Quy trình sản xuất vòng giữ rèn cho động cơ tốc độ cao

Quy trình sản xuất vòng giữ rèn cho động cơ tốc độ cao

Vòng giữ rèn là bộ phận quay quan trọng được sử dụng để cố định cuộn dây cuối của rôto động cơ điện tốc độ cao. Trong quá trình vận hành, vòng giữ phải chịu được lực ly tâm đáng kể trong khi vẫn duy trì độ ổn định về kích thước, phản ứng từ tính thấp và hiệu suất cơ học đáng tin cậy. Những yêu cầu này làm cho việc lựa chọn vật liệu, kiểm soát rèn, biến dạng nguội và kiểm tra trở nên đặc biệt quan trọng.

Một ứng dụng động cơ tốc độ cao tiêu biểu

Vòng giữ động cơ tốc độ cao 20 MW đại diện hoạt động với tốc độ rôto khoảng 5.200 vòng/phút. Trong loại ứng dụng này, vòng này phải chống lại tải trọng ly tâm được tạo ra ở đầu rôto và giúp bảo vệ cụm cuộn dây cuối. Hợp kim austenit không từ tính có độ bền cao như 1Mn18Cr18N có thể được chỉ định khi dự án yêu cầu cường độ năng suất cao và độ thấm từ tính thấp.

Các yêu cầu kỹ thuật cuối cùng phải luôn tuân theo bản vẽ, thông số kỹ thuật vật liệu và thỏa thuận kiểm tra của khách hàng. Trong một trường hợp kỹ thuật đã được công bố, vòng giữ yêu cầu cường độ chảy trên 1.070 MPa, tính thấm từ được kiểm soát, ứng suất dư thấp và kiểm tra siêu âm thành phần đã hoàn thiện.

Tại sao xử lý nhiệt thông thường là không đủ

Ở nhiệt độ phòng, 1Mn18Cr18N là vật liệu austenit không có sự biến đổi pha thường được sử dụng để tăng cường nhiều loại thép hợp kim. Do đó, việc xử lý nhiệt thông thường không thể mang lại sự gia tăng độ bền cơ học cần thiết. Lộ trình sản xuất kết hợp rèn nóng, xử lý dung dịch và tăng cường giãn nở nguội bằng thủy lực.

Lộ trình sản xuất điển hình

Một lộ trình quy trình điển hình bao gồm:

Nấu chảy và chuẩn bị phôi

Gia nhiệt và rèn nóng

Gia công thô

Giải pháp xử lý nhiệt

Gia công chính xác trước khi tăng cường

Tăng cường giãn nở lạnh bằng thủy lực

Xử lý nhiệt giảm căng thẳng

Thử nghiệm cơ khí và luyện kim

Gia công cuối cùng và thử nghiệm không phá hủy

Đóng gói và giao hàng

Mỗi dự án đều yêu cầu các thông số quy trình riêng. Kích thước rèn, dung sai gia công, tỷ lệ biến dạng và đường cong xử lý nhiệt phải được thiết lập theo vật liệu, kích thước hoàn thiện và mục tiêu hiệu suất.

Kiểm soát rèn nóng

Hàm lượng mangan, crom và nitơ cao của 1Mn18Cr18N có thể làm cho vật liệu nhạy cảm với vết nứt bề mặt trong quá trình rèn nóng. Các kỹ sư rèn phải quản lý nhiệt độ, mức giảm trên mỗi lượt và cấp liệu một cách cẩn thận. Các bước biến dạng tương đối nhẹ, được kiểm soát giúp giảm hư hỏng bề mặt đồng thời phát triển vòng trống âm thanh.

Vật liệu ban đầu có thể được chuẩn bị thông qua quá trình nấu chảy lại bằng điện xỉ khi đặc điểm kỹ thuật của dự án yêu cầu cải thiện độ sạch và chất lượng bên trong. Sau đó, phôi rèn được gia công thô theo kích thước cần thiết cho quá trình xử lý nhiệt và giãn nở nguội tiếp theo.

Giải pháp xử lý nhiệt

Xử lý dung dịch làm nóng hợp kim thành vùng một pha ở nhiệt độ cao để cacbua hòa tan vào nền austenit. Làm nguội nhanh sau đó giúp thu được cấu trúc austenit đồng đều và ổn định hơn. Việc xử lý này hỗ trợ độ bền, khả năng chống ăn mòn và khả năng phản ứng của vật liệu đối với việc tăng cường biến dạng nguội sau này.

Tăng cường mở rộng lạnh thủy lực

Mở rộng thủy lực là giai đoạn tăng cường quan trọng. Vòng gia công được đặt cùng với dụng cụ tạo hình để tạo ra một không gian khép kín. Nước áp suất cao được đưa vào để vòng giãn nở dẻo một cách có kiểm soát.

Quá trình phải kiểm soát tốc độ biến dạng, áp suất và độ đồng đều về kích thước. Một vòng dài có tỷ lệ chiều cao trên đường kính cao có thể có hình dạng không đồng đều hoặc hình dạng miệng chuông trong quá trình giãn nở. Các thiết bị định vị và giới hạn có thể giúp ổn định vòng trong khi các thông số áp suất được điều chỉnh để duy trì hình dạng cần thiết.

Trong trường hợp tham chiếu, đường kính vòng được mở rộng từ khoảng 660 mm lên 810 mm, với khả năng kiểm soát kích thước được duy trì trong phạm vi dung sai hẹp. Các giá trị này mô tả trường hợp cụ thể đó và không được sử dụng làm thông số sản xuất chung.

Giảm căng thẳng và kiểm tra lần cuối

Sự giãn nở lạnh tạo ra ứng suất dư. Chu trình giảm ứng suất tiếp theo giúp ổn định cấu trúc vi mô và giảm ứng suất dư trong khi vẫn duy trì độ bền đạt được thông qua biến dạng.

Xác minh chất lượng cuối cùng có thể bao gồm kiểm tra độ bền kéo, kiểm tra va đập, kiểm tra kim loại, đo độ thấm từ, kiểm tra kích thước và kiểm tra siêu âm. Vị trí lấy mẫu, giá trị nghiệm thu và tiêu chí kiểm tra không phá hủy phải tuân theo thỏa thuận kỹ thuật của khách hàng và tiêu chuẩn áp dụng quy định cho dự án.

Giá trị kỹ thuật của quá trình

Thử thách sản xuất không phải là một hoạt động rèn đơn lẻ. Đó là sự tích hợp có kiểm soát của chất lượng vật liệu, rèn nóng, gia công, xử lý dung dịch, giãn nở thủy lực, giảm ứng suất và kiểm tra. Khi các giai đoạn này được phát triển theo thông số kỹ thuật của khách hàng, các vòng giữ rèn có thể đạt được độ bền, độ chính xác về kích thước và chất lượng bên trong cần thiết cho thiết bị quay tốc độ cao.

Công ty TNHH Sản xuất Kim loại Jianye cung cấp các sản phẩm rèn vòng, rèn lớn, rèn trục và các giải pháp rèn kim loại khác dựa trên bản vẽ và yêu cầu kỹ thuật của khách hàng. Đối với vòng giữ động cơ hoặc bộ phận quay quan trọng khác, người mua có thể cung cấp loại vật liệu, kích thước, mục tiêu đặc tính cơ học, yêu cầu kiểm tra và số lượng đặt hàng để xem xét kỹ thuật và báo giá.