Как изготавливаются вал турбонагнетателя и колесо турбины?

Как изготавливаются вал и колесо?

Более традиционные методы сварки оказались менее удовлетворительными, но интенсивное развитие сварки трением привело к созданию последовательного и надежного процесса.

Во время процесса трение между вращающимся и неподвижным компонентами заставляет два металла нагреваться докрасна, и на этом этапе прикладывается давление, чтобы сковать детали вместе.

Обычно длина вала в процессе работы уменьшается на 3 мм.

Качество контролируется путем тщательного мониторинга параметров процесса, особенно скорости и давления. Для обеспечения эффективного управления технологическим процессом случайные образцы соединенного компонента турбины / вала регулярно испытываются на растяжение до разрушения.

Удивительно, но типичное сварное соединение трением с площадью поверхности всего 2 см2 будет принимать растягивающую нагрузку более 10 тонн до разрушения.

Кроме того, соединение обычно прочнее основного металла.

За сваркой следует обточка диаметров валов на токарном станке перед точным шлифованием до чистовых допусков.

Перед шлифовкой диаметр подшипника вала подвергается индукционной закалке, чтобы обеспечить требуемую прочную поверхность для опорных подшипников.

Индукционная закалка создает твердую поверхность на валу глубиной до 2 мм, при этом остается более мягкая внутренняя сердцевина вала для сохранения прочности против возможного разрушения при ударной нагрузке.

Окончательная шлифовка диаметров валов производится на шлифовальных станках с ЧПУ (числовое программное управление), способных работать с требуемыми размерами, допусками прямолинейности и округлости на всех диаметрах вала.

Качество обеспечивается за счет использования многофункциональных электронных датчиков, способных одновременно измерять все жизненно важные параметры.

В то же время обеспечивается статистический контроль процесса и расчет текущей возможности процесса.

После чистовой шлифовки диаметров вала необходимо обработать профиль колеса турбины; еще одна специализированная операция по механической обработке Inconel.

Твердость материала означает, что профиль необходимо отшлифовать.

Во время процесса необходимо соблюдать допуски по размеру и соосности, чтобы гарантировать точное соответствие между турбинным колесом и его корпусом, тем самым гарантируя неизменно высокий КПД турбины.

Канавки под уплотнительное кольцо в ступице вала могут быть заточены или отшлифованы.

И снова жесткие допуски важны для размеров и качества поверхности, поскольку они влияют на контроль утечки масла в готовом турбокомпрессоре.

Затем на конец вала с рабочим колесом наматывают резьбу. Для удержания рабочего колеса требуется прочная концентрическая резьба, особенно с учетом требований заказчиков по увеличению производительности турбокомпрессора, что требует больших рабочих колес с небольшими зазорами компрессора.

Заключительная производственная операция заключается в балансировке турбинного колеса, чтобы вал и колесо в сборе могли работать с рабочими скоростями без вибрации или чрезмерного перемещения вала в системе подшипников.

Вал динамически уравновешивается в двух плоскостях; на носовой и задней сторонах турбинного колеса.

Это осуществляется на полуавтоматических или полностью автоматических машинах, которые измеряют балансировку турбинного колеса, одновременно вычисляя точное количество материала, которое необходимо измельчить в каждой плоскости турбинного колеса, чтобы привести его в равновесие.

Почти все размеры вала и колеса имеют решающее значение для производительности и долговечности турбокомпрессора.

Достигаемые сегодня производственные допуски близки к лучшим, достижимым в любом производственном процессе.