آهنگری شفت دریایی در مقابل شفت های ریخته گری: کدام بهتر است؟

برای محورهای نیروی محرکه دریایی، شفت های آهنگری تقریباً در هر برنامه‌ای که خواستار است، بهترین انتخاب هستند . آهنگری یک ساختار دانه ای پیوسته و هم تراز ایجاد می کند که معمولاً استحکام کششی ایجاد می کند 20 تا 40 درصد بیشتر است نسبت به شفت های ریخته گری معادل از همان آلیاژ، همراه با مقاومت خستگی قابل توجهی بهتر، چقرمگی ضربه و مقاومت در برابر انتشار ترک تحت بارهای چرخشی پیچشی و خمشی که خدمات شفت دریایی را تعریف می کنند. شفت های ریخته گری خالی از لطف نیستند - آنها می توانند از نظر اقتصادی برای کاربردهای کمکی کم بار مفید باشند و هندسه های داخلی پیچیده را امکان پذیر می کنند - اما برای سیستم های محرکه اصلی، شفت های میانی، لوله های عقب و هر محوری که در معرض بارگذاری مداوم چرخه بالا در یک محیط خورنده آب شور باشد، آهنگری استاندارد مهندسی و انتخاب هر طبقه بندی اصلی است.

این بدان معنا نیست که شفت های ریخته گری هرگز مناسب نیستند. درک دقیق اینکه چرا آهنگری بهتر از ریخته‌گری است - و در شرایط محدود ریخته‌گری یک گزینه معتبر باقی می‌ماند - مستلزم بررسی متالورژی، فرآیندهای تولید، محیط خدمات و چارچوب نظارتی حاکم بر محور پیشران دریایی است. این مقاله همه این موارد را به طور عمیق پوشش می دهد.

تفاوت متالورژی: ساختار دانه همه چیز است

تفاوت عملکرد بین شفت های دریایی آهنگری و ریخته گری در سطح ریزساختاری شروع می شود. فولاد صرفاً یک جامد همگن نیست - یک ماده کریستالی است که خواص مکانیکی آن به طور اساسی به نحوه سازماندهی ساختار دانه داخلی آن بستگی دارد و فرآیند تولید آن سازمان را به طور کامل تعیین می کند.

چگونه آهنگری جریان دانه برتر را ایجاد می کند

In the forging process, a heated steel billet is shaped under compressive force — either through open-die hammering between flat or shaped dies, or through closed-die pressing in contoured tooling. این کار مکانیکی فقط فلز را شکل نمی دهد. ساختار دانه داخلی خود را اساساً سازماندهی مجدد می کند. دانه ها در جهت جریان فلز کشیده شده و در یک راستا قرار می گیرند و چیزی را ایجاد می کنند که متالورژیست ها a می نامند جریان پیوسته دانه فیبری که از خطوط اجزای نهایی پیروی می کند.

این ساختار دانه‌ای هم‌تراز چندین مزیت حیاتی برای کاربردهای شفت فراهم می‌کند:

• خواص مکانیکی - استحکام کششی، استحکام تسلیم، ازدیاد طول و چقرمگی ضربه - در امتداد جهت تنش اصلی، که در یک محور جهت بار محوری و پیچشی است، به حداکثر می‌رسد.
• حفره ها، تخلخل، و جداسازی دندریتی موجود در شمش اصلی شکسته شده و با کار فشاری بسته می شوند و یک ریزساختار متراکم و با حداقل نقص ایجاد می کنند.
• انتشار ترک توسط مرزهای دانه ای که عمود بر جهت رشد ترک تراز شده اند، مهار می شود و به طور قابل توجهی عمر خستگی تحت بارگذاری چرخه ای را افزایش می دهد.

