ベアリングハウジング加工

機械設備の中核支持部品である軸受ハウジングの主な機能は、軸受自体を収容し、回転部品を正確に位置決めし、その半径方向および軸方向の変位を制限し、動作荷重と振動を伝達することで、回転システムの安定動作を根本的に保証することです。この部品は、一般機械、工作機械、風力発電設備、蒸気タービンなどの大型発電設備など、幅広い用途で使用されています。その加工精度は、機械全体の動作安定性、伝達効率、および耐用年数を直接的に決定します。高温高圧環境や長期にわたる変動荷重に耐える必要がある蒸気タービン専用に設計された軸受ハウジングは、構造設計の複雑さ、寸法仕様、および動作条件許容値に関して、より厳しい要件に直面しています。このカテゴリは、軸受ハウジング製造におけるハイエンドで特殊なセグメントを表しています。

軸受ハウジングの材料選定には、用途適合性、機械的特性、製造コストを考慮した多面的なバランスが必要です。一般的な機械用途では、振動減衰性、騒音低減性、機械加工性に優れた高強度ねずみ鋳鉄が主流です。中高圧用途や蒸気タービンの要件には、ノジュラー鋳鉄または合金鋼がより適しています。ノジュラー鋳鉄は構造的な衝撃靭性を高め、合金鋼の鋳物または鍛造品は、特別な処理を施すことで、過酷な運転条件下でも損傷に効果的に耐えることができます。砂型鋳造は、ブランク製造の従来の方法です。蒸気タービン軸受ハウジングの重要部品には、一体型鍛造技術が採用されています。鋳込み温度や鍛造圧力などのパラメータを精密に制御することで、気孔や介在物などの内部欠陥が排除され、金属粒子の配列が最適化され、その後の機械加工のための安定した構造基盤が提供されます。

ベアリングハウジングの加工は、ブランクの前処理、成形のための荒加工、精錬のための中仕上げ、強化のための熱処理、最終寸法のための仕上げ、そして完成品検査という6つの段階からなる標準化されたプロセスシステムに従って行われます。各段階におけるプロセス管理は、最終製品の品質に直接影響します。ブランク段階では、鋳造または鍛造の特性に基づいて、内部応力を完全に緩和するために時効処理または焼きならし処理が施され、その後の加工および使用中に変形や割れの問題を防ぎます。また、スケール、バリ、および加工残留物を除去するための表面処理も行われます。荒加工段階では、大型CNC装置を使用して余分な材料を迅速に除去し、部品の基本形状、取り付け面、および予備的なボア位置を形成しながら、材料特性と熱処理要件に基づいて適切な加工代を残します。

熱処理工程は、ベアリングハウジングの材質と用途に合わせて調整され、部品の機械的特性と寸法安定性を向上させるための中核的なステップとなります。一般的な鋳鉄材料は、内部構造を最適化し、残留応力を低減するために焼鈍処理が施されます。蒸気タービン用の合金鋼およびハウジングには、焼入れと焼戻しが必要です。この複合処理により、強度と靭性の最適なバランスが実現され、部品の耐疲労性が向上します。熱処理後には、二次時効処理が必要となることがよくあります。温度と保持時間を正確に制御することで、熱処理中に発生する応力を最小限に抑え、ベアリングハウジングが長期運転や温度変動下でも寸法精度を維持し、構造変形を防止します。

仕上げ工程では、ベアリングハウジングと他の部品との適合性を確保するために重要な、主要な合わせ面の精密制御に重点を置いています。高精度CNCボーリングマシンやプレーナー型研削盤などの専用設備は、ベアリングボア、位置決めラベット、基準面などのコア領域の微細加工に使用されます。ベアリングボアは、コアの合わせ構造であるため、寸法公差と形状公差の厳格な管理が求められます。蒸気タービン専用のハウジングの場合、ボア公差はマイクロメートルレベルで管理する必要があり、回転時の偏心振動を最小限に抑えるために、真円度と同軸度も基準を満たす必要があります。オイル通路や冷却チャネルなどの複雑な内部構造については、5軸加工装置によって精密な成形が行われ、通路の滑らかさと位置精度が保証され、機器の動作中の潤滑と冷却のニーズを満たします。

最終処理と検査は、ベアリングハウジングの加工における最終段階であり、製品が出荷仕様を満たしているかどうかを直接的に判断します。加工後、内部の切削片や表面の汚染物質は徹底的に洗浄されます。合わせ面は研磨され、表面仕上げと接触性が向上します。組み立て段階では、ベアリングとシールのクリアランスを正確に調整することで、拘束のないスムーズな回転を確保し、シール性能基準を満たします。最後に、精密測定機器を使用して、重要な寸法、幾何公差、表面品質を徹底的に検査します。蒸気タービンなどのハイエンド用途の製品では、内部に隠れた欠陥を特定するために、追加の非破壊検査が必要です。現在、ベアリングハウジングの加工はデジタル化とインテリジェント化に向かって進んでいます。スマート製造設備とシミュレーション技術を活用し、一般製品の生産効率と特殊な重荷重部品の厳格な基準を両立させ、設備製造業界のアップグレードを可能にすることを目指しています。