高速モーター用鍛造止め輪の製造工程
鍛造止め輪は、高速電気モーターのローターの端巻線を固定するために使用される重要な回転部品です。操作中、リテーナリングは、寸法安定性、低い磁気応答、および信頼性の高い機械的性能を維持しながら、かなりの遠心力に耐える必要があります。これらの要件により、材料の選択、鍛造管理、冷間変形、検査が特に重要になります。
代表的な高速モーターアプリケーション
代表的な 20 MW 高速モーター保持リングは、約 5,200 r/min のローター速度で動作します。このタイプの用途では、リングはローター端で発生する遠心荷重に耐え、端巻線アセンブリの保護に役立つ必要があります。プロジェクトで高い降伏強度と低い透磁率が必要な場合は、1Mn18Cr18N などの高強度非磁性オーステナイト合金を指定できます。
最終的な技術要件は、常に顧客の図面、材料仕様、および検査契約に従う必要があります。ある公開されたエンジニアリング事例では、止め輪には 1,070 MPa を超える降伏強度、制御された透磁率、低い残留応力、完成部品の超音波検査が必要でした。
従来の熱処理ではなぜ不十分なのか
室温では、1Mn18Cr18N は、多くの合金鋼の強化に通常使用される相変態のないオーステナイト材料です。したがって、従来の熱処理だけでは、必要な機械的強度の向上を実現することはできません。熱間鍛造、溶体化処理、油圧冷間膨張強化を組み合わせた製造ルートです。
一般的な製造ルート
一般的なプロセス ルートには次のものが含まれます。
溶解とインゴットの準備
加熱と熱間鍛造
荒加工
溶体化熱処理
強化前の精密加工
油圧冷間膨張強化
応力除去熱処理
機械的および冶金学的試験
最終加工と非破壊検査
梱包と配送
すべてのプロジェクトには独自のプロセス パラメーターが必要です。材質、仕上がり寸法、目標性能に応じて、鍛造寸法、取り代、変形率、熱処理曲線を設定する必要があります。
熱間鍛造制御
1Mn18Cr18N はマンガン、クロム、窒素の含有量が高いため、熱間鍛造中に表面亀裂が発生しやすくなります。鍛造エンジニアは、温度、パスごとの圧下、フィードを注意深く管理する必要があります。制御された比較的軽い変形ステップは、サウンドリングブランクの開発中に表面の損傷を軽減するのに役立ちます。
プロジェクトの仕様で清浄度および内部品質の向上が必要な場合、出発材料はエレクトロスラグ再溶解によって調製される場合があります。鍛造されたブランクは、その後の熱処理と冷間膨張に必要な寸法に粗加工されます。
溶体化熱処理
溶体化処理では合金を高温の単相領域に加熱し、炭化物をオーステナイト母材に溶解させます。その後、急速冷却することで、より均一で安定したオーステナイト組織を得ることができます。この処理は、靭性、耐食性、およびその後の冷間変形強化に対する材料の応答をサポートします。
油圧冷間膨張強化
水圧拡張は重要な強化段階です。機械加工されたリングは成形ツールとともに配置され、閉じた空間が作成されます。高圧水が導入され、リングが制御された方法で塑性的に膨張します。
このプロセスでは、変形速度、圧力、寸法の均一性を制御する必要があります。高さと直径の比率が高い長いリングは、拡張中に不均一なプロファイルやベルマウス形状が発生する可能性があります。位置決めおよび制限デバイスは、必要な形状を維持するために圧力パラメータを調整しながらリングを安定させるのに役立ちます。
参照されたケースでは、狭い公差内で寸法制御を維持しながら、リングの直径が約 660 mm から 810 mm に拡張されました。これらの値はその特定のケースを説明するものであり、普遍的な生産パラメータとして使用すべきではありません。
ストレス解消と最終検査
冷間膨張により残留応力が発生します。その後の応力除去サイクルにより、変形によって得られた強度を維持しながら、微細構造を安定させ、残留応力を軽減します。
最終的な品質検証には、引張試験、衝撃試験、金属組織検査、透磁率測定、寸法検査、超音波試験が含まれる場合があります。サンプリング場所、合格値、および非破壊検査基準は、顧客の技術協定およびプロジェクトに指定された該当する規格に従う必要があります。
プロセスの工学的価値
製造上の課題は、単一の鍛造作業ではありません。これは、材料の品質、熱間鍛造、機械加工、溶体化処理、水圧膨張、応力除去、検査を制御して統合することです。これらのステージをお客様の仕様に合わせて開発すると、鍛造止め輪は高速回転機器に必要な強度、寸法精度、内部品質を実現できます。
Jianye Metal Manufacturing Co., Ltd. は、顧客の図面と技術要件に基づいて、カスタムのリング鍛造品、大型鍛造品、シャフト鍛造品、その他の金属鍛造ソリューションを提供します。モーター保持リングやその他の重要な回転部品については、バイヤーは技術的なレビューと見積もりのために材料グレード、寸法、機械的特性目標、検査要件、注文数量を提供することを歓迎します。
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