Rozsdamentes acél járókerék | Egyéni befektetési casting megoldások

1. Bevezetés

A rozsdamentes acél járókerék kritikus elem a szivattyúkban, kompresszorok, és turbomaganat, ahol a forgási energiát továbbítják a folyadékokba.

Geometriájuk - rögzített lapátok, szűk tűrések, és a sima hidraulikus felületek - közvetve befolyásolja a hatékonyságot, szolgálati élettartam, és megbízhatóság.

Ez a cikk feltárja, hogyan befektetési casting Precíziós rozsdamentes acélgondozókat szállít, Az ötvözött választások elemzése, folyamatáramlás, kritikus gyakorlatok, utófeldolgozás, minőségbiztosítás, és hogy ez a módszer hogyan hasonlít az alternatívákhoz.

2. Miért befektetési casting a rozsdamentes acél járókerék számára?

Rozsdamentes acél A járókeréknek ellenállnia kell a nagy forgási sebességnek, hidraulikus terhelés, korrózió, És sok esetben, kavitáció.

Teljesítményük nagymértékben függ a pontos geometriától, sima hidraulikus felületek, és a kohászati ​​integritás.

Befektetési öntés, más néven az elveszett viasz folyamat, az egyik leghatékonyabb gyártási megoldásként jelent meg a rozsdamentes acélkérelmezők számára, pontosság, és anyagi teljesítmény.

A befektetési casting legfontosabb előnyei

Komplex geometriai képesség

A járókerek ívelt lapátok, üreges hubok, és vékony falú szakaszokat, amelyeket homoköntéssel vagy megmunkálással nehéz vagy lehetetlen elérni.

A befektetési casting a bonyolult CAD -mintákat reprodukálja, olyan alacsony lapáttal, mint 2.0–2,5 mm, A fejlett hidraulikus minták támogatása.

Kiváló felületi kivitel

A befektetett rozsdamentes járókerek a RA 1,6-3,2 μm, összehasonlítva RA 6.3-12,5 μm A homoköntéshez.

Ez csökkenti a másodlagos polírozási követelményeket és javítja a szivattyú hatékonyságát 2–3%, Jelentős nyereség az energiakritikus iparágakban, például a sótalanításban és a petrolkémiai anyagokban.

Nagy dimenziós pontosság

A tipikus toleranciák ± 0,1–0,2 mm per 25 mm, ami minimalizálja a furat lyukak megmunkálását, kulcstartó, és a lezáró felületek.

Nagy volumenű előállításhoz, Az ismétlődés biztosítja a következetes hidraulikus teljesítményt a tételek között.

Anyagi rugalmasság

A befektetési casting a rozsdamentes acélok széles skálájával működik, A gazdasági austenites osztályokból (304/316) A duplex és a csapadék-keményítő ötvözetekhez.

Ez lehetővé teszi a járókerékek testreszabását kloridban gazdag tengervíz, csiszolóanyagok, vagy nagynyomású olaj & gázszivattyúk.

Anyagfelhasználás & Költséghatékonyság

A hálózat közeli formatermelése csökkenti a nyersanyaghulladékot 50–70% Összehasonlítva a tányérból vagy a lemezből származó megmunkálókerülékekkel, költséghatékonyvá teszi a közepes és magas termelési mennyiségeket.

Kompromisszumok és megfontolások

• Szerszámok költségei
  A szennyeződések viasz befecskendező szerszáma költségekbe kerülhet $5,000- 20 000 dollár, a bonyolultságtól függően.
  Ez a beruházások castingját kevésbé vonzóvá teszi az egyszeri prototípusokhoz, de rendkívül hatékony az ismételt termeléshez.
• Átfutási idő
  A kerámia héjának felépítése megköveteli 7–10 rétegek, mindegyik több órás szárítási ciklus, A termelési ciklusok meghosszabbítása 2–4 hét.
  A CNC megmunkálása gyorsabb lehet a sürgős prototípus kézbesítéséhez.
• Utómunka feldolgozás
  Még nagy pontossággal is, A befektetési kikötőkre szükség van dinamikus kiegyensúlyozás ISO -nak 1940 G2.5 - G6.3. Szabványok és megmunkálás a HUB furatok elérése érdekében.

