Come vengono prodotti l'albero del turbocompressore e la ruota della turbina?
Come vengono prodotti un albero e una ruota?
Le tecniche di saldatura più tradizionali si erano dimostrate meno soddisfacenti, ma lo sviluppo intensivo della saldatura per attrito ha portato a un processo coerente e affidabile.
Durante il processo, l'attrito tra un componente rotante e uno stazionario fa sì che i due metalli diventino incandescenti, momento in cui viene applicata la pressione per forgiare le parti insieme.
In genere la lunghezza dell'albero viene ridotta di 3 mm durante il processo.
La qualità è controllata da un attento monitoraggio dei parametri di processo, in particolare velocità e pressione. Per garantire un controllo efficace del processo, campioni casuali del componente turbina / albero congiunti vengono regolarmente sottoposti a test di trazione fino alla distruzione.
Sorprendentemente, un tipico giunto saldato per attrito con una superficie di soli 2 cm quadrati subirà un carico di trazione di oltre 10 tonnellate prima della frattura.
Inoltre, l'articolazione è solitamente più resistente del metallo madre.
La saldatura è seguita dalla rotazione dei diametri degli alberi in un tornio prima della rettifica di precisione alle tolleranze finite.
Prima della molatura, il diametro del cuscinetto dell'albero viene temprato a induzione per fornire la necessaria corrispondenza della superficie durevole per i cuscinetti portanti.
La tempra a induzione produce una superficie dura sull'albero fino a 2 mm di profondità, pur mantenendo un nucleo interno più morbido nell'albero per mantenere la resistenza contro la potenziale frattura del carico d'urto.
La rettifica finale dei diametri degli alberi viene eseguita su rettificatrici CNC (computer numerical control) in grado di lavorare con le tolleranze di dimensioni, rettilineità e rotondità richieste su tutti i diametri degli alberi.
La qualità è assicurata dall'utilizzo di misuratori elettronici multifunzionali in grado di misurare contemporaneamente tutte le dimensioni vitali.
Allo stesso tempo vengono forniti il controllo statistico del processo e il calcolo della capacità continua del processo.
Dopo che i diametri dell'albero sono stati rettificati di finitura, il profilo della ruota della turbina deve essere lavorato; un'altra operazione di lavorazione Inconel specializzata.
La durezza del materiale significa che il profilo deve essere rettificato.
Le tolleranze sulle dimensioni e sulla concentricità devono essere mantenute durante il processo per garantire una corrispondenza precisa tra la ruota della turbina e il suo alloggiamento, garantendo così un'efficienza della turbina costantemente elevata.
Le scanalature dell'anello di tenuta nel mozzo dell'albero possono essere ruotate o rettificate.
Ancora una volta tolleranze strette sono essenziali sulle dimensioni e sulla qualità della superficie in quanto influenzano il controllo delle perdite d'olio nel turbocompressore finito.
I fili vengono quindi fatti rotolare sull'estremità della girante dell'albero. È necessaria una forte filettatura concentrica per trattenere la girante, specialmente di fronte alla richiesta dei clienti di aumentare le prestazioni del turbocompressore che richiedono giranti più grandi con piccoli giochi del compressore.
L'operazione di produzione finale consiste nel bilanciare la ruota della turbina in modo che il gruppo albero e ruota sia in grado di funzionare a velocità operative senza vibrazioni o movimento dell'albero eccessivo nel sistema di cuscinetti.
L'albero è bilanciato dinamicamente su due piani; nella parte anteriore e posteriore della ruota della turbina.
Questa operazione viene eseguita su macchine semiautomatiche o completamente automatiche che misurano l'equilibrio della ruota della turbina, calcolando simultaneamente la quantità precisa di materiale che deve essere macinata da ciascun piano della ruota della turbina per portarla in equilibrio.
Quasi ogni dimensione sull'albero e sulla ruota è fondamentale per le prestazioni e la durata del turbocompressore.
Le tolleranze di produzione raggiunte oggi sono vicine alle migliori ottenibili in qualsiasi processo di produzione in serie.