چرا ریخته‌گری ساختار ذاتاً پایین‌تری را برای کاربردهای شفت ایجاد می‌کند؟

در ریخته‌گری، فولاد مذاب در قالب ریخته می‌شود و از بیرون به داخل جامد می‌شود. این فرآیند انجماد ذاتاً یک ساختار دانه تصادفی و هم محور - دانه ها در همه جهات بدون همسویی با هیچ محور تنش رشد می کنند. به طور انتقادی تر، ریخته گری انواع مختلفی از عیوب را معرفی می کند که تا حد زیادی در ریخته گری های فولادی بزرگ اجتناب ناپذیر است:

• تخلخل: حباب‌های گاز و حفره‌های انقباض که در طول انجماد به دام افتاده‌اند، ناپیوستگی‌های داخلی ایجاد می‌کنند که به عنوان متمرکزکننده تنش و محل شروع ترک تحت بارگذاری چرخه‌ای عمل می‌کنند.
• جداسازی دندریتیک: عناصر آلیاژی در طول انجماد جدا می شوند و شیب های ترکیب شیمیایی در ریخته گری ایجاد می کنند که خواص مکانیکی محلی ناسازگاری ایجاد می کند.
• اشک های داغ و ترک های سرد: تنش های حرارتی در طول انجماد و سرد شدن می تواند ترک های داخلی ایجاد کند، به ویژه در مقاطع پیچیده هندسی با ضخامت دیواره های متفاوت.
• شامل: اجزای غیرفلزی حاصل از سرباره و محصولات اکسیداسیون را می توان در ریخته گری به دام انداخت و نقاط تمرکز تنش اضافی را برای بازرسی خارجی نامرئی ایجاد کرد.

برای یک محور نیروی محرکه دریایی که باید مقاومت کند 10 تا 100 میلیون چرخه استرس در طول عمر مفید خود تحت بارگذاری ترکیبی پیچشی، خمشی و محوری در حالی که در آب خورنده دریا یا نزدیک آن غوطه ور است، هر یک از این عیوب ریخته گری می تواند به نقطه شروع یک ترک خستگی تبدیل شود که منجر به شکست فاجعه بار می شود.

مقایسه خواص مکانیکی: آهنگری در مقابل ریخته گری توسط اعداد

تفاوت خواص مکانیکی بین آهنگری و ریخته گری شفت های دریایی حاشیه ای نیستند - آنها در ادبیات علم مواد و داده های جامعه طبقه بندی که در طول دهه ها تجربه ناوگان انباشته شده اند، قابل توجه و به خوبی مستند هستند.

مزیت محدودیت خستگی به ویژه برای کاربردهای شفت دریایی قابل توجه است. شفتی که 10 میلیون سیکل را در دامنه تنش معین به شکل آهنگری دوام می آورد، در صورت ریخته گری ممکن است پس از 2 تا 3 میلیون چرخه از کار بیفتد - تفاوتی که مستقیماً به عمر مفید، فواصل بازرسی و خطر شکست فاجعه بار حین کار در دریا ترجمه می شود.

چقرمگی ضربه همچنین برای محورهایی که ممکن است بار ضربه ای را تجربه کنند - از برخورد تیغه پروانه به یخ، زباله یا عواقب مانورهای اضطراری موتور - حیاتی است. مزیت چقرمگی شارپی شفت های آهنگری (اغلب دو یا سه برابر مقادیر معادل های ریخته گری ) به این معنی است که شفت های آهنگری انرژی ضربه را از طریق تغییر شکل پلاستیکی به جای شکستگی شکننده جذب و پراکنده می کنند، یک تفاوت بقای که می تواند از شکست شفت و در نتیجه از دست رفتن کشتی جلوگیری کند.

شرایط خدمات شفت دریایی: چرا این تفاوت ها بسیار مهم هستند

برای درک کامل اینکه چرا تفاوت‌های خواص مکانیکی بین شفت‌های آهنگری و ریخته‌گری به پیامدهای واقعی برای کشتی‌های دریایی تبدیل می‌شود، لازم است که شدت و پیچیدگی محیط بارگیری را درک کنیم که شفت نیروی محرکه دریایی باید زنده بماند.

