پروانه استیل ضد زنگ | راه حل های ریخته گری سرمایه گذاری سفارشی

1. مقدمه

پروانه استیل ضدزنگ یک مؤلفه مهم در پمپ ها است, کمپرسو, و توربوماشینی, جایی که آنها انرژی چرخشی را به مایعات منتقل می کنند.

هندسه آنها - ون های سوراخ شده, تحمل های تنگ, و سطوح هیدرولیک صاف - به طور مستقیم بر کارآیی تأثیر می گذارد, زندگی, و قابلیت اطمینان.

در این مقاله به بررسی چگونگی سرمایه گذاری سرمایه گذاری پروانه های فولادی ضد زنگ را ارائه می دهد, تجزیه و تحلیل گزینه های آلیاژ, جریان فرآیند, شیوه های مهم, پس از فرآیند, تضمین کیفیت, و چگونگی مقایسه این روش با گزینه های دیگر.

2. چرا ریخته گری سرمایه گذاری برای پروانه استیل ضدزنگ?

فولاد ضد زنگ پروانه باید در برابر سرعت چرخش بالا مقاومت کند, بارهای هیدرولیکی, خوردگی, و در بسیاری موارد, حفره.

عملکرد آنها به شدت به هندسه دقیق بستگی دارد, سطوح هیدرولیک صاف, و یکپارچگی متالورژیکی.

سرمایه گذاری سرمایه گذاری, همچنین به عنوان فرایند موم گمشده شناخته می شود, به عنوان یکی از مؤثرترین راه حل های تولیدی برای پروانه های فولادی ضد زنگ ظاهر شده است زیرا تعادل انعطاف پذیری طراحی را ارائه می دهد, دقت, و عملکرد مادی.

مزایای اصلی ریخته گری سرمایه گذاری

قابلیت هندسه پیچیده

پروانه ها از ون های خمیده برخوردار هستند, مراکز توخالی, و بخش های دیواری نازک که از طریق ریخته گری یا ماشینکاری شن و ماسه دشوار یا غیرممکن هستند.

ریخته گری سرمایه گذاری ، طرح های CAD پیچیده را با ضخامت پره کمتری تولید می کند 2.0-2.5 میلی متر, پشتیبانی از طرح های پیشرفته هیدرولیک.

پایان سطح برتر

پروانه های ضد زنگ سرمایه گذاری با زبری به زبری سطحی به عنوان ریخته گری می رسند RA 1.6-3.2 میکرومتر, در مقایسه با RA 6.3-12.5 میکرومتر برای ریخته گری ماسه.

این امر نیازهای پولیش ثانویه را کاهش می دهد و راندمان پمپ را بهبود می بخشد 2-3 ٪, سود قابل توجهی در صنایع مهم انرژی مانند آب شیرین کن و پتروشیمی.

دقت ابعادی بالا

تحمل های معمولی هستند 0.1-0.2 میلی متر در هر 25 میلی متر, که ماشینکاری سوراخ های مته را به حداقل می رساند, کلیدی, و سطوح آب بندی.

برای تولید با حجم بالا, تکرارپذیری عملکرد هیدرولیک مداوم را در بین دسته ها تضمین می کند.

انعطاف پذیری مواد

ریخته گری سرمایه گذاری با طیف گسترده ای از فولادهای ضد زنگ کار می کند, از نمرات آستنیتی اقتصادی (304/316) به آلیاژهای دوبلکس و بارش بارش.

این امکان را برای شخصی سازی پروانه ها فراهم می کند آب دریا غنی از کلرید, دورتر ساینده, یا روغن فشار بالا & پمپ های بنزین.

استفاده مادی & راندمان هزینه

تولید نزدیک به شکل ، زباله های مواد اولیه را توسط کاهش می دهد 50-70 ٪ در مقایسه با ماشینکاری پروانه از بیل یا صفحه, آن را برای حجم تولید متوسط ​​تا زیاد مقرون به صرفه می کند.

