Gia công vỏ ổ trục

Là một bộ phận hỗ trợ cốt lõi của thiết bị cơ khí, chức năng chính của vỏ ổ trục là bao bọc ổ trục, định vị chính xác các bộ phận quay, hạn chế sự dịch chuyển hướng tâm và hướng trục của chúng, và truyền tải tải trọng và rung động trong quá trình vận hành, từ đó đảm bảo sự hoạt động ổn định của các hệ thống quay. Bộ phận này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm máy móc thông thường, thiết bị máy công cụ, các hệ thống điện gió và các thiết bị điện hạng nặng như tua bin hơi. Độ chính xác gia công của nó quyết định trực tiếp đến sự ổn định hoạt động, hiệu suất truyền tải và tuổi thọ của toàn bộ máy. Vỏ ổ trục được thiết kế đặc biệt cho tua bin hơi, phải chịu được môi trường nhiệt độ cao, áp suất cao và tải trọng dao động lâu dài, phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe hơn về độ phức tạp của thiết kế cấu trúc, thông số kỹ thuật kích thước và dung sai điều kiện hoạt động. Loại này đại diện cho một phân khúc cao cấp, chuyên biệt trong ngành sản xuất vỏ ổ trục.

Việc lựa chọn vật liệu cho vỏ ổ trục đòi hỏi sự cân bằng đa chiều giữa tính phù hợp với ứng dụng, tính chất cơ học và chi phí sản xuất. Đối với các ứng dụng máy móc thông thường, gang xám cường độ cao là lựa chọn hàng đầu do khả năng giảm rung, giảm tiếng ồn và khả năng gia công tuyệt vời. Đối với các ứng dụng áp suất trung bình đến cao và yêu cầu của tuabin hơi, gang cầu hoặc thép hợp kim phù hợp hơn. Gang cầu tăng cường độ bền va đập của kết cấu, trong khi các sản phẩm đúc hoặc rèn bằng thép hợp kim, sau khi được xử lý đặc biệt, có thể chống lại hư hại hiệu quả trong điều kiện hoạt động khắc nghiệt. Đúc cát là phương pháp truyền thống để chuẩn bị phôi. Đối với các bộ phận quan trọng của vỏ ổ trục tuabin hơi, công nghệ rèn khuôn liền khối được sử dụng. Bằng cách kiểm soát chính xác các thông số như nhiệt độ rót và áp suất rèn, các khuyết tật bên trong như độ rỗ và tạp chất được loại bỏ, và sự sắp xếp hạt kim loại được tối ưu hóa, cung cấp nền tảng kết cấu ổn định cho quá trình gia công tiếp theo.

Gia công vỏ ổ trục tuân theo một hệ thống quy trình tiêu chuẩn gồm sáu bước tuần tự: xử lý phôi, gia công thô để tạo hình, gia công bán tinh để tinh chỉnh, xử lý nhiệt để tăng cường độ bền, gia công tinh để đạt kích thước cuối cùng và kiểm tra sản phẩm hoàn thiện. Kiểm soát quy trình ở mỗi giai đoạn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Trong giai đoạn xử lý phôi, dựa trên đặc tính đúc hoặc rèn, quá trình xử lý lão hóa hoặc chuẩn hóa được áp dụng để giải phóng hoàn toàn ứng suất bên trong, ngăn ngừa các vấn đề biến dạng và nứt vỡ trong quá trình gia công và sử dụng tiếp theo. Xử lý bề mặt cũng được thực hiện để loại bỏ lớp vảy, bavia và cặn gia công. Giai đoạn gia công thô sử dụng thiết bị CNC lớn để nhanh chóng loại bỏ vật liệu thừa, tạo hình dạng cơ bản của chi tiết, các bề mặt lắp đặt và vị trí lỗ khoan sơ bộ, đồng thời để lại lượng gia công thích hợp dựa trên tính chất vật liệu và yêu cầu xử lý nhiệt.

