Pemesinan Rotor

Rotor Machining

A rotor is a rotating body supported by bearings and serves as the core rotating component in power machinery and operational machinery. Objects without their own rotating shaft can also be considered rotors after being rigidly connected or fitted with an additional shaft. In heavy-duty equipment such as turbo generators, gas turbines, and turbo compressors, the rotor, as the core high-speed rotating component, undertakes the critical responsibilities of energy conversion and power transmission. Its machining quality directly determines the equipment's operational stability, power output efficiency, and service life. Heavy-duty rotor forgings are predominantly manufactured using high-strength alloy steels through integral forging, making them suitable for harsh operating conditions involving high temperatures, high pressures, and high speeds. They are fundamental core components ensuring the long-term reliable operation of heavy-duty equipment.

Material selection and blank forging are the core prerequisites for machining heavy-duty rotor forgings, requiring a balance of high strength, high toughness, and fatigue resistance. Common materials for turbo generator rotor forgings include high-strength alloy steels such as 30CrNiMoV and 26Cr2Ni4MoV. After forging and heat treatment, these materials exhibit excellent comprehensive mechanical properties, enabling them to withstand the immense centrifugal forces and vibrational impacts during high-speed rotation. Blanks are prepared using integral die forging processes, where ingots are hot forged using hydraulic presses. This process breaks down the as-cast metal structure, refines the grain size, enhances the forging density and structural uniformity, and simultaneously eliminates internal defects like porosity and shrinkage cavities, laying a solid structural foundation for subsequent machining and long-term equipment operation.

The machining process for heavy-duty rotor forgings is complex and demands extremely high precision, generally following the standardized sequence of "blank pretreatment - rough machining - semi-finishing - heat treatment - finishing - non-destructive testing." In the blank pretreatment stage, the forging undergoes normalizing to relieve forging stresses, homogenize the microstructure, and reduce the risk of deformation during subsequent machining. Rough machining focuses on removing significant material allowance and initial shaping, utilizing large CNC lathes and floor-type boring and milling machines to create the rotor's basic profile, including key sections like the journal, flange, and blade grooves, while leaving appropriate machining allowance to account for deformation during subsequent heat treatment.

Rawatan haba merupakan proses kritikal untuk meningkatkan prestasi tempaan rotor tugas berat, yang memerlukan proses komposit berbilang peringkat yang disesuaikan dengan bahan dan keadaan operasi. Tempaan rotor penjana turbo biasanya menjalani pelindapkejutan dan pembajaan. Proses gabungan ini memberikan penempaan keseimbangan kekuatan dan ketahanan yang baik, memenuhi keperluan galas beban di bawah putaran berkelajuan tinggi. Bagi kawasan kritikal rotor, rawatan permukaan seperti pengkarbonan atau nitridasi juga diperlukan untuk meningkatkan kekerasan permukaan dan rintangan haus sambil mengekalkan ketahanan teras, menahan kerosakan haus dan lesu. Selepas rawatan haba, rawatan penuaan diperlukan untuk melegakan lagi tekanan dalaman, memastikan kestabilan dimensi rotor dan mencegah ubah bentuk semasa pemesinan atau operasi berikutnya.

Kemasan merupakan peringkat teras untuk menjamin ketepatan tempaan rotor tugas berat, bergantung pada peralatan CNC berketepatan tinggi dan teknologi pengukuran yang tepat. Pengisar silinder CNC besar dan pengisar aci engkol digunakan untuk mengisar kawasan utama seperti jurnal rotor dan permukaan pemasangan, mengawal toleransi dimensi dalam lingkungan ±0.005mm sambil memastikan toleransi geometri seperti koaksial dan kebulatan memenuhi piawaian untuk mengelakkan getaran eksentrik semasa putaran berkelajuan tinggi. Untuk struktur kompleks seperti alur dan laluan kunci bilah rotor, pusat pemesinan lima paksi digunakan untuk penggilingan yang tepat, memastikan ketepatan dimensi dan ketepatan pemasangan untuk memenuhi keperluan pemasangan untuk bilah dan komponen penyambung.

Ujian tanpa musnah dan kawalan kualiti adalah penting sepanjang keseluruhan proses pemesinan, berfungsi sebagai jaminan utama untuk pemeriksaan akhir yang berkelayakan bagi tempaan rotor tugas berat. Kaedah seperti ujian ultrasonik, ujian zarah magnet dan ujian penembusan digunakan semasa pemesinan untuk memeriksa secara komprehensif retakan dalaman, rangkuman, kecacatan mikrostruktur dan kerosakan permukaan dalam tempaan. Peralatan jitu seperti mesin pengukur koordinat (CMM) dan penguji kebulatan digunakan untuk pemeriksaan komprehensif dimensi pemesinan dan toleransi geometri, memastikan pematuhan dengan piawaian reka bentuk. Tambahan pula, untuk produk mewah seperti rotor penjana turbo, ujian pengimbangan dinamik adalah penting. Ujian ini menghapuskan jisim eksentrik dengan melaraskan pemberat balas, mencegah kegagalan mekanikal yang disebabkan oleh resonans semasa operasi berkelajuan tinggi dan memastikan keselamatan operasi peralatan. Memandangkan peralatan tugas berat berkembang ke arah saiz yang lebih besar dan kecekapan yang lebih tinggi, pemesinan tempaan rotor sedang dinaik taraf ke arah ketepatan yang lebih tinggi, kecerdasan dan pembuatan hijau, menyediakan komponen teras yang lebih andal untuk tenaga, kuasa dan sektor lain.