תהליך ייצור של טבעות שמירה מזויפות עבור מנועים מהירים
טבעות חיזוק מחושלות הן רכיבים מסתובבים קריטיים המשמשים לאבטחת פיתולי הקצה של רוטורים של מנוע חשמלי מהיר. במהלך הפעולה, טבעת שמירה חייבת לעמוד בכוח צנטריפוגלי משמעותי תוך שמירה על יציבות מימדית, תגובה מגנטית נמוכה וביצועים מכניים אמינים. דרישות אלו הופכות את בחירת החומר, בקרת הפרזול, דפורמציה קרה ובדיקה חשובים במיוחד.
אפליקציה מייצגת של מנוע מהיר
טבעת מייצגת של מנוע במהירות גבוהה של 20 MW פועלת עם מהירות רוטור של כ-5,200 r/min. בסוג זה של יישום, הטבעת חייבת לעמוד בעומס הצנטריפוגלי שנוצר בקצה הרוטור ולעזור להגן על מכלול מתפתל הקצה. ניתן לציין סגסוגת אוסטניטית לא-מגנטית בעלת חוזק גבוה כגון 1Mn18Cr18N כאשר הפרויקט דורש חוזק תפוקה גבוה וחדירה מגנטית נמוכה.
הדרישות הטכניות הסופיות חייבות תמיד להיות בהתאם לשרטוט, מפרט החומר והסכם הבדיקה של הלקוח. במקרה הנדסי אחד שפורסם, טבעת השמירה דרשה חוזק תפוקה מעל 1,070 MPa, חדירות מגנטית מבוקרת, מתח שיורי נמוך ובדיקה קולית של הרכיב המוגמר.
מדוע טיפול חום קונבנציונלי אינו מספיק
בטמפרטורת החדר, 1Mn18Cr18N הוא חומר אוסטניטי ללא שינוי הפאזה המשמש בדרך כלל לחיזוק פלדות סגסוגת רבות. לכן טיפול חום קונבנציונלי לבדו אינו יכול לספק את הגידול הנדרש בחוזק מכני. מסלול הייצור משלב פרזול חם, טיפול בתמיסות וחיזוק הידראולי בהתפשטות קרה.
מסלול ייצור טיפוסי
מסלול תהליך טיפוסי כולל:
התכה והכנת מטיל
חימום ופרזול חם
עיבוד גס
טיפול בחום תמיסה
עיבוד מדוייק לפני חיזוק
חיזוק הידראולי של התפשטות קור
טיפול בחום להפגת מתחים
בדיקות מכניות ומתכות
עיבוד סופי ובדיקות לא הרסניות
אריזה ומשלוח
כל פרויקט דורש פרמטרים משלו לתהליך. יש לקבוע מידות פרזול, קצבת עיבוד, יחס עיוות ועקומת טיפול בחום בהתאם לחומר, לגודל המוגמר ויעד הביצועים.
בקרת חישול חם
תכולת המנגן, הכרום והחנקן הגבוהה של 1Mn18Cr18N יכולה להפוך את החומר לרגיש לסדיקות פני השטח במהלך חישול חם. מהנדסי פרזול חייבים לנהל את הטמפרטורה, הפחתה בכל מעבר ולהאכיל בזהירות. שלבי דפורמציה מבוקרים וקלים יחסית עוזרים להפחית נזקי פני השטח תוך פיתוח טבעת קול ריקה.
ניתן להכין את חומר המוצא באמצעות התכה מחדש של אלקטרוסלג כאשר מפרט הפרויקט דורש שיפור בניקיון ובאיכות פנימית. הריק המחושל עובר עיבוד גס למידות הדרושות לטיפול בחום ולהתפשטות קרה לאחר מכן.
פתרון טיפול בחום
טיפול בתמיסה מחמם את הסגסוגת לאזור חד פאזי בטמפרטורה גבוהה כך שהקרבידים מתמוססים לתוך המטריצה האוסטניטית. אז קירור מהיר עוזר להשיג מבנה אוסטניטי אחיד ויציב יותר. טיפול זה תומך בקשיחות, עמידות בפני קורוזיה ותגובת החומר לחיזוק עיוות קור מאוחר יותר.
הידראולי חיזוק התפשטות הקור
הרחבה הידראולית היא שלב החיזוק המרכזי. הטבעת המעובדת ממוקמת עם כלי העיצוב כדי ליצור חלל סגור. מים בלחץ גבוה מוכנסים כך שהטבעת מתרחבת פלסטית בצורה מבוקרת.
התהליך חייב לשלוט בקצב העיוות, בלחץ ובאחידות הממדים. טבעת ארוכה עם יחס גבוה לקוטר עלולה לפתח פרופיל לא אחיד או צורת פעמון במהלך ההתרחבות. התקני מיקום והגבלה יכולים לעזור לייצב את הטבעת תוך התאמה של פרמטרי לחץ כדי לשמור על הגיאומטריה הנדרשת.
במקרה הנזכר, קוטר הטבעת הורחב מכ-660 מ"מ ל-810 מ"מ, כאשר בקרת הממדים נשמרה בסובלנות צרה. ערכים אלה מתארים את המקרה הספציפי הזה ואין להשתמש בהם כפרמטרי ייצור אוניברסליים.
הפגת מתח ובדיקה סופית
התפשטות קרה מביאה ללחץ שיורי. מחזור הפגת מתחים לאחר מכן עוזר לייצב את המבנה המיקרו ולהפחית את הלחץ השיורי תוך שמירה על החוזק שנרכש באמצעות דפורמציה.
אימות האיכות הסופי עשוי לכלול בדיקות מתיחה, בדיקת השפעה, בדיקה מטאלוגרפית, מדידת חדירות מגנטית, בדיקת מימד ובדיקות אולטרסאונד. מיקומי דגימה, ערכי קבלה וקריטריונים של בדיקה לא הרסנית חייבים להיות בהתאם להסכמה הטכנית של הלקוח ולתקן הרלוונטי שצוין עבור הפרויקט.
ערך הנדסי של התהליך
אתגר הייצור אינו פעולת חישול אחת. זהו שילוב מבוקר של איכות חומר, פרזול חם, עיבוד שבבי, טיפול בפתרון, הרחבה הידראולית, הפגת מתח ובדיקה. כאשר שלבים אלו מפותחים סביב מפרט הלקוח, טבעות שמירה מזויפות יכולות להשיג את החוזק, הדיוק הממדים והאיכות הפנימית הנדרשת לציוד מסתובב במהירות גבוהה.
Jianye Metal Manufacturing Co., Ltd מספקת פרזול טבעת, פרזול גדול, פרזול פיר ופתרונות פרזול מתכת אחרים המבוססים על שרטוטי הלקוח ודרישות טכניות. עבור טבעת שמירה של מנוע או רכיב מסתובב קריטי אחר, הקונים מוזמנים לספק את דרגת החומר, מידות, יעדים מכאניים, דרישות בדיקה וכמות הזמנה לבדיקה טכנית והצעת מחיר.
Jianye Metal Manufacturing Co., Ltd.,
