فرآیند ساخت حلقه های نگهدارنده آهنگری برای موتورهای پرسرعت

فرآیند ساخت حلقه های نگهدارنده آهنگری برای موتورهای پرسرعت

حلقه های نگهدارنده آهنگری اجزای چرخشی حیاتی هستند که برای محکم کردن سیم پیچ های انتهایی روتورهای موتور الکتریکی با سرعت بالا استفاده می شوند. در حین کار، یک حلقه نگهدارنده باید نیروی گریز از مرکز قابل توجهی را تحمل کند و در عین حال ثبات ابعادی، پاسخ مغناطیسی کم و عملکرد مکانیکی قابل اعتماد را حفظ کند. این الزامات انتخاب مواد، کنترل آهنگری، تغییر شکل سرد و بازرسی را به ویژه مهم می کند.

یک برنامه کاربردی موتور با سرعت بالا

یک حلقه نگهدارنده موتور پرسرعت 20 مگاواتی با سرعت روتور تقریباً 5200 دور در دقیقه کار می کند. در این نوع کاربرد، حلقه باید در برابر بار گریز از مرکز ایجاد شده در انتهای روتور مقاومت کند و به محافظت از مجموعه سیم پیچ انتهایی کمک کند. هنگامی که پروژه به قدرت تسلیم بالا و نفوذپذیری مغناطیسی کم نیاز دارد، ممکن است یک آلیاژ آستنیتی غیر مغناطیسی با استحکام بالا مانند 1Mn18Cr18N مشخص شود.

الزامات فنی نهایی باید همیشه از نقشه مشتری، مشخصات مواد و توافقنامه بازرسی پیروی کند. در یک مورد مهندسی منتشر شده، حلقه نگهدارنده به استحکام تسلیم بالای 1070 مگاپاسکال، نفوذپذیری مغناطیسی کنترل شده، تنش پسماند کم و بازرسی اولتراسونیک از قطعه نهایی نیاز داشت.

چرا عملیات حرارتی معمولی کافی نیست؟

در دمای اتاق، 1Mn18Cr18N یک ماده آستنیتی بدون تغییر فاز است که معمولاً برای تقویت بسیاری از فولادهای آلیاژی استفاده می شود. بنابراین عملیات حرارتی معمولی به تنهایی نمی تواند افزایش مورد نیاز در استحکام مکانیکی را فراهم کند. مسیر تولید ترکیبی از آهنگری گرم، درمان محلول و تقویت هیدرولیک انبساط سرد است.

مسیر تولید معمولی

یک مسیر فرآیند معمولی شامل:

ذوب و آماده سازی شمش

گرمایش و آهنگری گرم

ماشینکاری خشن

عملیات حرارتی محلول

ماشینکاری دقیق قبل از تقویت

تقویت هیدرولیک انبساط سرد

درمان حرارتی کاهش استرس

تست های مکانیکی و متالورژی

ماشینکاری نهایی و آزمایش غیر مخرب

بسته بندی و تحویل

هر پروژه به پارامترهای فرآیندی خاص خود نیاز دارد. ابعاد آهنگری، کمک هزینه ماشینکاری، نسبت تغییر شکل و منحنی عملیات حرارتی باید با توجه به مواد، اندازه نهایی و هدف عملکرد تعیین شود.

کنترل فورج داغ

محتوای بالای منگنز، کروم و نیتروژن 1Mn18Cr18N می تواند مواد را به ترک های سطحی در هنگام آهنگری داغ حساس کند. مهندسان آهنگری باید دما، کاهش در هر پاس و تغذیه را با دقت مدیریت کنند. مراحل تغییر شکل کنترل‌شده و نسبتاً سبک به کاهش آسیب‌های سطحی کمک می‌کند و در عین حال یک حلقه صدا ایجاد می‌کند.