بارگذاری چرخه ای ترکیبی

شفت نیروی محرکه دریایی بار استاتیک ساده ای را تجربه نمی کند. در هر لحظه، به طور همزمان حامل:

• بارگذاری پیچشی از انتقال گشتاور موتور به پروانه - بار طراحی اولیه، دوچرخه سواری با هر نوسان قدرت و چرخش.
• لحظات خم شدن از وزن شفت و پروانه، نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر پره‌های پروانه، و ناهماهنگی بین تکیه‌گاه‌های یاتاقان - ایجاد تنش خمشی چرخشی که یک بار در هر دور چرخش می‌کند.
• رانش محوری از پروانه از طریق شفت به یاتاقان رانش منتقل می شود - در حالت عادی کار می کند و با سرعت کشتی و وضعیت دریا تغییر می کند.
• بارهای شوک گذرا از کاویتاسیون پروانه، آسیب تیغه، برخورد یخ، یا مانورهای سریع موتور که فشارهای گذرا با دامنه بالا را بر بارگذاری پایدار وارد می کند.

برای کشتی‌هایی که با سرعت 120 دور در دقیقه کار می‌کنند (معمولاً درایو مستقیم دیزلی بزرگ با سرعت آهسته)، شفت تجربه می‌کند تقریباً 63 میلیون چرخه استرس در سال از چرخش خم شدن به تنهایی. در طول یک عمر 25 ساله، این به بیش از یک میلیارد چرخه انباشته می شود - عمیقاً در رژیم خستگی چرخه بالا که در آن حد خستگی ماده، نه مقاومت کششی نهایی آن، بقا را کنترل می کند.

محیط خورنده

شفت های دریایی در یا نزدیک آب دریا کار می کنند - یکی از خورنده ترین محیط هایی که در عمل مهندسی با آن مواجه می شویم. آب دریا تقریباً حاوی 3.5٪ کلرید سدیم محلول بر حسب وزن، همراه با سولفات ها، کربنات ها، اکسیژن محلول و عوامل بیولوژیکی از جمله باکتری های کاهنده سولفات که خوردگی موضعی را تسریع می کنند. ترکیب تنش چرخه ای و محیط خورنده ایجاد می کند خستگی ناشی از خوردگی - مکانیزم شکست شدیدتر از هر یک از عوامل به تنهایی - جایی که حمله خورنده ترجیحاً نوک هر ترک خستگی در حال رشد را هدف قرار می دهد و به طور چشمگیری سرعت رشد ترک را تسریع می کند.

ساختار متراکم و با حداقل نقص شفت های آهنگری مقاومت بهتری در برابر شروع خستگی خوردگی نسبت به شفت های ریخته گری ارائه می دهد، که ممکن است دارای تخلخل های سطحی یا نزدیک به سطح باشد و مکان های ترجیحی برای حمله خورنده و شروع ترک ایجاد کند.

استرن تیوب و بلبرینگ فرتینگ

در مسیر یاتاقان‌های لوله عقب و اتصالات باس پروانه، شفت‌های دریایی دچار خستگی می‌شوند - شکلی از خستگی سطح ناشی از حرکت میکرو در رابط تماس تحت نیروهای برشی نرمال و نوسانی ترکیبی. فرتینگ باعث ایجاد غلظت تنش و آسیب سطحی می شود که به طور چشمگیری استحکام خستگی را دقیقاً در مکان هایی که تحت بیشترین تنش های خمشی قرار دارند کاهش می دهد. سختی سطح بالاتر و یکپارچگی ریزساختاری شفت های آهنگری مقاومت بهتری در برابر آسیب های فرت نسبت به معادل های ریختگی ایجاد می کند.

