ساخت نازل رینگ توربوشارژر ABB مدل TPS 57 به روش ریخته‌گری دقیق
مقدمه و معرفی پروژه:
نازل رینگ (Nozzle Ring) یکی از حیاتی‌ترین و حساس‌ترین اجزای توربوشارژرهای صنعتی است که نقش هدایت گازهای خروجی اگزوز به سمت پره‌های توربین با زاویه و فشار معین را بر عهده دارد. با توجه به شرایط کاری سخت، دمای بالای گازهای احتراقی و تنش‌های حرارتی شدید، دستیابی به متالورژی دقیق و صافی سطح بالا در این قطعه از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است.
مجموعه ما با تکیه بر دانش فنی متخصصین داخلی، موفق به مهندسی معکوس و ساخت کامل نازل رینگ توربوشارژر ABB سری TPS 57 به روش ریخته‌گری دقیق (Investment Casting) و مطابق با بالاترین استانداردهای سازنده اصلی (OEM) شده است.
فرآیند جامع مهندسی معکوس و صحه‌گذاری فنی (H2)
برای تضمین عملکرد پایدار، راندمان بالا و طول عمر مناسب قطعه، کلیه مراحل مهندسی معکوس در قالب یک برنامه جامع تدوین فناوری (QAP/ITP) به شرح زیر اجرا شد:
۱. بررسی‌های متالورژیکی و شناسایی آلیاژ پایه (Metallurgical Analysis)
- آنالیز دقیق ترکیب شیمیایی با روش کوانتومتری و آزمون‌های طیف‌سنجی جهت تعیین دقیق سوپرآلیاژ / آلیاژ مقاوم به حرارت پایه نیکل/کبالت یا فولادهای زنگ‌نزن نسوز.
- متالوگرافی و بررسی ریزساختار میکروسکوپی (Microstructure Analysis) برای بررسی فازهای متالورژیکی، انجمادی و عیوب احتمالی.
- بهینه‌سازی و تدوین سیکل دقیق عملیات حرارتی (Heat Treatment) جهت دستیابی به حداکثر پایداری فازی در دمای کاری بالا.
۲. آزمون‌های مکانیکی و ارزیابی خواص فیزیکی (Mechanical Testing)
- انجام آزمون‌های استحکام کششی و تسلیم (Tensile & Yield Testing) در دمای محیط و دمای کاری.
- سختی‌سنجی در بخش‌های مختلف بدنه، پره‌ها (Vanes) و رینگ‌ها برای اطمینان از یکنواختی سختی.
- ارزیابی چقرمگی و مقاومت به خزش و خستگی حرارتی (Thermal Fatigue Resistance).
۳. اسکن سه‌بعدی و مدلسازی ابعادی (3D Scanning & CMM)
- اسکن اپتیکال سه‌بعدی پره‌های هدایت‌کننده (Vanes) با دقت میکرونی جهت بازیابی زوایای بهینه جریان گاز (Flow Angles) و هندسه ایرفویل‌ها.
- طراحی دقیق مدل سه‌بعدی و تهیه نقشه‌های ساخت و تلرانس‌های انطباقی.
فرآیند تولید و مزایای ریخته‌گری دقیق (H2)
با توجه به هندسه پیچیده تیغه‌ها و ضرورت دستیابی به صافی سطح بالا برای کاهش افت‌های آیرودینامیکی، قطعه به روش ریخته‌گری دقیق (Investment Casting / Lost-Wax) تولید شد:
- طراحی و ساخت قالب‌های دقیق تزریق موم: شبیه‌سازی فرآیند انجماد و راهگاهی جهت جلوگیری از ایجاد تخلخل (Porosity) و مک‌های انقباضی.
- پوشش‌دهی سرامیکی و موم‌زدایی کنترل‌شده: ایجاد پوسته‌های سرامیکی چندمرحله‌ای برای تحمل دمای ذوب بالا و تضمین دقت ابعادی.
- ذوب و ریخته‌گری تحت شرایط کنترل‌شده: تزریق ذوب با کنترل دقیق دبی و دمای بارریزی.
کنترل کیفیت و تست‌های غیرمخرب (NDT) (H2)
پیش از تحویل قطعه نهایی، آزمون‌های کنترل کیفی جامع شامل موارد زیر انجام گرفت:
- تست مایعات نافذ (PT): جهت بررسی عیوب سطحی و ترک‌های احتمالی در محل اتصال پره‌ها به رینگ.
- تست رادیوگرافی صنعتی (RT): برای اطمینان از سلامت کامل ساختار داخلی و عدم وجود مک یا آخال‌های مضر.
- کنترل ابعادی دقیق (Dimensional Inspection): کنترل فواصل، هم‌محوری و زوایای دهانه با ابزارهای دقیق اندازه‌گیری و فیکسچرهای کنترلی.
ویژگی‌ها و مزایای کلیدی محصول تولیدی:
- انطباق ۱۰۰٪ ابعادی و متالورژیکی با نمونه اورجینال ABB TPS 57
- مقاومت عالی در برابر خوردگی داغ، اکسیداسیون و شوک‌های حرارتی
- دستیابی به صافی سطح ایده‌آل و ارتقای راندمان توربوشارژر
- کاهش چشمگیر هزینه‌های تأمین و زمان خواب تجهیزات