3. Jellemző rozsdamentes ötvözetek a járókerékek számára

A rozsdamentes acél ötvözet megválasztása a járókerékek számára közvetlenül befolyásolja a korrózióállóságot, mechanikai erő, és az életciklus költsége.

Különböző szivattyú alkalmazások - a tengervízkezelésből a vegyi adagolásig - az egyes működési környezetre szabott ötvözeteket..

Rozsdamentes acél ötvözet -összehasonlító asztal

Ötvözött kiválasztási irányelvek

• Tengervíz/klórozott víz: Prioritást élvez a pren >24 (316L, duplex 2205). 316L Az elmúlt 5–8 évig tartó tengervízi szokatlanok vs.. 2–3 év 304.
• Nagynyomású (>100 bár): 17-4 PH (hőkezelt) vagy duplex 2205 - hozam erősségeik (>450 MPA) A járókerék deformációjának megakadályozása.
• Magas hőmérséklet (>600° C): 304/316L (Max 870 ° C) - Kerülje a duplexet 2205 (315 ° C -ra korlátozva) és 17-4 PH (lágyul 600 ° C felett).

4. A befektetési casting folyamat áramlása a járókerékek számára

1. Szerszámkészítés & mintázat -CNC mesterminták vagy 3D-s nyomtatott gyanta minták komplex profilokhoz. Vezérlő zsugorodási kompenzáció.
2. Viaszos befecskendezés & kapu - Pontos viaszfelvételek, Robusztus szárak az összeszereléshez. A viasz szerszámkészítési tolerancia a lapát geometria szempontjából.
3. Összeszerelés (viaszfa) - Minimalizálja a futó hosszát a turbulencia csökkentése és a zárványok minimalizálása érdekében.
4. Héjépítés - 6–10 kerámia kagyló; A héj vastagságát választották, hogy elkerüljék a torzulást, és lehetővé tegyék a megfelelő hűtési sebességet. Szárazási profil vezérelt a héj repedésének elkerülése érdekében.
5. Héja & héjas lövöldözés .. A héj előmelegítő hőmérsékleti hatásai befolyásolják a viselkedést.
6. Olvasztó & öntés - Olvadni a gyakorlatot (vákuum/indukció/AOD) és a tisztasághoz és megszilárduláshoz kritikus hőmérséklet/technika öntése.
7. Hűtés & rázkódás - Az ellenőrzött hűtés elkerüli a termikus sokkot és csökkenti a belső feszültségeket.
8. Kivágás & zsír - Távolítsa el a kapukat, Minimalizálja a torzítást.
9. Hőkezelés - Megoldás az austenitikumok számára, A pH ötvözetek életkora; Szükség szerint stresszoldás.
10. Befejezés megmunkálás, kiegyensúlyozás & tesztelés - Végső fúrások, arc befejezése, dinamikus kiegyensúlyozás és hidraulikus tesztelés.
11. Felszíni befejezés & bevonatok - lengyel, elektropolizáció, Vigyen fel áldozati vagy kemény bevonatot, ha szükséges.
12. Ellenőrzés & végső minőségbiztosítás - NDT, dimenziós ellenőrzés, Jelentés és MTRS.

5. Olvasztó, Öntés, és a menőkezelési gyakorlatok, amelyek fontos a járókerékek számára

A befektetett rozsdamentes acélgondozóknak ellenállniuk kell a kemény környezetnek, készítés kohászati ​​gyakorlatok döntő jelentőségű a dimenziós pontosság eléréséhez, mechanikai erő, és korrózióállóság.

