Tenperatura altuko eta presio altuko balbuletan, hegazkintzako erregai sistemetan eta erdieroale ultra-garbiko ekipamenduetan, Malguki-Energiadun Zigilua erreferentziazko irtenbide bihurtu da zigilatze dinamikoaren arloan, malgukiaren eta zigilatze-ezpainaren arteko sinergiari esker. Bere nukleo-malguki motaren aukeraketak (V motakoa eta O motakoa) zuzenean eragiten dio zigilatze-errendimenduari eta -iraupenean. Artikulu honek sakon aztertzen ditu bi malgukien arteko desberdintasun teknikoak eta ingeniaritza-hautaketa logika, egitura-mekanikaren, lan-baldintzen egokitzapenaren eta hutsegite-moduaren dimentsioetatik abiatuta.
1. Egitura-diseinuaren eta propietate mekanikoen arteko konparaketa
Ezaugarriak V motako malgukia O motako malgukia (malguki helikoidala)
Zeharkako sekzioaren forma V formako metalezko zerrenda etengabeko hariketa Hari biribileko espiral-hariketa
Indar modua Erradial elastiko euskarria da Ardatz-konpresio + erradial-hedapen konposatuaren efektu nagusia
Zurruntasun-koefizientea (N/mm) Altua (500~2000) Ertaina-baxua (200~800)
Deformazio konpentsatzeko gaitasuna Mugatua (V formako angelu aldaketaren araberakoa) Handia (egitura helikoidalak hainbat norabidetan deformatu daiteke)
Fabrikazio prozesua Estanpazioa + bobinatzea, zehaztasun handiko eskakizunak CNC bobinatzea, prozesu heldua
Oinarrizko desberdintasunak:
V motako malgukia: V formako sekzioaren tolestura elastikoaren bidez euskarri-indarra ematen du, zurruntasun handia baina deformazio-tarte txikia;
O motako malgukia: Egitura espiralaren konpresioa eta deformazio torsionala erabiltzen ditu norabide anitzeko konpentsazio moldagarria lortzeko.
2. Errendimendu-parametroak eta lan-baldintzen egokitzapena
1. Zigilatzeko presioaren egokitasuna
V motako malgukia:
Abantailak: Zurruntasun handiko diseinuak presio ultra-altua jasan dezake (zigilu estatikoak 1000MPa-ra irits daiteke);
Eszenatokia: Energia nuklearreko ponpa nagusiaren zigilua, CO₂ superkritikoaren turbina-balbula.
O motako malgukia:
Abantailak: Deformazio elastiko handia (konpresio-tasa % 50era irits daiteke), presio-aldaeren egoeretarako egokia;
Eszenatokia: Zilindro hidraulikoaren zigilu alternatiboa, aeroespazialaren aktuadorea.
2. Tenperaturaren eta ingurunearen bateragarritasuna
V motako malgukia:
Materiala: Inconel X-750 edo Elgiloy (kobaltoan oinarritutako aleazioa) erabiltzen da gehienbat, 650 ℃-ko tenperatura-erresistentziarekin;
Hutsuneak: Sekzio konplexuak zaildu egiten du plakatzea, eta korrosioarekiko erresistentzia substratuaren araberakoa da.
O motako malgukia:
Materiala: Ohiko 316L altzairu herdoilgaitza edo Hastelloy C-276, korrosioarekiko erresistentzia hobea duena;
Hutsuneak: Estresaren erlaxazioa tenperatura altuetan (>400℃) gertatzeko joera du.
3. Erantzun dinamikoaren ezaugarriak
V motako malgukia:
Maiztasun handiko bibrazioen kentzea: zurruntasun handiak erresonantzia arriskua murrizten du, 200Hz-tik gorako eszenatokietarako egokia;
Marruskadura-potentziaren kontsumoa: V formako ertzek zigilatze-ezpainaren higadura areagotu dezakete (gainazaleko zilar-estaldura beharrezkoa da).
O motako malgukia:
Desplazamendu-konpentsazioa: espiral-egiturak ±2 mm-ko ardatz-desbideratzea xurgatu dezake;
Abiarazte-momentua: histereesi elastiko baxua, mugimenduaren kontrol zehatzerako egokia.
4. Bizitza eta fidagarritasuna
V motako malgukia:
Nekearen iraupena: 10⁷ ziklo (R=0,1, karga > %50eko muga-balioa);
Haustura modua: V formaren erroan dagoen tentsio-kontzentrazioak haustura eragiten du.
