Proces produkcji odkuwek pierścieni osłon silnika

Proces produkcji odkuwek pierścieni osłon silnika

Studiował proces kucia na gorąco, proces obróbki roztworem stałymi odkształcanie na zimno hydraulicznego procesu wzmacniania wybrzuszenia pierścienia ustalającego silnika 1Mn18Cr18N, określono parametry procesu technicznego i ostatecznie wyprodukowano wymagany pierścień ustalający. odkuwki pierścieniowe.

Pierścień ochronny wysokowytrzymałego silnika elektrycznego o mocy 20 MW i bardzo wysokiej prędkości obrotowej jest kluczowym elementem silnika napędowego pompy wspomagającej w krajowym projekcie lokalizacji kluczowych urządzeń - West-East Gas. Projekt rurociągu. Kluczem do rozwiązania procesu lokalizacji tego silnika elektrycznego jest to, czy może on być produkowany masowo w kraju. Ze względu na wysokie wymagania techniczne i trudność produkcji pierścienia ochronnego w tej specyfikacji, do instalacji wykorzystywane są importowane odkuwki, co skutkuje wysokimi cenami i dużym obciążeniem kosztowym całej maszyny, co ograniczyło proces lokalizacji tego silnika elektrycznego. Aby zastąpić import i wyeliminować bariery techniczne, nasza firma opracowała ten produkt i odniosła sukces, tworząc możliwość produkcji seryjnej.

Ponieważ wirnik obraca się z dużą prędkością (5200 obr./min), pierścień ustalający musi wytrzymać dużą siłę odśrodkową na końcu wirnika i zapobiec uszkodzeniu końca cewki wirnika. Pierścień ustalający musi mieć dobre właściwości mechaniczne (R_p0.2>1070MPa). Zastosowanie 1Mn18Cr18N jako materiału do produkcji pierścienia ochronnego nie tylko pozwala uniknąć nagrzewania się pierścienia ochronnego silnika podczas pracy z powodu indukcji elektromagnetycznej, ale także skutecznie poprawia wydajność pracy i bezpieczeństwo silnika podczas pracy. Zwykły obróbka cieplna metody nie mogą poprawić właściwości mechanicznych materiałów austenitycznych bez przemiany fazowej w temperaturze pokojowej. Jedynie hydrauliczne wzmocnienie przez odkształcenie na zimno może być wykorzystane do poprawy właściwości mechanicznych tego materiału.

1. Dane techniczne pierścienia ochronnego dla silnika 20MW1Mn18Cr18N

Podczas dostarczania gotowego pierścienia ochronnego konieczne jest spełnienie wymagań klienta dotyczących jego wskaźników wydajności i jakości wewnętrznej. Klient wymaga, aby skład chemiczny gotowego produktu kucia pierścienia ustalającego był zgodny z Tabelą 1, właściwości mechaniczne były zgodne z Tabelą 2, a przenikalność magnetyczna nie powinna przekraczać 13,2, gdy natężenie pola magnetycznego wynosi 8000A/m × 10^-7H/m, naprężenie szczątkowe powinno być mniejsze niż 10% granicy plastyczności. Dostarczany jest gotowy pierścień ochronny o wymiarach Ф 800 mm × Ф 670 mm × 585 mm, a wnętrze jest sprawdzane zgodnie z badania nieniszczące wymagania w JB/T7030-2002, aby zapewnić, że nie ma nadmiernych wad.

Tabela.1 Wymagania dotyczące składu chemicznego dla 1Mn18Cr18N (ułamek masowy, %)

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

Tabela.2 Wymagania dotyczące właściwości mechanicznych

Projekt	Rp0.2/MPa	Rm/MPa	A4（ %）	Z（ %）	KV/J
Kierunek styczny	1070 - 1210	≥1070	≥15	≥52	≥82
Temperatura testowa/T	95 - 105				20 - 27

2. Opracowanie procesu kucia na gorąco pierścieni ochronnych

W oparciu o wymagania klienta dotyczące wydajności mechanicznej pierścienia testowego przedmiotu obrabianego pierścienia ochronnego, w połączeniu z wieloletnim doświadczeniem produkcyjnym i produkcyjnym oraz charakterystyką samego materiału, uzyskuje się odpowiednie dane w celu zapewnienia zgrubnych wymiarów toczenia i wymiarów procesu kucia odkuwki pierścienia ochronnego. Jest to największa różnica w stosunku do konwencjonalnych ustawień procesu kucia.