هنگامی که مشخصات پروژه نیاز به بهبود پاکیزگی و کیفیت داخلی دارد، ممکن است ماده اولیه از طریق ذوب مجدد سرباره الکتریکی تهیه شود. سپس قطعه فورج شده به اندازه هایی که برای عملیات حرارتی بعدی و انبساط سرد مورد نیاز است، ماشینکاری می شود.

محلول عملیات حرارتی

عملیات محلول، آلیاژ را در یک ناحیه تک فاز با دمای بالا گرم می کند تا کاربیدها در ماتریس آستنیتی حل شوند. سپس سرد شدن سریع به دستیابی به ساختار آستنیتی یکنواخت تر و پایدارتر کمک می کند. این درمان از چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی و پاسخ مواد به تقویت تغییر شکل سرد بعدی پشتیبانی می کند.

تقویت هیدرولیک سرد انبساط

انبساط هیدرولیکی مرحله کلیدی تقویت است. حلقه ماشین کاری شده با ابزار شکل دهی قرار می گیرد تا فضای بسته ایجاد شود. آب با فشار بالا وارد می شود تا حلقه به صورت کنترل شده به صورت پلاستیکی منبسط شود.

فرآیند باید نرخ تغییر شکل، فشار و یکنواختی ابعاد را کنترل کند. یک حلقه بلند با نسبت ارتفاع به قطر بالا ممکن است در حین انبساط، نیم رخ یا شکل دهان زنگوله ای ایجاد کند. دستگاه های تعیین موقعیت و محدود کننده می توانند به تثبیت حلقه کمک کنند در حالی که پارامترهای فشار برای حفظ هندسه مورد نیاز تنظیم می شوند.

در مورد اشاره شده، قطر حلقه از حدود 660 میلی‌متر به 810 میلی‌متر افزایش یافت، با کنترل ابعادی در یک تحمل باریک. این مقادیر آن مورد خاص را توصیف می کنند و نباید به عنوان پارامترهای تولید جهانی استفاده شوند.

کاهش استرس و بازرسی نهایی

انبساط سرد باعث ایجاد تنش پسماند می شود. چرخه تنش زدایی بعدی به تثبیت ریزساختار و کاهش تنش پسماند کمک می کند و در عین حال استحکام به دست آمده از تغییر شکل را حفظ می کند.

تأیید کیفیت نهایی ممکن است شامل آزمایش کشش، آزمایش ضربه، بررسی متالوگرافی، اندازه‌گیری نفوذپذیری مغناطیسی، بازرسی ابعادی و آزمایش اولتراسونیک باشد. مکان های نمونه برداری، مقادیر پذیرش و معیارهای آزمایش غیرمخرب باید از توافق فنی مشتری و استانداردهای قابل اجرا مشخص شده برای پروژه پیروی کنند.

ارزش مهندسی فرآیند

چالش تولید یک عملیات آهنگری واحد نیست. این ادغام کنترل شده کیفیت مواد، فورج داغ، ماشینکاری، درمان محلول، انبساط هیدرولیکی، کاهش استرس و بازرسی است. هنگامی که این مراحل بر اساس مشخصات مشتری توسعه می‌یابد، حلقه‌های نگهدارنده آهنگری می‌توانند به استحکام، دقت ابعادی و کیفیت داخلی مورد نیاز برای تجهیزات چرخشی با سرعت بالا دست پیدا کنند.

Jianye Metal Manufacturing Co., Ltd. بر اساس نقشه های مشتری و الزامات فنی، فورج های حلقه ای سفارشی، فورجینگ های بزرگ، آهنگری شفت و سایر راه حل های آهنگری فلزی را ارائه می دهد. برای حلقه نگهدارنده موتور یا سایر اجزای چرخان حیاتی، خریداران می‌توانند درجه مواد، ابعاد، اهداف مکانیکی ویژگی، الزامات بازرسی و مقدار سفارش را برای بررسی فنی و قیمت‌گذاری ارائه دهند.