การกลึงโรเตอร์

การกลึงโรเตอร์

โรเตอร์คือวัตถุหมุนที่รองรับด้วยแบริ่ง และทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหมุนหลักในเครื่องจักรกำลังและเครื่องจักรใช้งาน วัตถุที่ไม่มีเพลาหมุนของตัวเองก็สามารถถือว่าเป็นโรเตอร์ได้เช่นกัน หลังจากที่เชื่อมต่ออย่างแข็งแรงหรือติดตั้งเพลาเพิ่มเติม ในเครื่องจักรหนัก เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบ กังหันก๊าซ และคอมเพรสเซอร์เทอร์โบ โรเตอร์ซึ่งเป็นส่วนประกอบหมุนความเร็วสูงหลัก มีหน้าที่สำคัญในการแปลงพลังงานและการส่งกำลัง คุณภาพการผลิตของโรเตอร์มีผลโดยตรงต่อเสถียรภาพในการทำงาน ประสิทธิภาพการผลิตกำลัง และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ โรเตอร์สำหรับงานหนักส่วนใหญ่ผลิตจากเหล็กอัลลอยความแข็งแรงสูงโดยวิธีการตีขึ้นรูป ทำให้เหมาะสำหรับสภาวะการทำงานที่รุนแรงซึ่งเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูง ความดันสูง และความเร็วสูง โรเตอร์เป็นส่วนประกอบหลักที่สำคัญซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เชื่อถือได้ในระยะยาวของเครื่องจักรหนัก

การเลือกวัสดุและการขึ้นรูปชิ้นงานเป็นหัวใจสำคัญของการผลิตชิ้นส่วนโรเตอร์สำหรับงานหนัก โดยต้องอาศัยความสมดุลระหว่างความแข็งแรงสูง ความเหนียวสูง และความต้านทานต่อความล้า วัสดุที่นิยมใช้ในการขึ้นรูปโรเตอร์เทอร์โบเจนเนอเรเตอร์ ได้แก่ เหล็กอัลลอยความแข็งแรงสูง เช่น 30CrNiMoV และ 26Cr2Ni4MoV หลังจากขึ้นรูปและอบชุบความร้อนแล้ว วัสดุเหล่านี้จะมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม ทำให้สามารถทนต่อแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและแรงกระแทกจากการสั่นสะเทือนอย่างมหาศาลในระหว่างการหมุนด้วยความเร็วสูง การเตรียมชิ้นงานใช้วิธีการขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์แบบครบวงจร โดยที่แท่งโลหะจะถูกขึ้นรูปด้วยความร้อนโดยใช้เครื่องอัดไฮดรอลิก กระบวนการนี้จะทำลายโครงสร้างโลหะที่หล่อขึ้นรูป ปรับขนาดเกรนให้ละเอียดขึ้น เพิ่มความหนาแน่นของการขึ้นรูปและความสม่ำเสมอของโครงสร้าง และในขณะเดียวกันก็กำจัดข้อบกพร่องภายใน เช่น รูพรุนและโพรงจากการหดตัว ทำให้ได้โครงสร้างที่แข็งแรงสำหรับการขึ้นรูปในขั้นตอนต่อไปและการใช้งานอุปกรณ์ในระยะยาว

กระบวนการขึ้นรูปโลหะสำหรับใบพัดกังหันลมขนาดใหญ่มีความซับซ้อนและต้องการความแม่นยำสูงมาก โดยทั่วไปจะปฏิบัติตามลำดับมาตรฐานดังนี้: การเตรียมชิ้นงานก่อนขึ้นรูป - การขึ้นรูปหยาบ - การขึ้นรูปกึ่งละเอียด - การอบชุบความร้อน - การขึ้นรูปละเอียด - การทดสอบแบบไม่ทำลาย ในขั้นตอนการเตรียมชิ้นงานก่อนขึ้นรูป ชิ้นงานจะผ่านกระบวนการทำให้เป็นปกติเพื่อลดความเค้นจากการขึ้นรูป ทำให้โครงสร้างจุลภาคเป็นเนื้อเดียวกัน และลดความเสี่ยงของการเสียรูปในระหว่างการขึ้นรูปในขั้นตอนต่อไป การขึ้นรูปหยาบมุ่งเน้นไปที่การกำจัดส่วนเกินของวัสดุและการขึ้นรูปเบื้องต้น โดยใช้เครื่องกลึง เอ็นซีเอ็น ขนาดใหญ่และเครื่องเจาะและกัดแบบตั้งพื้นเพื่อสร้างรูปทรงพื้นฐานของใบพัด รวมถึงส่วนสำคัญต่างๆ เช่น แกนหมุน หน้าแปลน และร่องใบพัด ในขณะที่เว้นระยะเผื่อการขึ้นรูปที่เหมาะสมเพื่อรองรับการเสียรูปในระหว่างการอบชุบความร้อนในขั้นตอนต่อไป

