Usinagem de impulsor 101: Processos, Eficiência de Design e Aplicações | Usinagem CNC Falcon

Do aeroespacial ao HVAC, os impulsores são os burros de carga da dinâmica de fluidos-convertendo energia rotacional em pressão e fluxo. Este blog discute vários aspectos da fabricação do impulsor, responde às suas perguntas sobre a diferença entre um impulsor e uma hélice e discute abordagens avançadas de design em busca da mãe de todas as eficiências.

Como os impulsores são fabricados?

A fabricação do impulsor leva uma mistura de desenhos avançados de engenharia e usinagem de precisão. Aqui está uma visão instantânea do processo:

Design & Simulação

A fabricação moderna do impulsor começa com simulações de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para definir a geometria da lâmina, relações de pressão e caminhos de fluxo. Outros aspectos, como ângulos de entrada/saída e ângulo de polarização, podem ser definidos com antecedência e otimizados usando metodologia de superfície de resposta (RSM) com base na eficiência e torque.

Material de determinação

Os materiais comuns para impulsores incluem liga de alumínio, aços inoxidáveis e resinas de engenharia com desempenho mecânico superior. No caso de compressores centrífugos para veículos com célula de combustível, ligas leves e duráveis são preferidas devido a preocupações com perda de energia.

Produção de pré-formas

A pré-forma é geralmente fabricada por meio de um processo de fundição (geralmente um processo de fundição fina) para criar uma forma de rede próxima. Como uma medida adicional de garantia, os parâmetros do processo de fabricação requerem forjamento em seções críticas para melhorar a integridade estrutural. No caso de impulsores à base de resina (ex., sopradores centrífugos), na maioria das vezes, a soldagem a laser é usada para prender as lâminas ocas a um cubo rotador enquanto sob compressão axial.

Usinagem CNC

Perfis de lâmina complexos com tolerâncias de mícron são processados em máquinas CNC de vários eixos.LJZO CNC é um serviço de usinagem de 5 eixos para fornecer superfícies usinadas lisas nos impulsores usados para reduzir a turbulência.

Terminação & testes

Após a conclusão da usinagem, as peças recebidas podem sofrer balanceamento, polimento e revestimentos como níquel. O desempenho operacional do impulsor pode ser verificado realizando testes hidrodinâmicos em um ambiente de laboratório.

Impulsor vs. Hélice: As Diferenças Importantes

Embora um impulsor e uma hélice tenham lâminas rotativas, eles são diferentes em suas funções e projetos de aplicação:

Função:

Um impulsor destina-se a mover fluidos através de um conjunto (por exemplo, bombas e compressores) fazendo com que o fluido acelere radialmente (para fora do centro) ou axialmente (longe da direção de rotação da lâmina). Uma hélice é projetada para criar impulso para mover um veículo (navio, drone) através de um fluido (ar ou água).

Design:

Os impulsores geralmente têm lâminas que são fechadas para criar um fluxo direcionado do fluido. As hélices normalmente têm lâminas abertas projetadas para empuxo máximo devido à diminuição do arrasto ao se mover através de um fluido.

As hélices criam empuxo por alguns motivos diferentes dos que um impulsor alcançaria seu aumento de pressão para uma aplicação. As hélices examinariam a relação empuxo-potência para eficiência. Um impulsor pode potencialmente fornecer o fluido a uma pressão necessária com base no projeto, o que é essencial para a estabilidade do fluxo e desempenho do fluxo ao longo do tempo.

Aplicações:

Impulsores: turbocompressores, compressores de célula de combustível, bombas industriais.

Hélices: motores de popa para embarcações, aeronaves e turbinas eólicas para a geração de energia.

O que constitui um design eficiente do impulsor?

Um design eficiente do componente da lâmina se resume a comprometer o desempenho aerodinâmico, o desempenho do material resiliente e a capacidade de fabricar as lâminas:

Otimização da Geometria da Lâmina

Os ângulos de saída e ângulos de polarização podem ser cruciais para as relações de torque e quão eficiente é no desempenho de pico. Ângulos maiores da saída maximizariam a eficiência energética de transferência, o que é especialmente importante para um conversor de torque automotivo. No mesmo sentido,/o design da lâmina foi criado nos bastidores usando CFD, que ajuda a prevenir turbulência ou potencial de cavitação ou risco.

Inovação material

Materiais de liga de alta resistência, resilientes e de paredes finas criarão um design ideal da lâmina do impulsor devido ao peso minimizado e à resistência minimizada do material à pressão. Com o uso emergente de manufatura aditiva, pode-se usar novos designs que aceleram o uso de geometria exclusiva para

Despertar o interesse dos proprietários.

Acabamento de superfície

Quando o impulsor é polido, reduz as perdas de atrito. Revestimentos estão disponíveis e DLC (carbono semelhante a diamante), por exemplo, é ainda mais resistente a

Desgaste e corrosão.

Flexibilidade operacional

O impulsor mais ideal será o mais eficiente em todas as cargas. Por exemplo, é fácil otimizar o projeto de um impulsor de compressor centrífugo para ter características de desempenho planas ou uma curva de desempenho plana em variações operacionais de carga.

Aplicações da indústria & LJZ CNC Capacidades

Quer se trate de um compressor de célula de combustível, um conversor de torque automotivo ou propulsão de empuxo em uma embarcação (marinha), os impulsores geralmente constituem o projeto ideal.

LJZ CNC Usinagem pode oferecer aos nossos clientes:

• Usinagem de precisão de 5 eixos para trabalho sensível ao tempo para concluir um trabalho de geometria de lâmina mais complexo para a indústria aeroespacial ou de energia.

• One Stop Shop para trabalho de ponta a ponta-do CFD ao pós-processamento.

• Experiência de usinagem com tipos de materiais comuns, como aços inoxidáveis, titânio e polímeros projetados.

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