معاملات و ملاحظات

• هزینه های ابزاری
  ابزار تزریق موم برای پروانه ها می تواند از آن هزینه کند $5,000- 20،000 دلار, بستگی به پیچیدگی دارد.
  این باعث می شود سرمایه گذاری سرمایه گذاری برای نمونه های یک طرفه جذاب تر باشد اما برای تولید مکرر بسیار کارآمد است.
• زمان پیشرو
  ساخت پوسته سرامیکی نیاز دارد 7-10 لایه, هر کدام با چرخه خشک کردن چند ساعت, گسترش چرخه های تولید به 2-4 هفته.
  ماشینکاری CNC ممکن است برای تحویل فوری نمونه اولیه سریعتر باشد.
• پردازش پس از ریخته گری
  حتی با دقت بالا, سرمایه گذاران ریخته گری نیاز به تعادل پویا به ایزو 1940 G2.5 -G6.3 استاندارد و ماشینکاری توپی برای دستیابی به تحمل H7.

3. آلیاژهای ضد زنگ معمولی برای پروانه ها

انتخاب آلیاژ استیل ضد زنگ برای پروانه ها به طور مستقیم بر مقاومت در برابر خوردگی تأثیر می گذارد, قدرت مکانیکی, و هزینه چرخه عمر.

برنامه های مختلف پمپ - از انتقال آب دریا تا دوز شیمیایی - آلیاژهای DEMAND متناسب با محیط های عملیاتی خاص.

جدول مقایسه آلیاژ استیل ضدزنگ

دستورالعمل های انتخاب آلیاژ

• آب دریا/آب کلر: اولویت بندی pren >24 (316سعادت, دوتایی 2205). 316L پروانه در آب دریا 5-8 سال گذشته در مقابل. 2-3 سال برای 304.
• فشار (>100 نوار): 17-4 PH (با گرما) یا دوبلکس 2205 - نقاط قوت آنها (>450 MPA) از تغییر شکل پروانه جلوگیری کنید.
• درجه حرارت بالا (>600درجه سانتیگراد): 304/316سعادت (حداکثر 870 درجه سانتیگراد) - از دوبلکس خودداری کنید 2205 (محدود به 315 درجه سانتیگراد) وت 17-4 PH (بالای 600 درجه سانتیگراد نرم می شود).

4. جریان فرآیند ریخته گری سرمایه گذاری برای پروانه ها

1. ابزار & الگو -الگوهای اصلی CNC یا الگوهای رزین چاپی سه بعدی برای پروفایل های پیچیده. جبران انقباض را کنترل کنید.
2. تزریق موم & دروازه - عکسهای دقیق موم, ساقه قوی برای مونتاژ. تحمل ابزار موم برای هندسه پره مهم است.
3. مجمع (درخت مومی) - طول دونده را برای کاهش تلاطم و به حداقل رساندن اجزاء به حداقل برسانید.
4. ساختمان پوسته - 6-10 پوسته سرامیکی; ضخامت پوسته برای جلوگیری از اعوجاج بر روی ریختن و فعال کردن نرخ خنک کننده مناسب انتخاب شده است. مشخصات خشک کن برای جلوگیری از ترک خوردگی پوسته کنترل می شود.
5. موم برقی & شلیک -شبنم کنترل شده و شلیک درجه حرارت بالا برای حذف ارگانیک ها. تأثیر دما از پیش گرمای پوسته بر رفتار ریخته می شود.
6. ذوب شدن & ریختن - تمرین ذوب (خلاء/القاء/AOD) و ریختن دما/تکنیک برای پاکیزگی و جامد کردن بسیار مهم است.
7. خنک کننده & لرزش - خنک کننده کنترل شده از شوک حرارتی جلوگیری می کند و تنش های داخلی را کاهش می دهد.
8. برش & چرب کردن - دروازه ها را حذف کنید, اعوجاج را به حداقل برسانید.
9. عملیات حرارتی - راه حل آنیل برای Austenitics, سن برای آلیاژهای pH; تسکین استرس در صورت نیاز.
10. ماشینکاری را تمام کنید, متعادل کننده & تست - حفره های نهایی, پایان صورت, تعادل پویا و آزمایش هیدرولیک.
11. پایان سطحی & پوشش - لهستانی, دارای الکتروپول, در صورت لزوم پوشش های قربانی یا سخت را اعمال کنید.
12. بازرسی & QA نهایی - NDT, بازرسی بعدی, گزارش و MTRS.