الزامات جامعه طبقه بندی: حکم تنظیمی

انجمن‌های اصلی طبقه‌بندی دریایی در جهان - سازمان‌هایی که استانداردهای فنی را برای ساخت کشتی ایجاد می‌کنند و تأییدیه انطباق را از طرف شخص ثالث ارائه می‌کنند - بر اساس دهه‌ها داده‌های خرابی انباشته و تجزیه و تحلیل تئوری به اجماع واضحی در مورد الزامات تولید شفت رسیده‌اند.

قوانین منتشر شده توسط سازمان های اصلی طبقه بندی به طور جهانی مستلزم آن است که شفت های پیشرانه اصلی - از جمله شفت های پروانه، شفت های میانی، و محورهای رانشی - از فولاد آهنگری . این الزام به عنوان یک اولویت یا توصیه ارائه نشده است. این یک الزام فنی الزام آور برای گواهینامه کلاس است. کشتی‌هایی که شفت‌های محرک اصلی ریخته‌گری دارند، طبق قوانین فعلی گواهینامه کلاس را از هیچ انجمن طبقه‌بندی اصلی دریافت نمی‌کنند.

الزامات جامعه طبقه بندی معمولی برای آهنگری شفت دریایی مشخص می کند:

• تولید از فولاد کربنی، فولاد کربن-منگنز، یا فولاد آلیاژی با فرآیند آهنگری قالب باز یا قالب بسته، با محدودیت های ترکیب شیمیایی خاص برای اطمینان از سختی و چقرمگی کافی.
• شرایط عملیات حرارتی نرمال شده، نرمال شده و تمپر شده، یا خاموش و معتدل شده، با تیمار خاص که بر اساس درجه و قطر شفت تعیین می شود.
• حداقل استحکام کششی، استحکام تسلیم، ازدیاد طول، و انرژی ضربه چارپی در دماهای آزمایش مشخص - با نمونه‌های آزمایشی گرفته شده از موقعیت‌ها و جهت‌هایی که نشان‌دهنده ویژگی‌های مقطع شافت نهایی است.
• آزمایش غیر مخرب (NDT) با معاینه اولتراسونیک برای تأیید صحت داخلی، با معیارهای پذیرش که اندازه و فرکانس نشانه‌های مجاز را محدود می‌کند - معیارهایی که شفت‌های ریخته‌گری معمولاً برآورده نمی‌شوند.
• شاهد آزمایش و بازرسی مکانیکی توسط نقشه بردار جامعه طبقه بندی در فورج، ارائه تایید شخص ثالث از انطباق قبل از پذیرش شفت در زنجیره تامین.

نیاز آهنگری جدید نیست یا اخیراً از تجربه عملیاتی ناشی شده است - بیش از یک قرن است که در قوانین طبقه بندی گنجانده شده است، که منعکس کننده قضاوت مهندسی انباشته صنعت دریایی است که برای شفت های چرخشی انتقال قدرت تحت بارگذاری چرخه ای پایدار، آهنگری فرآیند تولید مناسب است.

فرآیند آهنگری برای شفت های دریایی: قالب باز در مقابل قالب بسته

محورهای نیروی محرکه دریایی عمدتا توسط نیروی دریایی تولید می شود فرآیند آهنگری قالب باز که مناسب ترین روش برای قطرهای بزرگ، طول های بلند و هندسه مقطع نسبتا ساده است که مشخصه شفت اصلی است. درک این فرآیند روشن می کند که چرا شفت های آهنگری دارای خواصی هستند که دارند.