Proces produkcji pierścienia ochronnego jest następujący: wytapianie → odlewanie wlewków → ogrzewanie → kucie → toczenie zgrubne → obróbka roztworem stałym → precyzyjna obróbka przed wzmocnieniem → odkształcenie na zimno hydrauliczne wzmocnienie wybrzuszenia → obróbka cieplna odprężająca naprężenia szczątkowe → badania fizyczne i chemiczne → badania nieniszczące po precyzyjnej obróbce → pakowanie i dostawa. Wymiary półfabrykatu do kucia pierścienia ustalającego przedstawiono na rysunku 1, a etapy procesu kucia na gorąco przedstawiono w tabeli 3, które są kute przy użyciu wlewków stalowych do przetapiania elektrożużlowego.

Rysunek 1 Wymiar półwyrobu pierścienia ustalającego Odkuwki

Tabela.3 Plan procesu kucia na gorąco

Częstotliwość pożarów	Temperatura/˚C	Wyjaśnienie procesu deformacji
1. pożar	1 000-1200	Wzniesienie do wysokości 400 mm
2. pożar	1 000-1200	Średnica wykrawania wynosi Ф 300 mm
3. pożar	1 000-1200	Średnica otworu rozprężnego wynosi Ф 470 mm
4. pożar	1 000-1200	Przedłużyć rdzeń do 600 mm
5 pożar	950-1200	Chłodzenie wodą po wydłużeniu i wypoziomowaniu powierzchni czołowej w celu spełnienia procesuwymagania ss

Rysunek 2 Krzywa procesu przetwarzania roztworu stałego
W procesie kucia na gorąco odkuwek pierścieni ustalających, ponieważ stal pierścienia ustalającego 1Mn18Cr18N należy do austenitycznej stali nierdzewnej o wysokiej zawartości niemagnetycznego manganu, z zawartością manganu i chromu 18% i zawartością azotu ponad 0,5%, pęknięcia powierzchniowe są łatwo generowane podczas procesu kucia. Aby zapobiec występowaniu pęknięć powierzchniowych, konieczne jest lekkie uderzenie podczas kucia, rozsądne użycie niewielkiej ilości redukcji i kontrolowanie ilości podawania.

3. Obróbka roztworem stałym

Obróbka w roztworze stałym odnosi się do podgrzewania stopu do wysokotemperaturowej strefy jednofazowej i utrzymywania go w stałej temperaturze, umożliwiając pełne rozpuszczenie węglików w osnowie austenitycznej, a następnie szybkie schłodzenie w celu uzyskania jednolitej i stabilnej struktury austenitu, poprawy wytrzymałości i odporności na korozję oraz zwiększenia odkształcenia na zimno wzmacniającego wydajność materiału. Krzywą obróbki roztworem stałym kęsa po obróbce zgrubnej pierścienia ustalającego 1Mn18Cr18N pokazano na rysunku 2.

4. Wzmocnienie przez odkształcenie na zimno

• (1) Aby spełnić wymagania klienta dotyczące właściwości mechanicznych i wymiarów odkuwek pierścieni ustalających, konieczne jest ich wzmocnienie poprzez wybrzuszenie hydrauliczne i odkształcenie na zimno.
• (2) Proszę użyć pompy wysokociśnieniowej do wtryskiwania wody do zamkniętej przestrzeni utworzonej przez pierścień ochronny i formę, powodując odkształcenie plastyczne pierścienia ochronnego po zgrubnym toczeniu. Może to ułatwić kontrolę zewnętrznych wymiarów pierścienia ochronnego i prędkości deformacji.
• (3) Ten pierścień ochronny jest smukły w porównaniu do konwencjonalnych pierścieni ochronnych. Ma duży współczynnik kształtu przed wybrzuszeniem, co może łatwo spowodować wklęsłą szynę zbiorczą (powszechnie znaną jako otwór dzwonowy) podczas wybrzuszenia hydraulicznego. Przed rozszerzeniem pierścienia ochronnego wyprodukowaliśmy urządzenia pozycjonujące i ograniczające. Określiliśmy chwilowe wartości parametrów niskiego ciśnienia, które zapewniają, że proces hydraulicznego rozszerzania pierścienia ochronnego jest zgodny z cieczą o bardzo wysokim ciśnieniu wymaganą do rozszerzenia. Po dokładnej kontroli i ciągłym ulepszaniu parametrów kontrolnych, pierścień ochronny został zdeformowany z rozmiaru 660 mm przed wybrzuszeniem do 810 mm, z tolerancją ± 2 mm.