5. ذوب شدن, ریختن, و شیوه های درمان گرما که برای پروانه ها اهمیت دارد

پروانه های فولادی ضد زنگ سرمایه گذاری باید در برابر محیط های سخت مقاومت کنند, ساخت اقدامات متالورژیکی برای دستیابی به دقت بعدی بسیار مهم است, قدرت مکانیکی, و مقاومت در برابر خوردگی.

برخلاف بازیگران عمومی, پروانه ها دارای ون های نازک و پروفایل های هیدرولیکی پیچیده هستند که خطرات انقباض را تقویت می کنند, تخلخل, یا نقص ریزساختاری.

شیوه های ذوب

• ذوب شدن القایی (صندوق بین المللی پول):

• • متداول ترین برای پروانه های ضد زنگ به دلیل شیمی کنترل شده و خطر آلودگی کم است.
  • فضای گاز بی اثر (آرگون) یا ذوب القایی خلاء (ویم) از اکسیداسیون و وانت نیتروژن جلوگیری می کند.

• ذوب القایی خلاء + قوس خلاء قوس (ویم + ما):

• • برای آلیاژهای بحرانی مانند استفاده می شود 17-4 PH, 2507, و 904L.
  • سطح شمول پایین را تضمین می کند (<0.5% غیر فلزی) و پاکیزگی بالا, برای مقاومت در برابر خستگی چرخه بالا ضروری است.

• پارامترهای کنترل ذوب:

• • 015 ≤ 015 ٪ و اکسیژن ≤50 ppm برای به حداقل رساندن پارگی گرم.
  • اکسید کننده ها (از, با هم, وت) با دقت متعادل برای جلوگیری از اجزاء.

شیوه های ریختن

• کنترل گرمای بیش از حد:

• • گرمای معمولی: 60-120 ° 100 بالاتر از مایع.
  • نمونه: 316سعادت (مایع ~ 1400 ° 100) در دمای 1،460-1،500 درجه سانتیگراد ریخت.
  • خیلی کم → اشتباهات در ون های پروانه نازک. خیلی زیاد فیلم اکسید, افزایش تخلخل.

• جامد سازی جهت دار:

• • پروانه ها از آن بهره مند می شوند پایین برده + تغذیه با کمک بالا, اطمینان از تحکیم از نکات پره به سمت داخل.
  • لرز برای کنترل خنک کننده در مناطق نازک دیواره استفاده می شود.

• از قبل گرم کردن:

• • پوسته سرامیکی برای پر کردن یکنواخت به 900-1،050 درجه سانتیگراد گرم شد, کاهش تلاطم و جلوگیری از تعطیل های سرماخوردگی.

شیوه های درمان گرما

خیاط های عملیات حرارتی خصوصیات مکانیکی و عملکرد خوردگی پروانه های ضد زنگ:

6. عملیات پس از ریخته گری

ریخته گری سرمایه گذاری باعث تولید پروانه استیل ضدزنگ نزدیک شبکه می شود, اما عملیات ثانویه برای دستیابی به تحمل های نهایی ضروری هستند, صافی هیدرولیکی, و عمل بدون لرزش.

پیرایش و حذف دروازه

• بعد از حذفی پوسته, Risers و دروازه با استفاده از آن قطع می شوند اره های ساینده یا برش پلاسما.
• برای جلوگیری از مناطق تحت تأثیر گرما مراقبت می شود (خندق) که ممکن است ریزساختار را تغییر دهد.
• از دست دادن مواد معمولی: 3-5 ٪ از وزن ریخته گری.

عملیات ماشینکاری

اگرچه ریخته گری سرمایه گذاری فراهم می کند 0.1-0.3 میلی متر تحمل, ویژگی های بحرانی نیاز به ماشینکاری پایان دارد:

• ماشینکاری: Bores Hub Propeller با دقت ماشینکاری شده و به کلاس تحمل IT6 -IT7 برای تداخل یا تناسب کشویی تغییر یافته است.
• کلیدی & چلپچین: CNC Broaching یا Milling سازگاری با شفت های پمپ را تضمین می کند.
• پروفایل: پمپ های با کارایی بالا (توربومایچی, هوا و فضا) ممکن است از آسیاب 5 محوره CNC برای تصحیح ضخامت پره 0.05 میلی متر استفاده کند.
• نخ زنی: برای حفظ آجیل یا اتصال دهنده ها, ضربه زدن دقیق یا فرز نخ انجام می شود.

