Обработка на ротори

Обработка на ротори

Роторът е въртящо се тяло, поддържано от лагери, и служи като основен въртящ се компонент в силовите машини и оперативните машини. Обекти без собствен въртящ се вал също могат да се считат за ротори, след като са здраво свързани или снабдени с допълнителен вал. В тежкотоварно оборудване, като турбогенератори, газови турбини и турбокомпресори, роторът, като основен високоскоростен въртящ се компонент, поема критичните отговорности за преобразуване на енергия и предаване на мощност. Качеството на неговата обработка директно определя експлоатационната стабилност, ефективността на изходната мощност и експлоатационния живот на оборудването. Изкованите роторни части за тежкотоварни условия се произвеждат предимно от високоякостни легирани стомани чрез интегрално коване, което ги прави подходящи за тежки експлоатационни условия, включващи високи температури, високо налягане и високи скорости. Те са основни компоненти, осигуряващи дългосрочната надеждна работа на тежкотоварното оборудване.

Изборът на материали и коването на заготовки са основните предпоставки за обработка на тежкотоварни роторни изковки, изискващи баланс между висока якост, висока жилавост и устойчивост на умора. Често срещани материали за изковки на ротори на турбогенератори включват високоякостни легирани стомани като 30CrNiMoV и 26Cr2Ni4MoV. След коване и термична обработка, тези материали показват отлични комплексни механични свойства, което им позволява да издържат на огромните центробежни сили и вибрационни удари по време на високоскоростно въртене. Заготовките се изготвят чрез интегрални процеси на коване в матрица, при които блоковете се ковават горещо с помощта на хидравлични преси. Този процес разрушава структурата на отливания метал, рафинира размера на зърната, подобрява плътността на коването и структурната еднородност и едновременно с това елиминира вътрешни дефекти като порьозност и кухини от свиване, полагайки солидна структурна основа за последваща обработка и дългосрочна експлоатация на оборудването.

Процесът на обработка на тежкотоварни роторни изковки е сложен и изисква изключително висока прецизност, като обикновено се следва стандартизираната последователност от предварителна обработка на заготовката - груба обработка - полуфинална обработка - термична обработка - фина обработка - безразрушителен контрол. В етапа на предварителна обработка на заготовката, кована част се нормализира, за да се облекчат напреженията от коването, да се хомогенизира микроструктурата и да се намали рискът от деформация по време на последващата обработка. Грубата обработка се фокусира върху премахването на значителен припуск за материал и първоначалното оформяне, като се използват големи ЦПУ стругове и подови пробивни и фрезови машини за създаване на основния профил на ротора, включително ключови секции като шийката, фланеца и каналите на лопатката, като същевременно се оставя подходящ припуск за обработка, за да се отчете деформацията по време на последващата термична обработка.

Термичната обработка е критичен процес за подобряване на производителността на тежкотоварните роторни изковки, изискващ многоетапни композитни процеси, съобразени с материала и работните условия. Роторните изковки на турбогенератори обикновено се подлагат на закаляване и отпускане. Този комбиниран процес осигурява на изковката добър баланс между якост и жилавост, отговаряйки на изискванията за носеща способност при високоскоростно въртене. За критичните зони на ротора са необходими повърхностни обработки като цементация или азотиране, за да се увеличи твърдостта на повърхността и износоустойчивостта, като същевременно се запази жилавостта на сърцевината, устойчивостта на износване и умора. След термична обработка е необходима обработка чрез стареене, за да се облекчат допълнително вътрешните напрежения, да се осигури размерна стабилност на ротора и да се предотврати деформация по време на последваща машинна обработка или операция.

Финишната обработка е основният етап за гарантиране на точността на тежкотоварните роторни изковки, разчитайки на високопрецизно ЦПУ оборудване и прецизна измервателна технология. Големи ЦПУ цилиндрични шлифовъчни машини и шлифовъчни машини за колянови валове се използват за шлайфане на ключови области като роторната шия и пасващите повърхности, контролирайки размерните допуски в рамките на ±0,005 мм, като същевременно стриктно се гарантира, че геометричните допуски като коаксиалност и кръглост отговарят на стандартите, за да се избегнат ексцентрични вибрации по време на високоскоростно въртене. За сложни структури като канали и шпонкови канали на роторните лопатки се използват петосни обработващи центрове за прецизно фрезоване, осигуряващи размерна точност и прецизност на сглобяване, за да отговарят на изискванията за монтаж на лопатките и свързващите компоненти.

Неразрушителният контрол и контролът на качеството са неразделна част от целия процес на машинна обработка, служейки като ключови гаранции за квалифицирана крайна проверка на тежкотоварни роторни изковки. Методи като ултразвуков контрол, магнитно-прахово изпитване и проникващ контрол се използват по време на машинната обработка за цялостна проверка за вътрешни пукнатини, включвания, микроструктурни дефекти и повърхностни повреди в изковките. Прецизно оборудване като координатно-измервателни машини (СММ) и тестери за кръглост се използва за цялостна проверка на машинните размери и геометричните допуски, като се гарантира съответствие със стандартите за проектиране. Освен това, за висококачествени продукти като ротори на турбогенератори, динамичните балансиращи тестове са от съществено значение. Тези тестове елиминират ексцентричната маса чрез регулиране на противотежестите, предотвратявайки механични повреди, причинени от резонанс по време на работа с висока скорост и гарантирайки безопасността на експлоатацията на оборудването. С развитието на тежкотоварното оборудване към по-големи размери и по-висока ефективност, машинната обработка на роторни изковки се модернизира към по-висока прецизност, интелигентност и зелено производство, осигурявайки по-надеждни основни компоненти за енергийния, енергийния и други сектори.