Rotor de alumínio 7075-T6 usinado em CNC para aplicações em turbinas geradoras de alta velocidade.

Visão geral do produto

Nome do produto

Rotor do gerador de turbina de alta velocidade

Aplicativo

Utilizado em um sistema de turbogerador personalizado, desenvolvido pelo cliente para aplicações na indústria de petróleo e gás.

Material

Liga de alumínio 7075-T6 de grau aeroespacial

O aço 7075-T6 foi selecionado devido à sua excelente relação resistência/peso, alta resistência à fadiga e adequação para componentes rotativos de alta velocidade, onde a redução de peso é fundamental.

Especificações principais

• Diâmetro externo final (DE): 90,00 mm ±0,01 mm
• Comprimento total: 150,00 mm ±0,02 mm
• Diâmetro do furo central: 72,00 mm ±0,01 mm
• Espessura da parede: 9 mm de espessura radial
• Acabamento da superfície externa: Polimento espelhado, Ra ≤0,2 μm
• Requisito de equilíbrio dinâmico: G2.5 ou superior em100,000 RPM
• Acabamento das bordas: chanfro de 0,1 a 0,2 mm em todas as bordas.

Características da rosca

O rotor inclui roscas internas de precisão no furo central:

• Tipo de rosca: especificação de rosca fina UNJF / MJ
• Passo: 1,5 mm
• Profundidade da rosca: 1,5 mm por lado
• Comprimento da rosca: Mínimo 35 mm
• Um lado: Rosca esquerda
• Um lado: Rosca à direita

As direções opostas da rosca foram projetadas para proporcionar um efeito de autoaperto durante a rotação em alta velocidade.

Desafios de fabricação

1. Tolerâncias dimensionais extremamente rigorosas para rotação em alta velocidade

O maior desafio foi manter a estabilidade dimensional durante a usinagem.

Para um rotor operando em100,000 RPM Mesmo uma pequena quantidade de desalinhamento ou desequilíbrio pode causar problemas de vibração.

Os requisitos incluíam:

• O diâmetro externo (OD), o furo, a rosca e as características da lâmina devem manter uma concentricidade TIR de 0,01 mm.
• O diâmetro interno e o diâmetro externo devem permanecer perfeitamente alinhados.
• A usinagem de roscas deve manter um posicionamento preciso, sem rebarbas.

Os métodos tradicionais de usinagem podem facilmente introduzir deformações ou desalinhamentos, especialmente ao remover grandes quantidades de material do alumínio 7075-T6.

2. Estrutura complexa do rotor e formação difícil das pás

O projeto do rotor incluía elementos finos semelhantes a lâminas que precisavam ser integrados ao corpo principal.

O desafio era que essas lâminas eram:

• Fino e fácil de deformar.
• Difícil de usinar como uma estrutura de peça única.
• Sensível à força de corte e à vibração.

A tentativa de usinagem CNC de uma única peça criaria riscos como:

• Vibração excessiva da ferramenta
• Deformação da lâmina
• Baixa eficiência de usinagem
• Dificuldade em controlar a geometria final

Era necessária uma abordagem de fabricação diferente.

3. Requisito de acabamento da superfície espelhada

A superfície externa exigia um acabamento polido espelhado com Ra 0,2 μm ou melhor .

Para peças rotativas de alta velocidade, a qualidade da superfície afeta diretamente:

• Resistência do ar
• Eficiência rotacional
• Geração de calor
• Estabilidade a longo prazo

No entanto, o alumínio 7075-T6 é relativamente macio em comparação com o aço, o que significa que o polimento pode facilmente criar:

• Reflexões desiguais
• Bordas arredondadas
• Arranhões superficiais
• Deformação local

Manter tanto a geometria precisa quanto uma superfície polida de alta qualidade exigiu um controle de processo cuidadoso.

Nossa solução de usinagem CNC

1. Processo de fabricação otimizado passo a passo

Em vez de forçar a usinagem de todo o rotor a partir de uma única peça, nossa equipe de engenharia desenvolveu um processo mais prático:

Etapa 1: Usinagem CNC do corpo do rotor principal

A estrutura principal do rotor foi inicialmente usinada a partir de um tarugo de alumínio 7075-T6 .

