Производственият процес на изковки за защитни пръстени на двигатели

Производственият процес на изковки за защитни пръстени на двигатели

Проучил е процес на горещо коване, процес на третиране с твърд разтвор, и процес на хидравлично укрепване на студена деформация на 1Mn18Cr18N, определи техническите параметри на процеса и в крайна сметка произведе необходимия задържащ изковки на пръстени.

Защитният пръстен на 20-мегаватов високоякостен електродвигател със свръхвисока скорост е ключов компонент на задвижващия двигател на бустерната помпа на националния проект за локализиране на ключово оборудване - газопроводът "Запад-Изток". Проект за тръбопровод. Ключът към решаването на проблема с локализирането на този електромотор е дали той може да се произвежда масово в страната. Поради високите технически изисквания и трудностите при производството на защитния пръстен в тази спецификация, за монтажа се използват вносни изковки, което води до високи цени и голяма тежест на разходите за цялата машина, което ограничава процеса на локализация на електродвигателя с тази спецификация. За да замени вноса и да премахне техническите бариери, нашата компания разработи този продукт и постигна успех, формирайки капацитет за серийно производство.

Тъй като роторът се върти с висока скорост (5200 об./мин), задържащият пръстен трябва да издържа на голяма центробежна сила в края на ротора и да предотвратява повреда на края на роторната намотка. От задържащия пръстен се изисква да има добри механични свойства (R_p0.2>1070MPa). Използването на 1Mn18Cr18N като материал за производство на защитния пръстен не само не позволява да се избегне нагряването на защитния пръстен на двигателя по време на работа поради електромагнитна индукция, но и ефективно подобрява ефективността на работа и безопасността на двигателя по време на работа. Обикновено топлинна обработка методите не могат да подобрят механичните свойства на аустенитни материали без фазова промяна при стайна температура. За подобряване на механичните свойства на този материал може да се използва само хидравлично укрепване чрез студена деформация.

1. Технически спецификации на защитния пръстен за двигателя 20MW1Mn18Cr18N

При доставката на готовия защитен пръстен е необходимо да се изпълнят изискванията на клиента за неговите показатели за ефективност и вътрешно качество. Клиентът изисква химическият състав на готовия продукт от изковаването на предпазния пръстен да отговаря на таблица 1, механичните свойства да отговарят на таблица 2, а магнитната проницаемост да не надвишава 13,2, когато напрегнатостта на магнитното поле е 8000A/m × 10^-7H/m, остатъчното напрежение трябва да е по-малко от 10% от границата на провлачане. Доставя се завършен защитен пръстен с размери Ф 800mm ×Ф 670mm × 585mm, а вътрешността се проверява в съответствие с безразрушително изпитване изискванията в JB/T7030-2002, за да се гарантира, че няма прекомерни дефекти.

Таблица.1 Изисквания за химичния състав на 1Mn18Cr18N (масова фракция, %)

C	Si	Mn	P	S	Cr	N
≤0.12	≤0.80	17.5-20.0	≤0.05	≤0.015	17.5-20.0	≥0.47

Таблица.2 Изисквания за механични свойства

Проект	Rp0.2/MPa	Rm/MPa	A4（ %）	Z（ %）	KV/J
Тангенциална посока	1070 - 1210	≥1070	≥15	≥52	≥82
Температура на изпитване/Т	95 - 105				20 - 27

2. Разработване на процес на горещо коване за защитни пръстени

Въз основа на изискванията на клиента за механичните характеристики на тестовия пръстен на защитния пръстен, съчетани с дългогодишен производствен опит и характеристиките на самия материал, се получават съответните данни, за да се осигурят размерите на грубото струговане и размерите на процеса на коване на защитния пръстен. Това е най-голямата разлика от настройките на конвенционалния процес на коване.

Производственият процес на защитния пръстен е следният: топене → леене на слитъци → нагряване → коване → грубо струговане → обработка с твърд разтвор → прецизна обработка преди укрепване → студена деформация хидравлично издуване укрепване → термична обработка за облекчаване на остатъчното напрежение → физическо и химическо изпитване → безразрушително изпитване след прецизна обработка → опаковане и доставка. Размерите на заготовката за изковаване на задържащия пръстен са показани на фигура 1, а етапите на процеса на горещо коване са показани в таблица 3, които са изковани с помощта на стоманени слитъци за електрошлаково претопяване.

Фигура.1 Размери на заготовката на придържащия пръстен Изковки

Таблица.3 План на процеса на горещо коване

Честота на пожарите	Температура/˚C	Обяснение на процеса на деформация
Първи пожар	1 000-1200	Издигане на височина 400 mm
2-ри пожар	1 000-1200	Диаметърът на пробиване е Ф 300 mm
3-ти пожар	1 000-1200	Диаметърът на разширителния отвор е Ф 470 mm
4-ти пожар	1 000-1200	Удължаване на основния прът до 600 мм
5-ти пожар	950-1200	Водно охлаждане след удължаване и изравняване на крайната повърхност, за да се изпълни процедуратаИзисквания за ss

Фигура.2 Крива на процеса на обработка на твърд разтвор
В процеса на горещо коване на изковки за задържане на пръстени, тъй като стоманата за задържане на пръстени 1Mn18Cr18N принадлежи към високо немагнитна манганова аустенитна неръждаема стомана, със съдържание на манган и хром от 18% и съдържание на азот над 0,5%, по време на процеса на коване лесно се образуват повърхностни пукнатини. За да се предотврати появата на повърхностни пукнатини, е необходимо да се нанасят леки удари по време на коването, да се използва разумно малко количество редукция и да се контролира количеството на подаване.