Az általános öntvényekkel ellentétben, A járókerékek vékony lapátokkal és komplex hidraulikus profilokkal rendelkeznek, amelyek felerősítik a zsugorodás kockázatát, porozitás, vagy mikroszerkezeti hibák.

Olvadási gyakorlatok

• Indukciós olvadás (IMF):

• • A leggyakoribb a kontrollált kémia és az alacsony szennyeződés kockázatának köszönhetően a rozsdamentes járókerékeknél.
  • Inert gáz légkör (argon) vagy vákuum indukció olvadás (Vim) megakadályozza az oxidációt és a nitrogénszedést.

• Vákuum indukciós olvadás + Vákuum ív újracserélése (Vim + A miénk):

• • Olyan kritikus ötvözetekhez használják, mint 17-4 PH, 2507, és 904L.
  • Biztosítja az alacsony befogadási szinteket (<0.5% nem fémfémek) és nagy tisztaság, Alapvető fontosságú a magas ciklusú fáradtság ellenálláshoz.

• Olvadékvezérlő paraméterek:

• • Kén ≤0,015% és oxigén ≤50 ppm, hogy minimalizálja a forró szakadást.
  • Deoxidizátorok (-Y -az, Al, És) gondosan kiegyensúlyozott a zárványok elkerülése érdekében.

Öntési gyakorlatok

• Túlheven történő ellenőrzés:

• • Tipikus túlheválás: 60-120 ° 100 a folyadék felett.
  • Példa: 316L (folyékony ~ 1400 ° 100) 1 460–1 500 ° C -on öntötték.
  • Túl alacsony → MIS -RUNS a vékony járókerékben. Túl magas → oxidfilm, megnövekedett porozitás.

• Irányított megszilárdulás:

• • A járókerékek részesülnek alsó oszlop + felemelkedő etetés, A megszilárdulás előrehaladásának biztosítása a lapát tippektől befelé.
  • A hűtés ellenőrzésére használt hidegfalú régiókban a hűtőszekrények.

• Héj előmelegítés:

• • A kerámia héjat 900–1,050 ° C -ra melegítették az egységes töltés céljából, A turbulencia csökkentése és a hideg bezárások megelőzése.

Hőkezelési gyakorlatok

Hőkezelés szabja meg a rozsdamentes járókerék mechanikai tulajdonságait és korrózió teljesítményét:

6. Utóvállalkozási műveletek

A befektetési casting a nettó formájú rozsdamentes acél járókeréket eredményez, de másodlagos műveletek nélkülözhetetlenek a végső toleranciák eléréséhez, hidraulika simaság, és rezgésmentes működés.

Vágás és a kapu eltávolítása

• A kagyló knockout után, A emelőket és a kapukat a felhasználásával levágják csiszoló fűrészek vagy plazmavágás.
• Ügyeljen arra, hogy elkerüljék a hővel érintett zónákat (HAZ) Ez megváltoztathatja a mikroszerkezetet.
• Tipikus anyagvesztés: 3–5% az öntési súly.

Megmunkálási műveletek

Bár a befektetési casting biztosítja ± 0,1–0,3 mm tolerancia, A kritikus funkciókhoz finom megmunkálást igényel:

• Fúró megmunkálás: A járókerék -csomópontok precíziós megmunkálása és az IT6 - IT7 tolerancia osztályba való beavatkozás az interferencia vagy a csúszó illesztés céljából.
• Kulcstartó & Szilánk: A CNC boaching vagy marás biztosítja a kompatibilitást a szivattyú tengelyeivel.
• Lapátprofilozás: Nagy teljesítményű szivattyúk (turbomaganat, űrrepülés) Használhat 5 tengelyes CNC őrlést a lapát vastagságának finomításához ± 0,05 mm.
• Befűzés: Diófélék vagy rögzítőelemek megtartására, Precíziós csapást vagy szálmaradást hajtunk végre.

Adatpont: A megmunkálás hozzájárul 10–20% a járókerék gyártási költségeinek, Különösen a repülőgép-minőségű ötvözetekhez, mint például a 17-4PH.