آهنگری باز قالب شفت های دریایی

در آهنگری قالب باز، شمش فولادی گرم شده بین قالب های مسطح یا شکل دار بر روی یک پرس یا چکش هیدرولیک کار می شود و قطعه کار به تدریج تغییر مکان می دهد تا به شکل دلخواه و دستیابی به کار مکانیکی در سراسر مقطع دست یابد. برای یک شفت دریایی بزرگ، این فرآیند شامل موارد زیر است:

1. آماده سازی شمش: یک شمش فولادی ریخته‌گری شده با وزن مناسب - که ممکن است از چند تن برای شفت‌های کوچک تا بیش از 100 تن برای بزرگ‌ترین شفت‌های کشتی متغیر باشد - برای برداشتن سر شمش (که شامل جداسازی و انقباض است) و دم آن بریده می‌شود و اطمینان حاصل می‌شود که فقط مواد سالم کار می‌کنند.
2. گرمایش: شمش به طور یکنواخت تا دمای آهنگری گرم می شود - معمولاً 1100 درجه سانتیگراد تا 1250 درجه سانتیگراد برای فولادهای کربنی و کم آلیاژ - برای تغییر شکل پلاستیک بدون ذوب اولیه مرزهای دانه کافی است.
3. گیره زدن (کشیدن بیرون): شمش در حین چرخش و پیشروی به طور سیستماتیک در مقطع عرضی با ضربات چکش یا فشار پیشرونده کاهش می یابد، ساختار دانه در امتداد محور شفت کشیده می شود و تخلخل داخلی از شمش ریخته گری اولیه بسته می شود.
4. پروفایل سازی: ویژگی‌های شفت - فلنج‌ها، قطر ژورنال، پله‌ها - به ابعاد تقریباً نهایی شکل می‌گیرند، با موادی که در بخش‌های مناسب توزیع می‌شوند و در عین حال کار را در سرتاسر حفظ می‌کنند.
5. عملیات حرارتی: پس از آهنگری، شفت برای دستیابی به خواص مکانیکی مورد نیاز تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد - نرمال شده و برای درجات استاندارد، یا خاموش و برای گریدهای آلیاژی با استحکام بالاتر.

یک پارامتر حیاتی در آهنگری شفت دریایی کیفیت است نسبت آهنگری - نسبت سطح مقطع شمش اصلی به سطح مقطع آهنگری نهایی، یا معادل آن نسبت طول شمش به طول محور نهایی. حداقل نسبت آهنگری از 3:1 تا 5:1 معمولاً برای آهنگری های شفت دریایی با کیفیت مشخص می شود و از کار مکانیکی کافی برای حذف کامل ساختار ریخته گری و دستیابی به دانه های یکنواخت و تصفیه شده در سراسر مقطع اطمینان می دهد. شفت‌هایی که با نسبت‌های کاهش ناکافی ساخته می‌شوند، ساختار ریختگی باقی مانده را حفظ می‌کنند که خواص را به خطر می‌اندازد.

نورد حلقه برای اجزای شفت فلنجی

برای اجزای شافت فلنجی و حلقه‌های اتصال، نورد حلقه - یک نوع آهنگری تخصصی - حلقه‌های آهنگری بدون درز با جریان دانه‌های محیطی همسو با جهت تنش حلقه تولید می‌کند. فلنج های حلقه ای دارای خواص مکانیکی بسیار بهتری نسبت به فلنج هایی هستند که از استوک میله ماشین کاری می شوند یا به عنوان حلقه های صفحه متصل به جوش تولید می شوند و برای کوپلینگ های فلنج شفت دریایی با کیفیت در کشتی های طبقه بندی شده با انجمن های اصلی طبقه بندی استاندارد هستند.

نمرات مواد برای آهنگری شفت دریایی

آهنگرهای شفت دریایی در طیف وسیعی از گریدهای فولادی تولید می شوند که بر اساس قطر شفت، الزامات انتقال قدرت، نوع کشتی و تعیین درجه جامعه طبقه بندی انتخاب می شوند. انتخاب درجه آلیاژ یک تصمیم مهندسی مهم است که نه تنها بر خواص مکانیکی بلکه بر ماشینکاری، جوش پذیری و هزینه تأثیر می گذارد.