3. Обработка на твърд разтвор

Обработката с твърд разтвор се отнася до нагряване на сплав до високотемпературна еднофазна зона и поддържането ѝ при постоянна температура, като се позволява на карбидите да се разтворят напълно в аустенитната матрица и след това бързо да се охладят, за да се получи равномерна и стабилна аустенитна структура, да се подобри здравината и устойчивостта на корозия и да се подобри студената деформация, укрепваща характеристиките на материала. Кривата на обработката с твърд разтвор на заготовката след груба обработка на задържащия пръстен от 1Mn18Cr18N е показана на фигура 2.

4. Укрепване чрез студена деформация

• (1) За да се отговори на изискванията на клиента за механичните свойства и размери на изковките на опорния пръстен, е необходимо те да бъдат подсилени чрез хидравлично издуване и студена деформация.
• (2) Използвайте помпа с високо налягане, за да впръскате вода в затвореното пространство, образувано от защитния пръстен и матрицата, като предизвикате пластична деформация на защитния пръстен след грубото завъртане. Това може да улесни контрола на външните размери и скоростта на деформация на защитния пръстен.
• (3) Този защитен пръстен е тънък в сравнение с конвенционалните защитни пръстени. Той има голямо съотношение на страните преди издуване, което лесно може да доведе до вдлъбната шина (известна като устие на камбана) по време на хидравличното издуване. Преди да разширим защитния пръстен, бяхме изработили устройства за позициониране и ограничаване. Определихме моментните стойности на параметрите за ниско налягане, които гарантират, че процесът на хидравлично разширяване на защитния пръстен съответства на течността със свръхвисоко налягане, необходима за разширяването. След внимателен контрол и непрекъснато подобряване на контролните параметри защитният пръстен беше деформиран от размер 660 mm преди издуването до 810 mm, с толеранс от ± 2 mm.

5. Термична обработка за облекчаване на напрежението

След укрепването коването на защитния пръстен трябва да се подложи на термична обработка, за да се стабилизира организацията и да се намали остатъчното напрежение. Кривата на намаляване на напреженията на защитния пръстен е показана на фигура 3.

6. Резултати от тестовете

Производителят взема средния пръстен в двата края на задържащия пръстен и изрязва изпитвателния пръстен за изпитване на механичните характеристики. Броят и разположението на образците за опън и удар за всеки пръстен за изпитване са показани на фигура 4. Ако вземем за пример пещта T1205271, резултатите от изпитването на механичните характеристики са показани в таблица 4, а резултатите от ултразвуковото изпитване са показани в таблица 5. Резултатите от металографското изследване показват радиален размер на зърната от 4 нива и надлъжен размер на зърната от 4 нива. Металографската структура е съставена от аустенит и следи от карбиди. Изпитването на магнитната проницаемост е проведено съгласно разпоредбите на "Техническото споразумение за коване и производство на моторни опорни пръстени за газопровода "Запад-Изток"," Резултатите от изпитването са с един порядък по-ниски от изискванията на потребителя.

Фигура.3 Крива за намаляване на напрежението

Фигура.4 Място и количество на вземане на проби

Таблица.4 Действителни резултати от изпитването на механичните свойства

Rp0.2/MPa	Rm/MPa	A（%）	Z（%）	kv2/J
1120	1124	23.5	60	115
1083	1099	24.5	62	129
1103	1117	24.5	64	133
1085	1098	24	62	130.5
1130	1143	22.5	62	144
1130	1145	23	63	137.5
1103	1113	22.5	66	145
1136	1147	24	62	156

Таблица.5 Резултати от ултразвуковото изпитване

PXUT350 + параметри	Честота на сондата/MHz	Чувствителност/ mm	Couplant	Грапавост на повърхността Ra/ μ m
	2. 5	Ф2	Двигателно масло	3.2
Критерии за приемливост	JB/T 7030-2002
Резултати от проверката	Не бяха открити дефекти, които да надвишават стандартите, а вътрешното качество на работния процесe отговаря на стандартните изисквания

7. Заключение

Производственият процес на задържащите пръстени на двигателя включва горещо коване, обработка с твърд разтвор, студена деформация, хидравлично укрепване на издутините и др. Определените технически параметри на процеса осигуряват контрол на качеството на действителния производствен процес, отговарят на изискванията на потребителя за различните технически показатели на тази спецификация на изковки за подпорни пръстени и запълват празнината в националното производство на подпорни пръстени от 1Mn18Cr18N със свръхвисока скорост.

Автор: Zhang Xudong

Източник: Китай Производител на пръстеновидни изковки - Yaang Pipe Industry Co., Limited (www.ugsteelmill.com)

(Яанг Pipe Industry е водещ производител и доставчик на продукти от никелови сплави и неръждаема стомана, включително фланци от супер дуплексна неръждаема стомана, фланци от неръждаема стомана, тръбни фитинги от неръждаема стомана, тръби от неръждаема стомана. Продуктите на Yaang намират широко приложение в корабостроенето, ядрената енергетика, морското инженерство, нефтодобива, химическата промишленост, минното дело, пречистването на отпадни води, природния газ и съдовете под налягане и други отрасли).

Ако искате да получите повече информация за статията или да споделите мнението си с нас, свържете се с нас на адрес [email protected]