نقطه داده ها: ماشینکاری کمک می کند 10-20 ٪ از کل هزینه تولید پروانه, به خصوص برای آلیاژهای درجه یک هوافضا مانند 17-4ph.

تعادل پویا

پروانه ها برای جلوگیری از کاویتاسیون باید هموار بچرخند, سر و صدا, و شکست یاتاقان زودرس.

• تعادل استاتیک: ابتدا برای از بین بردن عدم تعادل ناخالص با خرد کردن یا اضافه کردن وزن متعادل انجام شد.
• تعادل پویا: انجام شده در دستگاه های دقیق به ISO 1940 G2.5 یا G1.0 (پمپ های هوافضا).
• نمونه: بوها 50 کیلوگرم آب شیرین کن متعادل با G2.5 دارای عدم تعادل باقیمانده است <50 g · mm.
• روشهای اصلاح: حفاری نقطه ای, حذف مواد از نکات پره, یا اضافه کردن وزن تعادل.

تکمیل سطح

راندمان هیدرولیک بسیار وابسته به زبری سطح معابر جریان.

• انفجار شات / انفجار: اکسیدها و مقیاس ریخته گری را از بین می برد, آماده سازی سطح برای صیقل دادن.
• انفجار مهره: یک مات یکنواخت را فراهم می کند (RA ~ 3.2-6.3 میکرومتر).
• جلا دادن:

• • پولیش مکانیکی: به RA ~ 0.8-1.6 میکرومتر دست می یابد.
  • برق: پوستی های سطح را حل می کند, رسیدن به RA ~ 0.2-0.4 میکرومتر. برای پروانه های 316L و 904L در سرویس بهداشتی یا دریایی مشترک است.
  • پولیش آینه: در فرآوری مواد غذایی استفاده می شود, دارویی, یا پروانه های پمپ با راندمان بالا; بازده هیدرولیک را توسط 2-4 ٪ در مقایسه با سطوح خوانده شده.

• انفعال (ASTM A967): انفعال اسید نیتریک یا سیتریک لایه منفعل اکسید کروم را بازیابی می کند, بهبود مقاومت گودال.

بررسی کیفیت پس از زمین

• بازرسی بعدی: CMM (دستگاه اندازه گیری مختصات) زاویه های پره را تأیید می کند, طول وتر, و تراز مته در 0.05 میلی متر پوند.
• اندازه گیری زبری سطح: Profilometers تأیید می کند مقادیر RA اهداف طراحی را برآورده می کنند.
• تأیید توازن: گواهینامه های تعادل نهایی ارائه شده در هر ISO 1940/1.

7. حالت های خرابی مشترک پروانه استیل ضدزنگ و استراتژی های کاهش ریخته گری

8. تضمین کیفیت

NDT

• رادیوگرافی (اشعه ایکس/سی تی): روش اصلی برای تخلخل داخلی و اجزاء. CT نقشه برداری نقص 3 بعدی را برای پروانه های بحرانی فراهم می کند.
• تست اولتراسونیک: برای هاب های ضخیم تر یا جایی که رادیوگرافی محدود است.
• نفوذ کننده رنگ: تشخیص ترک سطح.
• جریان: بازرسی های سطحی و نزدیک به سطح.

فلز شناسی & شیمی

• ریزساختار را تأیید کنید (اندازه دانه, مراحل), محتوای گنجاندن و شیمی در برابر MTR. برای نمرات دوبلکس و pH, تعادل فاز را بررسی کنید و رسوب می کند.

تست مکانیکی

• کشنده, سختی, تأثیر (چارپی پنجم) در هر مشخصات برای آلیاژ و دما. آزمایش خستگی برای برنامه های مهم.

تعادل پویا

• به ایزو 1940 (نمرات تعادل) یا مشخصات روتور نصب شده. پروانه های صنعتی معمولی: G6.3 -G2.5 بسته به سرعت و کاربرد.

9. مقایسه روشهای مختلف تولید برای پروانه استیل ضدزنگ

یک پروانه استیل ضد زنگ می تواند توسط چندین مسیر تولیدی تولید شود.