การอบชุบความร้อนเป็นกระบวนการสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพของชิ้นส่วนตีขึ้นรูปโรเตอร์สำหรับงานหนัก โดยต้องใช้กระบวนการผสมผสานหลายขั้นตอนที่ปรับให้เหมาะสมกับวัสดุและสภาวะการใช้งาน โดยทั่วไปแล้ว ชิ้นส่วนตีขึ้นรูปโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบจะผ่านกระบวนการชุบแข็งและการอบคืนตัว กระบวนการผสมผสานนี้ทำให้ชิ้นส่วนตีขึ้นรูปมีความสมดุลที่ดีระหว่างความแข็งแรงและความเหนียว ตรงตามข้อกำหนดการรับน้ำหนักภายใต้การหมุนด้วยความเร็วสูง สำหรับบริเวณที่สำคัญของโรเตอร์ จำเป็นต้องมีการปรับสภาพพื้นผิว เช่น การคาร์บูไรซิ่งหรือการไนไตรดิ้ง เพื่อเพิ่มความแข็งของพื้นผิวและความต้านทานการสึกหรอ ในขณะที่ยังคงรักษาความเหนียวของแกนกลาง ต้านทานการสึกหรอและความเสียหายจากความล้า หลังจากอบชุบความร้อนแล้ว จำเป็นต้องมีการอบชุบเพื่อคลายความเครียดภายในเพิ่มเติม ทำให้มั่นใจถึงความเสถียรของขนาดของโรเตอร์และป้องกันการเสียรูปในระหว่างการกลึงหรือการใช้งานในภายหลัง

การตกแต่งขั้นสุดท้ายเป็นขั้นตอนสำคัญในการรับประกันความแม่นยำของการตีขึ้นรูปโรเตอร์สำหรับงานหนัก โดยอาศัยอุปกรณ์ เอ็นซีเอ็น ที่มีความแม่นยำสูงและเทคโนโลยีการวัดที่แม่นยำ เครื่องเจียรทรงกระบอก เอ็นซีเอ็น ขนาดใหญ่และเครื่องเจียรเพลาข้อเหวี่ยงถูกใช้ในการเจียรพื้นที่สำคัญ เช่น เพลาโรเตอร์และพื้นผิวการประกอบ โดยควบคุมความคลาดเคลื่อนของขนาดให้อยู่ภายใน ±0.005 มม. ในขณะเดียวกันก็ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิต เช่น ความเป็นแกนร่วมและความกลม เป็นไปตามมาตรฐานเพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนที่ผิดปกติในระหว่างการหมุนด้วยความเร็วสูง สำหรับโครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น ร่องใบพัดโรเตอร์และร่องลิ่ม จะใช้เครื่องจักรกลซีเอ็นซี 5 แกนในการกัดขึ้นรูปอย่างแม่นยำ เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของขนาดและความแม่นยำในการประกอบ เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการติดตั้งสำหรับใบพัดและส่วนประกอบเชื่อมต่อ

การทดสอบแบบไม่ทำลายและการควบคุมคุณภาพเป็นส่วนสำคัญตลอดกระบวนการผลิตทั้งหมด โดยเป็นหลักประกันสำคัญสำหรับการตรวจสอบขั้นสุดท้ายที่ได้มาตรฐานของชิ้นส่วนขึ้นรูปโรเตอร์สำหรับงานหนัก วิธีการต่างๆ เช่น การทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิค การทดสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็ก และการทดสอบด้วยสารแทรกซึม ถูกนำมาใช้ในระหว่างกระบวนการผลิตเพื่อตรวจสอบรอยแตกภายใน สิ่งเจือปน ข้อบกพร่องทางโครงสร้างจุลภาค และความเสียหายบนพื้นผิวของชิ้นส่วนขึ้นรูปอย่างครอบคลุม อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง เช่น เครื่องวัดพิกัด (ซีเอ็มเอ็ม) และเครื่องทดสอบความกลม ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบขนาดและค่าความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตของกระบวนการผลิตอย่างครอบคลุม เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานการออกแบบ นอกจากนี้ สำหรับผลิตภัณฑ์ระดับสูง เช่น โรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบ การทดสอบการปรับสมดุลแบบไดนามิกมีความสำคัญอย่างยิ่ง การทดสอบเหล่านี้จะกำจัดมวลที่ผิดปกติโดยการปรับตุ้มน้ำหนัก ป้องกันความเสียหายทางกลที่เกิดจากการสั่นสะเทือนในระหว่างการทำงานด้วยความเร็วสูง และรับรองความปลอดภัยในการใช้งานของอุปกรณ์ เมื่ออุปกรณ์สำหรับงานหนักพัฒนาไปสู่ขนาดที่ใหญ่ขึ้นและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น กระบวนการผลิตชิ้นส่วนขึ้นรูปโรเตอร์ก็กำลังได้รับการพัฒนาไปสู่ความแม่นยำ ความชาญฉลาด และการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เพื่อให้ได้ชิ้นส่วนหลักที่เชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับภาคพลังงาน ไฟฟ้า และภาคอื่นๆ