5. Obróbka cieplna odprężająca

Po wzmocnieniu odkuwka pierścienia ochronnego musi zostać poddana obróbce cieplnej w celu ustabilizowania organizacji i zmniejszenia naprężeń szczątkowych. Krzywą odprężenia pierścienia zabezpieczającego pokazano na rysunku 3.

6. Wyniki testu

Producent pobiera środkowy pierścień na obu końcach pierścienia ustalającego i wycina pierścień testowy do testów wydajności mechanicznej. Liczbę i lokalizację próbek do rozciągania i udarności dla każdego pierścienia testowego pokazano na rysunku 4. Biorąc za przykład piec T1205271, wyniki testu wydajności mechanicznej przedstawiono w tabeli 4, a wyniki testu ultradźwiękowego w tabeli 5. Wyniki badania metalograficznego wykazują promieniową wielkość ziarna wynoszącą 4 poziomy i wzdłużną wielkość ziarna wynoszącą 4 poziomy. Struktura metalograficzna składa się z austenitu i śladowych ilości węglików. Test przenikalności magnetycznej został przeprowadzony zgodnie z postanowieniami "Umowy technicznej dotyczącej kucia i produkcji pierścieni oporowych silnika dla gazociągu Zachód-Wschód". Wyniki testu były o jeden rząd wielkości niższe niż wymagania użytkownika.

Rysunek 3 Krzywa odciążenia

Rysunek 4 Lokalizacja i ilość pobranych próbek

Tabela 4 Rzeczywiste wyniki testów właściwości mechanicznych

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

Tabela 5 Wyniki testów ultradźwiękowych

PXUT350 + parametry	Częstotliwość sondy/MHz	Czułość/ mm	Couplant	Chropowatość powierzchni Ra/ μ m
	2. 5	Ф2	Olej silnikowy	3.2
Kryteria akceptacji	JB/T 7030-2002
Wyniki inspekcji	Nie stwierdzono żadnych usterek wykraczających poza normę, a wewnętrzna jakość przedmiotu obrabianegospełnia standardowe wymagania

7. Wnioski

Proces produkcji pierścieni ustalających silnika obejmuje kucie na gorąco, obróbkę roztworem stałym, odkształcanie na zimno, hydrauliczne wzmacnianie wybrzuszeń itp. Określone parametry techniczne procesu zapewniają kontrolę jakości rzeczywistego procesu produkcyjnego, spełniają wymagania użytkownika dotyczące różnych wskaźników technicznych tej specyfikacji odkuwek pierścieni ustalających i wypełniają lukę w krajowej produkcji pierścieni ustalających 1Mn18Cr18N o ultra wysokiej prędkości.

Autor: Zhang Xudong

Źródło: Chiny Producent odkuwek pierścieniowych - Yaang Pipe Industry Co., Limited (www.ugsteelmill.com)

(Yaang Pipe Industry jest wiodącym producentem i dostawcą produktów ze stopów niklu i stali nierdzewnej, w tym kołnierzy ze stali nierdzewnej Super Duplex, kołnierzy ze stali nierdzewnej, łączników rur ze stali nierdzewnej, rur ze stali nierdzewnej. Produkty Yaang są szeroko stosowane w przemyśle stoczniowym, energetyce jądrowej, inżynierii morskiej, przemyśle naftowym, chemicznym, górnictwie, oczyszczaniu ścieków, gazie ziemnym i zbiornikach ciśnieniowych oraz innych gałęziach przemysłu).

Jeśli chcą Państwo uzyskać więcej informacji na temat artykułu lub podzielić się z nami swoją opinią, prosimy o kontakt pod adresem [email protected]