Durante esta etapa, concentramo-nos em:

• Precisão do diâmetro externo
• Usinagem de furo central
• Posicionamento da rosca
• Controle geral de concentricidade

Vários pontos de inspeção foram adicionados durante a usinagem para evitar erros cumulativos.

Etapa 2: Fabricação independente de lâminas

Devido à complexidade e à estrutura fina das lâminas, as seções das lâminas foram fabricadas separadamente.

Essa abordagem nos ajudou a alcançar:

• Melhor controle dimensional
• Redução do estresse de usinagem
• Qualidade de superfície aprimorada
• Maior consistência de produção estável

Após a usinagem, os componentes das pás foram cuidadosamente posicionados e montados no corpo do rotor.

Etapa 3: Montagem e Acabamento de Precisão

Após o processo de integração das pás, o rotor completo passou por procedimentos adicionais de acabamento:

• Inspeção de alinhamento
• Refinamento de superfície
• Polimento de precisão
• Verificação dimensional final

Foi dada especial atenção à manutenção de:

• Precisão do posicionamento da lâmina
• Simetria do rotor
• Suavidade da superfície

2. Usinagem de Rosca de Precisão

As roscas internas finas exigiam atenção especial, pois afetavam diretamente a confiabilidade da montagem sob altas cargas rotacionais.

Nosso processo incluiu:

• Ferramentas dedicadas para usinagem de roscas
• parâmetros de corte controlados
• Inspeções múltiplas após a usinagem

As últimas linhas de código foram verificadas para:

• Perfil de rosca limpo
• Sem rebarbas
• Tom correto
• Concentricidade adequada com o eixo do rotor

3. Balanceamento dinâmico e inspeção de qualidade

Antes da entrega, o rotor finalizado passou por procedimentos de inspeção final:

• Inspeção dimensional de características críticas
• Verificação de concentricidade
• Inspeção de rosca
• Inspeção de qualidade da superfície
• Teste de equilíbrio dinâmico

O rotor foi balanceado para atender ao padrão G2.5 ou superior exigido a 100.000 RPM .

Resultados do projeto

Por meio da otimização de processos e de uma estreita cooperação em engenharia, entregamos com sucesso um rotor que atendeu aos exigentes requisitos de desempenho do cliente.

Principais Conquistas:

✅ Usinagem de alta precisão
As dimensões críticas foram controladas dentro dos requisitos de ±0,01 mm.

✅ Desempenho de rotação estável em alta velocidade
O rotor atendeu aos requisitos de balanceamento dinâmico para operação a 100.000 RPM.

✅ Estrutura complexa fabricada com sucesso
A abordagem de fabricação de lâminas separadas resolveu o maior desafio de usinagem e garantiu a precisão estrutural.

✅ Qualidade de superfície premium alcançada
A superfície de alumínio polido com acabamento espelhado atendeu aos requisitos de desempenho aerodinâmico do cliente.

Por que o cliente escolheu nossa capacidade de usinagem CNC?

Este projeto não se resumiu simplesmente à produção de uma peça de alumínio. Exigiu uma combinação de:

• Experiência em usinagem de precisão do alumínio 7075-T6
• Capacidade de fabricação de estruturas complexas
• Conhecimento de componentes rotativos de alta velocidade
• Tecnologia avançada de acabamento de superfície
• Solução flexível de problemas de engenharia

Ao redesenhar o processo de fabricação levando em consideração os desafios reais de usinagem, ajudamos o cliente a transformar um projeto de rotor complexo em um componente confiável e pronto para produção.

Para projetos que envolvam peças de alumínio de alta resistência, componentes de turbinas, rotores de precisão ou outros conjuntos rotativos de alta velocidade , nossa equipe de engenharia pode fornecer soluções personalizadas de fabricação CNC, desde o desenvolvimento de protótipos até a produção.