门子工厂,在此完成轮机的全面组装和测试。
经验总结与技术积累
通过这个项目,斯达拉格积累了宝贵的工艺流程知识。马库斯・埃斯解释说:“在此过程中积累的整套工艺流程知识,对我们而言极具价值。”这包括从经济角度优化生产、管理外部合作伙伴、以及处理复杂项目管理等方面的经验。
从经济角度考虑,斯达拉格无需为这份合同额外投资新设备。针对西门子的机匣加工,团队采用了卓越生产中心现有的STC 1250MT和STC 800MT加工中心,根据机匣尺寸和要求,灵活适配铣削和车削加工。
从机床制造商到工艺解决方案提供者,斯达拉格通过这个项目展现了其在透平机械制造领域的深厚积累。克劳斯・施特鲁贝尔总结道:“毕竟,瑞士机械工程师本质上是生产解决方案的提供商。”
这次与西门子能源的合作,不仅完成了10套机匣组件的制造任务,更重要的是斯达拉格进一步积累了从难加工材料处理、多品种小批量生产管理到完整工艺链集成的专有技术,为服务全球航空航天和能源行业客户奠定了更坚实的基础。