Як виготовляється вал турбокомпресора та колесо турбіни?

Як виготовляється вал і колесо?

Більш традиційні методи зварювання виявились менш задовільними, але інтенсивний розвиток зварювання тертям призвів до послідовного та надійного процесу.

Під час процесу тертя між обертовим і нерухомим компонентом призводить до того, що два метали нагріваються до розжарювання, на цьому етапі застосовується тиск для кування деталей.

Зазвичай довжина вала під час процесу зменшується на 3 мм.

Якість контролюється ретельним контролем параметрів процесу, зокрема швидкості та тиску. Для забезпечення ефективного контролю процесу випадкові зразки з'єднаного компонента турбіни / валу регулярно перевіряються на розтягування до руйнування.

Дивно, але типове зварне з'єднання тертя площею всього 2 см кв приймає на розтяг навантаження більше 10 тонн перед руйнуванням.

Крім того, з'єднання зазвичай міцніше основного металу.

Зварювання супроводжується поворотом діаметрів валів на токарному верстаті перед точним шліфуванням до готових допусків.

Перед шліфуванням діаметр підшипника валу індукційно загартовується, щоб забезпечити необхідне міцне збіг поверхні підшипників ковзання.

Індукційне зміцнення створює тверду поверхню на валу глибиною до 2 мм, зберігаючи при цьому м’якший внутрішній сердечник у валу, щоб зберегти міцність проти можливого руйнування ударного навантаження.

Остаточне шліфування діаметрів валів виконується на шліфувальних верстатах з ЧПУ (комп’ютерне числове управління), здатних працювати з необхідними допусками розмірів, прямолінійності та круглості на всіх діаметрах валів.

Якість забезпечується завдяки використанню багатофункціональних електронних датчиків, здатних одночасно вимірювати всі життєво важливі розміри.

Одночасно надається статистичний контроль процесу та розрахунок поточної можливості процесу.

Після того, як діаметри валу будуть оброблені, профіль турбінного колеса повинен бути оброблений; ще одна спеціалізована операція обробки Inconel.

Твердість матеріалу означає, що профіль необхідно шліфувати.

Під час процесу слід підтримувати допуски на розмір та концентричність, щоб забезпечити точне збіг між турбінним колесом та його корпусом, гарантуючи тим самим стабільно високий ККД турбіни.

Кільцеві ущільнювальні канавки у маточині вала можуть бути повернуті або заземлені.

Ще раз жорсткі допуски є важливими для розмірів та якості поверхні, оскільки вони впливають на контроль витоків масла у готовому турбокомпресорі.

Потім нитки накочують до кінця робочого колеса вала. Для утримання робочого колеса потрібна сильна концентрична різьба, особливо в умовах попиту споживача на підвищені характеристики турбокомпресора, що вимагає збільшення робочих коліс з малим зазором компресора.

Остаточна виробнича операція полягає у врівноваженні колеса турбіни таким чином, щоб вал і колесо в зборі могли працювати з робочою швидкістю без вібрації або надмірного руху валу в підшипниковій системі.

Вал динамічно збалансований у двох площинах; біля носа і задньої поверхні колеса турбіни.

Це робиться на напівавтоматах або повністю автоматичних машинах, які вимірюють баланс турбінного колеса, одночасно обчислюючи точну кількість матеріалу, необхідного для подрібнення з кожної площини турбінного колеса, щоб привести його в рівновагу.

Майже кожен розмір на валу та колесі є критичним для ефективності та довговічності турбокомпресора.

Досягнуті сьогодні допуски до виробництва близькі до найкращих, досяжних у будь-якому обсязі виробничого процесу.