O motako malgukia:
Nekearen iraupena: 10⁸ ziklo (R=0,5, karga <%30eko muga-balioa);
Matxura modua: espiral-tartearen trabatzea edo korrosioaren zuloak.
3. Aplikazio-eszenatoki tipikoen konparaketa
Industriako V motako malguki-tapoi zigilua aplikazio tipikoa O motako malguki-tapoi zigilua aplikazio tipikoa
Energia Presio ultra-altuko gas naturalaren putzu-buruko balbula (105MPa) Turbina hidroelektrikoen gida-palaren zigilua (25MPa)
Aireko suziri-motorraren oxigeno likidoaren balbula (-196℃) Hegazkinen lurreratze-trenaren aktuadore hidraulikoa (150℃)
Erdieroaleen plasma grabatzeko makina huts-ganbera oblea garbitzeko ekipoa biraketa-juntura
Autoklabe medikorako zigilua (140℃ lurruna) Robot kirurgikoen junturen zigilua (marruskadura txikia)
4. Hautaketa erabakien zuhaitza eta kostuen azterketa
Hautaketa logika:
V motako malgukiaren lehentasunezko hautaketa:
Presioa > 70MPa;
Kontaktu-tentsioaren banaketa zehatz-mehatz kontrolatu behar da;
Maiztasun handiko bibrazio-ingurunea (> 150Hz).
O motako malgukiaren lehentasunezko hautaketa:
Presio-aldaketa ±% 30 baino handiagoa da;
Norabide anitzeko mugimendu konposatua (errotazioa + elkarren arteko mugimendua);
Oso korrosiboak diren inguruneak (adibidez, azido fluorhidrikoa).
Kostuen konparaketa:
V motako malgukia:
Materialaren kostua: Inconel materialaren prezioa 8000 ￥/kg ingurukoa da;
Prozesatzeko kostua: Zehaztasun-estanpazioak + tratamendu termikoak produktu bakarreko prezioaren % 40 suposatzen du.
O motako malgukia:
Materialaren kostua: 316L altzairu herdoilgaitza 150 ￥/kg ingurukoa da;
Prozesatzeko kostua: CNC bobinatzeak produktu bakarreko prezioaren % 25a suposatzen du.
Mantentze-ekonomia:
V motako malguki-tapoiaren zigilua: bizi-zikloaren kostu handia (ordezkatzeak desmuntaketa osoa eskatzen du), baina akats-tasa baxua;
O motako malguki-tapoiaren zigilua: lineako malgukia ordezkatzea onartzen du, mantentze-kostua % 30 txikiagoa da.
V. Teknologiaren bilakaera eta berrikuntzaren norabidea
V motako malgukiaren optimizazioa:
Topologia optimizatzeko diseinua: V formako sekzioa elementu finituen analisi bidez birmoldatu eta tentsio-kontzentrazioa % 50 murriztu;
Gehigarrizko fabrikazioa: laser bidezko urtze selektiboak (SLM) malguki-zigilu ezpainen egitura integratu bat osatzen du.
O motako malgukiaren hobekuntza:
Material adimendunak: Forma-memoriazko aleaziozko (SMA) malgukiek tenperaturara egokitzen diren aurrekarga lortzen dute;
Konpositezko estaldura: Diamante itxurako karbono (DLC) estaldurak marruskadura-koefizientea 0,02ra murrizten du.
Malguki hibridoa:
VO egitura konposatua: Kanpoko V motako malgukiak euskarri zurruna eskaintzen du, eta barneko O motako malgukiak deformazio mikroskopikoa konpentsatzen du;
Aplikazio-eszenatokia: Fusio nuklearreko gailuaren lehen horma-zigilatzea (erradiazio-erresistentzia eta ziklo termikoa kontuan hartuta).
Ondorioa
V motako eta O motako malgukien aplikazioa zigiluetan, funtsean, "euskarri zurrunaren" eta "egokitzapen elastikoaren" bide teknikoaren aukera bat da. V motako malgukiak zehaztasun mekanikoagatik dira ezagunak eta presio ultra-altuaren eta maiztasun handiko bibrazioaren muturreko eremuetan nagusi dira; O motako malgukiak dira mugimendu konplexuko zigiluetarako lehen aukera, norabide anitzeko konpentsazio gaitasunak dituztelako. Etorkizunean, materialen konputazioaren eta biki digitalen teknologiaren garapenarekin, malgukiaren diseinuak forma tradizionalak hautsiko ditu eta zigiluetan "pertzepzio-erantzun" zigilu adimendun integratuetara eboluzionatuko du.
Argitaratze data: 2025eko martxoaren 6a