انتخاب گرید آلیاژی با قطر شفت به روشی مهم تعامل دارد. با افزایش قطر شفت، توانایی دستیابی به خواص کاملاً سخت شده از طریق کوئنچ کاهش می یابد - پدیده ای به نام اثر جرمی یا محدودیت سختی پذیری . برای شفت های با قطر بزرگ، فولادهای آلیاژی حاوی کروم، نیکل و مولیبدن به طور خاص مشخص می شوند زیرا سختی پذیری بالاتر آنها اجازه می دهد تا خواص مکانیکی کافی در سراسر سطح مقطع کامل حتی در قطرهای بیش از 500 میلی متر به دست آید. شفت‌های فولاد کربنی بزرگ‌تر از قطر تقریباً 250 میلی‌متر را نمی‌توان به‌طور کامل با کوئنچ کردن سخت کرد و بنابراین به خواص نرمال‌شده و نرم‌شده‌ای که تا حدودی کمتر از معادل‌های فولاد آلیاژی سخت‌شده است، تکیه دارند.

تست غیر مخرب: کیفیت چگونه تایید می شود

خواص مکانیکی یک شفت دریایی آهنگری به طور مخرب بر روی نمونه‌های آزمایشی برش‌خورده از قطعات آزمایشی معرف جعل شده در کنار یا در انتهای شفت واقعی تأیید می‌شود. اما از آنجایی که آزمایش مخرب را نمی توان روی خود شفت انجام داد، تست غیر مخرب (NDT) برای بررسی یکپارچگی داخلی و سطحی هر شفت قبل از تحویل استفاده می شود.

تست اولتراسونیک (UT)

آزمایش اولتراسونیک روش NDT اولیه برای تأیید صحت داخلی آهنگرهای شفت دریایی است. امواج صوتی با فرکانس بالا (معمولاً 1 تا 5 مگاهرتز) به شفت وارد می‌شوند و بازتاب‌های ناپیوستگی‌های داخلی - حفره‌ها، ترک‌ها، آخال‌ها، لایه‌بندی‌ها - توسط کاوشگر شناسایی می‌شوند. تست التراسونیک آرایه فازی مدرن (PAUT) می‌تواند تصاویر مقطعی دقیق با کیفیت شفت داخلی تولید کند و نشانه‌های کوچکی را تشخیص دهد. قطر 2-3 میلی متر در اعماق چند صد میلی متری، امکان رد هر محور با نقص داخلی غیرقابل قبول قبل از ماشینکاری، تحویل یا نصب را فراهم می کند.

تست ذرات مغناطیسی (MT) و تست نفوذ مایع (PT)

عیوب سطحی و نزدیک سطحی با استفاده از آزمایش ذرات مغناطیسی روی شفت‌های فولادی فریتی شناسایی می‌شوند - جایی که یک میدان مغناطیسی باعث نشتی شار در ناپیوستگی‌های سطحی می‌شود و ذرات مغناطیسی را برای آشکار کردن مکان آنها جذب می‌کند - یا آزمایش نافذ مایع برای شفت‌های فولادی زنگ نزن آستنیتی. این روش‌ها ترک‌های سطحی، لپ‌ها، درزها و چین‌های آهنگری را شناسایی می‌کنند که می‌توانند باعث ایجاد ترک‌های خستگی در سرویس شوند، اما ممکن است پس از ماشین‌کاری با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نباشند.

بازرسی ابعادی و سطحی

قبل از پذیرش نهایی، شفت‌های تمام شده از نظر ابعادی بررسی می‌شوند تا انطباق با تلورانس‌های کششی تأیید شود - قطر ژورنال یاتاقان معمولاً به اندازه‌ای نگه داشته می‌شود. تلورانس های h6 یا h7 (تقریباً 0.01 ± تا 0.03 ± میلی متر در قطر ژورنال معمولی)، و زبری سطح در سطوح بلبرینگ مشخص و اندازه گیری می شود تا تشکیل فیلم روانکاری کافی در سرویس را تأیید کند.