Giai đoạn xử lý nhiệt được điều chỉnh phù hợp với vật liệu vỏ ổ trục và kịch bản ứng dụng, đóng vai trò là bước cốt lõi để nâng cao các tính chất cơ học và độ ổn định kích thước của chi tiết. Các vật liệu gang thông thường trải qua quá trình ủ để tối ưu hóa cấu trúc bên trong và giảm ứng suất dư. Thép hợp kim và vỏ ổ trục cho tuabin hơi cần tôi và ram. Quá trình kết hợp này đạt được sự cân bằng tối ưu giữa độ bền và độ dẻo dai, nâng cao khả năng chống mỏi của chi tiết. Xử lý lão hóa thứ cấp thường cần thiết sau khi xử lý nhiệt. Bằng cách kiểm soát chính xác nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt, ứng suất sinh ra trong quá trình xử lý nhiệt được giảm thiểu, đảm bảo vỏ ổ trục duy trì độ chính xác kích thước trong quá trình vận hành lâu dài và biến động nhiệt độ, ngăn ngừa biến dạng cấu trúc.

Công đoạn hoàn thiện tập trung vào việc kiểm soát chính xác các bề mặt tiếp xúc quan trọng, điều này rất cần thiết để đảm bảo tính tương thích của vỏ ổ trục với các bộ phận khác. Các thiết bị chuyên dụng như máy doa CNC độ chính xác cao và máy mài kiểu bào được sử dụng để gia công tinh các khu vực cốt lõi như lỗ ổ trục, rãnh định vị và mặt phẳng chuẩn. Lỗ ổ trục, là cấu trúc tiếp xúc cốt lõi, đòi hỏi sự kiểm soát nghiêm ngặt về dung sai kích thước và hình học. Đối với vỏ ổ trục dành riêng cho tuabin hơi, dung sai lỗ phải được kiểm soát ở mức micromet, đồng thời đảm bảo độ tròn và độ đồng trục đáp ứng các tiêu chuẩn để giảm thiểu rung động lệch tâm trong quá trình quay. Đối với các cấu trúc bên trong phức tạp như đường dẫn dầu và kênh làm mát, thiết bị gia công năm trục đảm bảo tạo hình chính xác, đảm bảo độ trơn tru của đường dẫn và độ chính xác vị trí để đáp ứng nhu cầu bôi trơn và làm mát trong quá trình vận hành thiết bị.

Công đoạn xử lý và kiểm tra cuối cùng là những giai đoạn kết thúc quá trình gia công vỏ ổ trục, quyết định trực tiếp xem sản phẩm có đáp ứng các thông số kỹ thuật để xuất xưởng hay không. Sau khi gia công, các mảnh vụn bên trong và chất bẩn trên bề mặt được làm sạch kỹ lưỡng. Các bề mặt tiếp xúc được mài và đánh bóng để cải thiện độ hoàn thiện bề mặt và tiếp xúc. Trong giai đoạn lắp ráp, khe hở của ổ trục và phớt được điều chỉnh chính xác để đảm bảo quay trơn tru mà không bị kẹt và đạt được các tiêu chuẩn về hiệu suất làm kín. Cuối cùng, các kiểm tra toàn diện về kích thước quan trọng, dung sai hình học và chất lượng bề mặt được thực hiện bằng thiết bị đo chính xác. Các sản phẩm dành cho các ứng dụng cao cấp như tuabin hơi yêu cầu kiểm tra không phá hủy bổ sung để xác định các khuyết tật ẩn bên trong. Hiện nay, gia công vỏ ổ trục đang hướng tới số hóa và trí tuệ nhân tạo. Bằng cách tận dụng thiết bị sản xuất thông minh và công nghệ mô phỏng, nó nhằm mục đích cân bằng hiệu quả sản xuất cho các sản phẩm thông thường với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt cho các bộ phận chuyên dụng chịu tải nặng, từ đó cho phép nâng cấp trong ngành sản xuất thiết bị.