Dinamikus kiegyensúlyozás

A járókereknek a kavitáció elkerülése érdekében simán kell forogniuk, zaj, és a korai csapágy meghibásodása.

• Statikus kiegyensúlyozás: Először a bruttó kiegyensúlyozatlanság megszüntetése érdekében végezték el a kiegyensúlyozó súlyok őrlésével vagy hozzáadásával.
• Dinamikus kiegyensúlyozás: Precíziós gépeken készítették az ISO -hoz 1940 G2.5 vagy G1.0 (repülőgéppumpák).
• Példa: A 50 A G2.5 -re kiegyensúlyozott KG sótalanító járókerék fennmaradó kiegyensúlyozatlan <50 g · mm.
• Korrekciós módszerek: fúrás, Anyag eltávolítása a lapát tippekből, vagy az egyensúlyi súlyok hozzáadása.

Felületi kikészítés

A hidraulika hatékonysága nagymértékben függ a az áramlási átjárók felületi érdessége.

• Robbantás / Szemcsés robbantás: Eltávolítja az oxidokat és az öntési skálát, A felület előkészítése a polírozáshoz.
• Gyöngyszórás: Egységes matt felületet biztosít (Ra ~ 3,2-6,3 μm).
• Polírozás:

• • Mechanikus polírozás: Eléri a RA ~ 0,8–1,6 μm -t.
  • Elektropropolising: Feloldja a felszíni aspektusokat, elérte a RA ~ 0,2–0,4 μm -t. Általános a 316L és 904L járókeréknél egészségügyi vagy tengeri szolgáltatásban.
  • Tükör polírozás: Élelmiszer -feldolgozásban használják, gyógyszerészeti, vagy nagy hatékonyságú szivattyúkerülők; javítja a hidraulika hatékonyságát 2–4% összehasonlítva az As-Cast felületekkel.

• Passziválás (ASTM A967): A nitrogén vagy a citromsav passzivációja visszaállítja a króm -oxid passzív réteget, A pontos ellenállás javítása.

Minőségi ellenőrzések az utószurkolás után

• Dimenziós ellenőrzés: CMM (koordináta mérőgép) Ellenőrzi a lapát szögeket, akkord hossza, és a furat igazítása ± 0,05 mm -en belül.
• Felületi érdesség mérése: A Profilométerek megerősítik az RA -értékeket, amelyek megfelelnek a tervezési céloknak.
• Egyenleg -ellenőrzés: A végleges kiegyensúlyozó tanúsítványok ISO -nként rendelkezésre állnak 1940/1.

7. A rozsdamentes acél járókerék általános meghibásodási módjai és az enyhítési stratégiák öntési módjai

8. Minőségbiztosítás

NDT

• Röntgenográfia (Röntgen/CT): A belső porozitás és zárványok elsődleges módszere. A CT 3D-s hibakeresztést biztosít a kritikus járókerékek számára.
• Ultrahangos tesztelés: vastagabb hubok esetén vagy ahol a radiográfia korlátozott.
• Festőhatás: felszíni repedés észlelése.
• Örvényáram: felszíni és felszín alatti ellenőrzések.

Metallográfia & kémia

• Ellenőrizze a mikroszerkezetet (szemcseméret, fázisok), Befogadási tartalom és kémia az MTR ellen. A duplex és a pH fokozathoz, Ellenőrizze a fázis egyenlegét és a csapadékot.

Mechanikai tesztelés

• Szakító, keménység, hatás (Charpy V) az ötvözet és a szerviz tempónkénti specifikáció. Fáradtsági tesztelés a kritikus alkalmazásokhoz.

Dinamikus kiegyensúlyozás

• ISO -nak 1940 (egyenleg osztályozás) vagy OEM rotor specifikáció. Tipikus ipari járókerékek: G6.3 - G2.5, a sebességtől és az alkalmazástól függően.