جایی که اجزای ریخته گری در سیستم های شفت دریایی قابل اجرا هستند

در حالی که فولاد ریخته‌گری شده برای محورهای اصلی محرکه قابل قبول نیست، فرآیندهای ریخته‌گری کاربردهای قانونی را در اجزای سیستم شفت دریایی حفظ می‌کنند - عمدتاً در مواردی که هندسه پیچیده مورد نیاز است و تقاضای بارگذاری کمتر از آنچه در خود شفت وجود دارد.

• ریخته گری پروانه: پروانه های دریایی معمولاً به صورت قطعات ریختگی نیکل-آلومینیوم برنز (NAB) یا منگنز-آلومینیوم برنز (MAB) ساخته می شوند. هندسه پیچیده تیغه یک پروانه - با سطوح مقطع هیدروفویل سه بعدی که از ریشه تا نوک متفاوت است - عملاً با آهنگری قابل تولید نیست و آلیاژهای ریخته‌گری مورد استفاده به‌طور خاص برای مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر حفره بهینه‌سازی شده‌اند تا عملکرد خستگی چرخه بالا که در خود شفت لازم است.
• لوله عقب و محفظه یاتاقان: لوله عقبی که شفت را در داخل بدنه قرار می دهد و از آن پشتیبانی می کند، معمولاً یک ریخته گری چدن یا فولاد است. بارگذاری روی لوله عقب عمدتاً فشاری و ایستا است تا چرخشی چرخشی، و هندسه پیچیده آن - با فلنج‌ها، سطوح آب‌بند و سوراخ‌های یاتاقان - برای ریخته‌گری مناسب است.
• جعبه دنده و محفظه دنده کاهش: محفظه‌هایی که گیربکس‌های کاهش دریایی را در بر می‌گیرند، قطعات چدنی یا فولادی چدنی هستند که عملکرد اصلی آن، محفظه سازه‌ای و پشتیبانی یاتاقان تحت بارهای نسبتاً ساکن است.
• شفت کمکی کم سرعت: در برخی از سیستم‌های کمکی - شفت‌های بادگیر، درایوهای جرثقیل، درایوهای پمپ کم‌مصرف - سطوح بار به اندازه‌ای کم است که قطعات فولادی یا چدنی ممکن است تحت قوانین طبقه‌بندی قابل قبول باشند. این برنامه‌ها شامل محیط خستگی پایدار پیشرانه اصلی نمی‌شوند.

موضوع مشترک در تمام کاربردهای ریخته‌گری مشروع در سیستم‌های شفت دریایی این است که آنها را شامل می‌شود یا اجزای سازه ایستا غیر چرخشی، هندسه های پیچیده ناسازگار با آهنگری، یا سطوح بار به طور چشمگیری کمتر از محورهای پیشرانه اصلی . خود شفت - عنصر انتقال قدرت دوار - همیشه آهنگری است.

ملاحظات هزینه: درک اقتصاد واقعی

گاهی اوقات استدلال می شود که شفت های ریخته گری می توانند مزیت هزینه ای نسبت به معادل های آهنگری ارائه دهند. تجزیه و تحلیل دقیق تصویر کامل هزینه - شامل مواد، ساخت، آزمایش، نصب، نگهداری و ریسک عملیاتی - به طور مداوم نشان می دهد که این صرفه جویی ظاهری برای کاربردهای اصلی نیروی محرکه توهمی است.

مقایسه هزینه اولیه

ریخته گری یک شفت در واقع ارزان تر از آهنگری است که فقط مرحله شکل دهی اولیه در نظر گرفته شود. ریخته گری نیازی به زمان پرس آهنگری گران قیمت ندارد و هزینه هر قطعه ابزار ریخته گری (الگوها و قالب ها) کمتر از هزینه قالب آهنگری برای حجم های تولید کوچک است. با این حال، این مقایسه هزینه اولیه، NDT گسترده مورد نیاز برای شفت های ریخته گری برای تشخیص عیوب ریخته گری ذاتی را نادیده می گیرد - اسکن اولتراسونیک یک ریخته گری بزرگ وقت گیر و گران است - و نرخ رد بالاتر از عیوب ریخته گری که ممکن است یک ریخته گری را پس از انجام کار ماشینکاری قابل توجهی رد کند.

