Prelucrarea rotorului

Prelucrarea rotorului

Un rotor este un corp rotativ susținut de rulmenți și servește drept componentă rotativă centrală în mașinile energetice și mașinile operaționale. Obiectele fără propriul arbore rotativ pot fi, de asemenea, considerate rotoare după ce sunt conectate rigid sau prevăzute cu un arbore suplimentar. În echipamentele grele, cum ar fi turbogeneratoarele, turbinele cu gaz și turbocompresoarele, rotorul, ca componentă rotativă centrală de mare viteză, își asumă responsabilitățile critice ale conversiei energiei și transmiterii puterii. Calitatea sa de prelucrare determină direct stabilitatea operațională a echipamentului, eficiența puterii de ieșire și durata de viață a acestuia. Piesele forjate ale rotoarelor grele sunt fabricate predominant folosind oțeluri aliate de înaltă rezistență prin forjare integrală, ceea ce le face potrivite pentru condiții dure de funcționare care implică temperaturi ridicate, presiuni ridicate și viteze mari. Acestea sunt componente fundamentale de bază care asigură funcționarea fiabilă pe termen lung a echipamentelor grele.

Selecția materialelor și forjarea semifabricatelor sunt premise esențiale pentru prelucrarea pieselor forjate ale rotoarelor de mare putere, necesitând un echilibru între rezistență ridicată, tenacitate ridicată și rezistență la oboseală. Materialele comune pentru piesele forjate ale rotoarelor turbogeneratoare includ oțelurile aliate de înaltă rezistență, cum ar fi 30CrNiMoV și 26Cr2Ni4MoV. După forjare și tratament termic, aceste materiale prezintă proprietăți mecanice complete excelente, permițându-le să reziste forțelor centrifuge imense și impacturilor vibraționale în timpul rotației de mare viteză. Semifabricatele sunt preparate folosind procese de forjare integrală prin matriță, unde lingourile sunt forjate la cald folosind prese hidraulice. Acest proces descompune structura metalică turnată, rafinează dimensiunea granulelor, îmbunătățește densitatea forjării și uniformitatea structurală și, simultan, elimină defectele interne precum porozitatea și cavitățile de contracție, punând o bază structurală solidă pentru prelucrarea ulterioară și funcționarea pe termen lung a echipamentelor.

Procesul de prelucrare a pieselor forjate ale rotoarelor pentru sarcini grele este complex și necesită o precizie extrem de mare, urmând în general secvența standardizată: pretratare a semifabricatului - prelucrare brută - semifinisare - tratament termic - finisare - testare nedistructivă. În etapa de pretratare a semifabricatului, forjatul este supus unei normalizări pentru a ameliora tensiunile de forjare, a omogeniza microstructura și a reduce riscul de deformare în timpul prelucrării ulterioare. Prelucrarea brută se concentrează pe îndepărtarea adaosului semnificativ de material și a modelării inițiale, utilizând strunguri CNC mari și mașini de găurit și frezat cu podea pentru a crea profilul de bază al rotorului, inclusiv secțiuni cheie, cum ar fi fusul, flanșa și canelurile palei, lăsând în același timp o adaos de prelucrare adecvat pentru a ține cont de deformarea în timpul tratamentului termic ulterior.

Tratamentul termic este un proces critic pentru îmbunătățirea performanței pieselor forjate ale rotorului pentru sarcini grele, necesitând procese compozite în mai multe etape, adaptate materialului și condițiilor de funcționare. Piesele forjate ale rotorului turbogeneratorului sunt de obicei supuse unui proces de călire și revenire. Acest proces combinat oferă piesei forjate un echilibru bun între rezistență și tenacitate, îndeplinind cerințele de portanță în condiții de rotație de mare viteză. Pentru zonele critice ale rotorului, sunt necesare și tratamente de suprafață, cum ar fi carburarea sau nitrurarea, pentru a crește duritatea suprafeței și rezistența la uzură, menținând în același timp tenacitatea miezului, rezistând la uzură și deteriorări prin oboseală. După tratamentul termic, este necesar un tratament de îmbătrânire pentru a ameliora în continuare tensiunile interne, asigurând stabilitatea dimensională a rotorului și prevenind deformarea în timpul prelucrării sau funcționării ulterioare.

Finisarea este etapa centrală pentru garantarea preciziei pieselor forjate ale rotorului pentru sarcini grele, bazându-se pe echipamente CNC de înaltă precizie și tehnologie de măsurare precisă. Rectificatoarele cilindrice CNC de mari dimensiuni și rectificatoarele arborelui cotit sunt utilizate pentru a rectifica zone cheie, cum ar fi fusul rotorului și suprafețele de montaj, controlând toleranțele dimensionale în limita a ±0,005 mm, asigurând în același timp cu strictețe că toleranțele geometrice, cum ar fi coaxialitatea și rotunjimea, îndeplinesc standardele pentru a evita vibrațiile excentrice în timpul rotației de mare viteză. Pentru structuri complexe, cum ar fi canelurile și canalele palelor rotorului, centrele de prelucrare cu cinci axe sunt utilizate pentru frezare precisă, asigurând precizia dimensională și precizia de asamblare pentru a îndeplini cerințele de instalare pentru pale și componentele de conectare.

Testarea nedistructivă și controlul calității sunt parte integrantă a întregului proces de prelucrare, servind drept garanții cheie pentru inspecția finală calificată a pieselor forjate cu rotoare pentru sarcini grele. Metode precum testarea cu ultrasunete, testarea cu particule magnetice și testarea cu penetranți sunt utilizate în timpul prelucrării pentru a inspecta complet fisurile interne, incluziunile, defectele microstructurale și deteriorările de suprafață ale pieselor forjate. Echipamentele de precizie, cum ar fi mașinile de măsurat în coordonate (CMM) și testerele de rotunjime, sunt utilizate pentru inspecția completă a dimensiunilor de prelucrare și a toleranțelor geometrice, asigurând conformitatea cu standardele de proiectare. În plus, pentru produsele de înaltă calitate, cum ar fi rotoarele turbogeneratoarelor, testele de echilibrare dinamică sunt esențiale. Aceste teste elimină masa excentrică prin reglarea contragreutăților, prevenind defecțiunile mecanice cauzate de rezonanță în timpul funcționării la viteză mare și asigurând siguranța în funcționare a echipamentelor. Pe măsură ce echipamentele grele evoluează către dimensiuni mai mari și o eficiență mai mare, prelucrarea forjării rotoarelor se modernizează către o precizie mai mare, inteligență și fabricație ecologică, oferind componente de bază mai fiabile pentru sectoarele energetic și alte sectoare.