9. A rozsdamentes acél járókerék különböző gyártási módszereinek összehasonlítása

Egy rozsdamentes acél járókerék több gyártási útvonalon előállítható.

A választás olyan tényezőktől függ, mint például a geometria bonyolultsága, teljesítményigény, termelési kötet, és költségkorlátozások.

Kulcsfontosságú felvétel

• Befektetési öntés ideális közepes-nagy precíziós szennyeződések ahol a geometria komplexitása, hatékonyság, és a felületi kivitel kritikus jelentőségű.
• Homoköntés uralkodik nagy átmérőjű, alacsony nyomású járókerék Ahol a költségek több, mint a hatékonyság számít.
• Megmunkálás tuskótól használják Kis tételek vagy prototípusok, de a költségek és a hulladék jelentős.
• Kovácsolás + megmunkálás biztosít kiváló mechanikai szilárdság, alkalmas misszió-kritikus szivattyúkra.
• Hegesztett gyártás marad a költséghatékony megoldás Az öntési korlátokon túli túlméretezett járókerők számára.

10. Következtetés

A befektetési casting a legpraktikusabb módszer a rozsdamentes acélgondozók előállítására, ha a teljesítmény, pontosság, és a költség -egyenleg szükséges.

Megfelelő ötvözet választással, olvad, hőkezelés, és befejezés, A befektetési célú járókerek kiváló korrózióállóságot biztosítanak, kifáradási szilárdság, és a hidraulika hatékonysága.

Az iparágak számára, kezdve a tengeri szivattyúktól a finomítói kompresszorokig, Ez a megoldás bizonyított megbízhatóságot és optimalizált életciklusköltséget kínál.

GYIK

Milyen rozsdamentes acélötvözetet kell használnom egy tengervízszivattyú járókerékhez?

Duplex 2205 (Wood 32–35) ideális a tengervízhez - ellenáll a pontozásnak és a stressz korróziójának, mint a 316L -nél..

Költségérzékeny alkalmazásokhoz, 316L (Wood 24–26) életképes alternatíva, De várjon rövidebb szolgálati élettartamot (5–8 év vs. 8–12 év a duplex számára 2205).

Mennyi ideig tart a termelés 1,000 befektetett rozsdamentes acél járókerék?

Az átfutási idő 4–6 hét a meglévő szerszámokhoz (Tartalmazza a viasz befecskendezést, héjépítés, öntés, hőkezelés, és befejezés). Új szerszámokhoz, Adjon hozzá 4–6 hetet (Összesen 8–12 hét).

Mi az a minimális penge vastagsága, amely a befektetési casting segítségével elérhető?

304/316L rozsdamentes acélért, A penge minimális vastagsága az 1.5 mm (vákuum öntés és merev viasz támogatás használata).

Vékonyabb pengék (1.0–1,5 mm) lehetséges, de szükség van egyedi szerszámokra, és 15–20% -ot adjon hozzá az egységköltséghez.

Miért kritikus a dinamikus kiegyensúlyozás a járókerek számára??

A kiegyensúlyozatlan járókerékek szivattyú rezgést okoznak (>0.1 mm/s), amely csapágyakat és pecséteket visel - a szivattyú kiszolgálásának élettartamát redukálja 70%.

Kiegyensúlyozás az ISO -hoz 1940 G2.5 biztosítja a rezgést <0.1 mm/s, Az élet meghosszabbítása 3-5 évre.

A befektetési casting drágább, mint a szokatlanok homoköntése??

Az előzetes szerszámok költsége magasabb ($8K - 12K USD vs. $3K - 5K USD), De az egységköltség a közepes köteteknél versenyképes (500–1000 egység).

Mert 10,000 150 MM 316L KOCKÁZATOK, A befektetési casting összesen 3,5 millió dollár - 4,5 millió USD vs.. $2.5M - 3,5 millió dollár a homoköntéshez - de a homoköntéshez szükség van 30% Több a gépelés utáni, A költségrés törlése a komplex járókerékek számára.