انتخاب به عواملی مانند پیچیدگی هندسه بستگی دارد, الزامات عملکرد, حجم تولید, و محدودیت هزینه.

غذای اصلی

• ریخته گری سرمایه گذاری ایده آل برای پروانه های با دقت متوسط ​​تا بالا جایی که پیچیدگی هندسه, کارایی, و سطح سطح بسیار مهم است.
• ریخته گری تسلط در قطر بزرگ, پروانه های کم فشار جایی که هزینه بیشتر از کارآیی است.
• ماشینکاری از بیل برای دسته های کوچک یا نمونه های اولیه, اما هزینه و زباله قابل توجه است.
• جعل + ماشینکاری تصویب کردن قدرت مکانیکی برتر, مناسب برای پمپ های مهم ماموریت.
• ساختگی باقی مانده است راه حل مقرون به صرفه برای پروانه های بزرگ فراتر از محدودیت های ریخته گری.

10. پایان

ریخته گری سرمایه گذاری عملی ترین روش برای تولید پروانه های استیل ضدزنگ هنگام عملکرد است, دقت, و تعادل هزینه لازم است.

با انتخاب مناسب آلیاژ, تمرین ذوب کردن, عملیات حرارتی, و اتمام, پروانه های سرمایه گذاری سرمایه گذاری مقاومت در برابر خوردگی عالی را ارائه می دهند, قدرت خستگی, و راندمان هیدرولیک.

برای صنایع اعم از پمپ های دریایی گرفته تا کمپرسورهای پالایشگاه, این راه حل قابلیت اطمینان و هزینه چرخه عمر بهینه شده را ارائه می دهد.

متداول

از چه آلیاژ استیل ضد زنگ باید برای پروانه پمپ آب دریا استفاده کنم?

دوتایی 2205 (چوب 32-35) برای آب دریا ایده آل است..

برای برنامه های حساس به هزینه, 316سعادت (چوب 24-26) یک جایگزین مناسب است, اما انتظار زندگی کوتاه تر را داشته باشید (5-8 سال در مقابل. 8-12 سال برای دوبلکس 2205).

چه مدت طول می کشد تا تولید شود 1,000 پروانه استیل ضد زنگ سرمایه گذاری?

زمان سرب 4-6 هفته برای ابزار موجود است (شامل تزریق موم, ساختمان پوسته, ریختن, عملیات حرارتی, و اتمام). برای ابزار جدید, 4-6 هفته اضافه کنید (کل 8-12 هفته).

حداقل ضخامت تیغه قابل دستیابی با ریخته گری سرمایه گذاری چیست?

برای فولاد ضد زنگ 304/316L, حداقل ضخامت تیغه است 1.5 میلی متر (با استفاده از خلاء ریختن و پشتیبانی موم سفت).

تیغه های نازک تر (1.0-1.5 میلی متر) ممکن است اما به ابزار سفارشی نیاز دارند و 15-20 ٪ به هزینه واحد اضافه می کنند.

چرا تعادل پویا برای پروانه ها بسیار مهم است?

پروانه های نامتعادل باعث لرزش پمپ می شوند (>0.1 mm/s), که یاتاقان و مهر و موم می پوشد - کاهش عمر پمپ توسط 70%.

تعادل با ISO 1940 G2.5 لرزش را تضمین می کند <0.1 mm/s, زندگی تحمل به 3-5 سال.

آیا سرمایه گذاری سرمایه گذاری گرانتر از ریخته گری شن و ماسه برای پروانه ها است?

هزینه ابزار پیشرو بالاتر است ($8k - 12k $ vs. $3k - 5K $), اما هزینه واحد برای حجم متوسط ​​رقابتی است (500-1000 واحد).

برای 10,000 150 MM 316L PROLLERS, سرمایه گذاری سرمایه گذاری در کل 3.5 میلیون دلار - 4.5 میلیون دلار در مقابل. $2.5M - 3.5 میلیون دلار برای ریخته گری ماسه ای - اما ریخته گری شن و ماسه نیاز دارد 30% بیشتر پس از ماشین سازی, پاک کردن شکاف هزینه برای پروانه های پیچیده.