چرخه عمر و هزینه ریسک

بحث هزینه غالب برای شفت های دریایی جعلی هزینه تولید واحد نیست - هزینه خرابی است. خرابی محور پیشرانه در دریا می تواند شامل موارد زیر باشد:

• اسکله خشک اضطراری، با هزینه های داکینگ خشک برای کشتی های بزرگ از 500000 دلار تا بیش از 5000000 دلار در هر رویداد بسته به بندر، اندازه کشتی، و محدوده تعمیر.
• از دست دادن درآمد ناشی از اجاره کشتی در طول تعمیر، که برای یک کشتی بزرگ کانتینری یا کشتی فله‌بر می‌تواند به میزان 30000 تا 100000 دلار در روز .
• هزینه تعویض شفت و زمان ساخت - ممکن است به آهنگری بزرگ شفت دریایی نیاز باشد 8 تا 16 هفته برای ساخت و تحویل، مدت زمان اجاره را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
• در خرابی‌های فاجعه‌بار، خطر از دست دادن کنترل کشتی، زمین‌گیری، برخورد، آسیب خدمه، و آلودگی محیط‌زیست - بدهی‌هایی که هر گونه در نظر گرفتن هزینه‌های مادی را کوچک‌تر می‌کند.

در مقابل این پس‌زمینه‌ی هزینه‌ی شکست، حق بیمه یک شافت آهنگری نسبت به یک معادل ریخته‌گری فرضی از نظر اقتصادی بی‌اهمیت است - و در هر صورت، این سوال تا حد زیادی آکادمیک است زیرا قوانین جامعه طبقه‌بندی، شفت‌های پیشران اصلی ریخته‌گری را گزینه‌ای ناسازگار برای کشتی‌های دارای گواهی می‌کند.

فاکتورهای کیفیت کلیدی هنگام تامین منابع فورجینگ شفت دریایی

برای کشتی سازان، معماران دریایی، اپراتورهای کشتی، و متخصصان خرید منابع آهنگری شفت دریاییs , the following quality factors should be verified before accepting any shaft into a project or fleet.

قابلیت ردیابی از شمش خام از طریق آهنگری، عملیات حرارتی، و آزمایش تا شفت نهایی یک الزام غیرقابل مذاکره برای شفت های دریایی مطابق با جامعه طبقه بندی است. هر گونه شکاف در این زنجیره ردیابی - عملیات حرارتی غیرمستند، گواهی کارخانه مفقود شده، نتایج آزمایش مکانیکی که توسط نقشه‌بردار کلاس مشاهده نمی‌شود - باید منجر به رد شفت بدون توجه به شرایط فیزیکی ظاهری آن شود.

خلاصه مقایسه مستقیم: جعلی vs. بازیگران Marine Shafts

جدول زیر مقایسه کامل بین شفت های دریایی آهنگری و ریخته گری شده را در تمام ابعاد مربوطه برای ارزیابی نهایی کنار هم ادغام می کند.

نتیجه گیری بدون ابهام است: برای شفت نیروی محرکه دریایی، آهنگری نه تنها انتخاب بهتر است بلکه تنها انتخاب مناسب است ، هم از منظر عملکرد مهندسی و هم از نقطه نظر انطباق مقرراتی. مسئله شفت های دریایی ساخته شده در مقابل ریخته گری برای کاربردهای اصلی نیروی محرکه حل شده است و توسط جامعه مهندسی و انجمن های طبقه بندی برای بیش از یک قرن تجربه عملی با سیستم های رانش کشتی در دریا حل و فصل شده است.