Gia công rôto

Gia công rôto

Rôto là một vật thể quay được đỡ bởi các ổ trục và đóng vai trò là bộ phận quay cốt lõi trong máy móc điện và máy móc vận hành. Các vật thể không có trục quay riêng cũng có thể được coi là rôto sau khi được kết nối cứng hoặc được trang bị thêm một trục. Trong các thiết bị hạng nặng như máy phát điện tuabin, tuabin khí và máy nén tuabin, rôto, với vai trò là bộ phận quay tốc độ cao cốt lõi, đảm nhiệm các nhiệm vụ quan trọng trong việc chuyển đổi năng lượng và truyền tải điện năng. Chất lượng gia công của nó quyết định trực tiếp đến độ ổn định hoạt động, hiệu suất đầu ra và tuổi thọ của thiết bị. Các sản phẩm rèn rôto hạng nặng chủ yếu được sản xuất bằng thép hợp kim cường độ cao thông qua phương pháp rèn nguyên khối, giúp chúng phù hợp với các điều kiện hoạt động khắc nghiệt liên quan đến nhiệt độ cao, áp suất cao và tốc độ cao. Chúng là các bộ phận cốt lõi cơ bản đảm bảo hoạt động đáng tin cậy lâu dài của các thiết bị hạng nặng.

Lựa chọn vật liệu và rèn phôi là những điều kiện tiên quyết cốt lõi để gia công các chi tiết rèn rôto chịu tải nặng, đòi hỏi sự cân bằng giữa độ bền cao, độ dẻo dai cao và khả năng chống mỏi. Các vật liệu thường được sử dụng để rèn rôto máy phát điện tuabin bao gồm các loại thép hợp kim cường độ cao như 30CrNiMoV và 26Cr2Ni4MoV. Sau khi rèn và xử lý nhiệt, các vật liệu này thể hiện các đặc tính cơ học toàn diện tuyệt vời, cho phép chúng chịu được lực ly tâm và tác động rung động cực lớn trong quá trình quay tốc độ cao. Phôi được chuẩn bị bằng quy trình rèn khuôn liền khối, trong đó các thỏi được rèn nóng bằng máy ép thủy lực. Quá trình này phá vỡ cấu trúc kim loại đúc, tinh chỉnh kích thước hạt, tăng cường mật độ rèn và tính đồng nhất cấu trúc, đồng thời loại bỏ các khuyết tật bên trong như độ rỗ và các lỗ co ngót, tạo nền tảng cấu trúc vững chắc cho quá trình gia công tiếp theo và vận hành thiết bị lâu dài.

Quá trình gia công các chi tiết rèn rôto chịu tải nặng rất phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cực cao, thường tuân theo trình tự tiêu chuẩn hóa gồm: xử lý phôi - gia công thô - gia công bán tinh - xử lý nhiệt - gia công tinh - kiểm tra không phá hủy. Ở giai đoạn xử lý phôi, chi tiết rèn trải qua quá trình chuẩn hóa để giảm ứng suất rèn, đồng nhất cấu trúc vi mô và giảm nguy cơ biến dạng trong quá trình gia công tiếp theo. Gia công thô tập trung vào việc loại bỏ lượng vật liệu dư đáng kể và tạo hình ban đầu, sử dụng máy tiện CNC cỡ lớn và máy khoan, phay kiểu sàn để tạo ra hình dạng cơ bản của rôto, bao gồm các phần quan trọng như trục, mặt bích và rãnh cánh, đồng thời để lại lượng gia công thích hợp để tính đến biến dạng trong quá trình xử lý nhiệt tiếp theo.

Xử lý nhiệt là một quá trình quan trọng để nâng cao hiệu suất của các chi tiết rèn rôto chịu tải nặng, đòi hỏi các quy trình phức hợp nhiều giai đoạn được điều chỉnh phù hợp với vật liệu và điều kiện hoạt động. Các chi tiết rèn rôto máy phát điện tuabin thường trải qua quá trình tôi và ram. Quá trình kết hợp này mang lại cho chi tiết rèn sự cân bằng tốt giữa độ bền và độ dẻo dai, đáp ứng các yêu cầu chịu tải dưới tốc độ quay cao. Đối với các khu vực quan trọng của rôto, các phương pháp xử lý bề mặt như thấm cacbon hoặc thấm nitơ cũng cần thiết để tăng độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn trong khi vẫn duy trì độ dẻo dai của lõi, chống mài mòn và hư hỏng do mỏi. Sau khi xử lý nhiệt, cần phải xử lý lão hóa để giảm bớt ứng suất bên trong, đảm bảo tính ổn định kích thước của rôto và ngăn ngừa biến dạng trong quá trình gia công hoặc vận hành tiếp theo.

Công đoạn hoàn thiện là giai đoạn cốt lõi để đảm bảo độ chính xác của các chi tiết rèn rôto chịu tải nặng, dựa trên thiết bị CNC độ chính xác cao và công nghệ đo lường chính xác. Máy mài trụ CNC cỡ lớn và máy mài trục khuỷu được sử dụng để mài các khu vực quan trọng như cổ rôto và các bề mặt lắp ghép, kiểm soát dung sai kích thước trong phạm vi ±0,005mm đồng thời đảm bảo nghiêm ngặt các dung sai hình học như độ đồng trục và độ tròn đáp ứng các tiêu chuẩn để tránh rung lệch tâm trong quá trình quay tốc độ cao. Đối với các cấu trúc phức tạp như rãnh cánh rôto và rãnh then, các trung tâm gia công năm trục được sử dụng để phay chính xác, đảm bảo độ chính xác kích thước và độ chính xác lắp ráp để đáp ứng các yêu cầu lắp đặt cho cánh quạt và các bộ phận kết nối.

Kiểm tra không phá hủy và kiểm soát chất lượng là những yếu tố không thể thiếu trong toàn bộ quy trình gia công, đóng vai trò là sự đảm bảo quan trọng cho việc kiểm tra cuối cùng đạt tiêu chuẩn đối với các sản phẩm rèn rôto hạng nặng. Các phương pháp như kiểm tra siêu âm, kiểm tra hạt từ tính và kiểm tra thẩm thấu được sử dụng trong quá trình gia công để kiểm tra toàn diện các vết nứt bên trong, tạp chất, khuyết tật vi cấu trúc và hư hỏng bề mặt trong sản phẩm rèn. Các thiết bị chính xác như máy đo tọa độ (CMM) và máy kiểm tra độ tròn được sử dụng để kiểm tra toàn diện kích thước gia công và dung sai hình học, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế. Hơn nữa, đối với các sản phẩm cao cấp như rôto máy phát điện tuabin, các thử nghiệm cân bằng động là rất cần thiết. Các thử nghiệm này loại bỏ khối lượng lệch tâm bằng cách điều chỉnh đối trọng, ngăn ngừa hỏng hóc cơ học do cộng hưởng trong quá trình hoạt động tốc độ cao và đảm bảo an toàn vận hành thiết bị. Khi các thiết bị hạng nặng phát triển theo hướng kích thước lớn hơn và hiệu suất cao hơn, quá trình gia công rèn rôto đang được nâng cấp theo hướng độ chính xác cao hơn, thông minh hơn và sản xuất xanh, cung cấp các thành phần cốt lõi đáng tin cậy hơn cho ngành năng lượng, điện lực và các ngành khác.