В областите на въглищната химическа промишленост и транспортирането по тръбопроводи под ултрависоко налягане, точността на уплътнителната повърхност на клина на високонапорния шиберен клапан от хром-молибденова стомана Φ 200-500 mm (A105N, F91) (изискваща равнинност ≤ 0,015 mm/100 mm, грапавост Ra ≤ 0,6 μm) и коаксиалността между вентилационната камера и фланеца (≤ 0,025 mm) директно определят производителността при уплътняване под налягане – този тип клапани трябва да издържат дълго време на налягане от 42 MPa и температура от 350 °C. Ако обработката не отговаря на изискванията, скоростта на изтичане на средата (например синтезен газ за превръщане на въглища в олефини) ще надвиши 0,001 %, предвидено в стандарт API 602, което води до корозия на оборудването или безопасностни рискове. Когато местен производител на висококачествени клапани обработва този тип шиберни клапани, сблъсква се с традиционно технологично задънена улица: необходимостта от три процеса – "чернова обработка на вентилационната камера на хоризонтален токарен стан – прецизно полиране на уплътнителната повърхност на клина на вертикален пешел – пробиване на болтовите отвори на фланеца на люлеещ се свредли". Многократното зажимане води до коаксиалност между вентилационната камера и фланеца над 0,05–0,07 mm, грешка в равнинността на уплътнителната повърхност на клина от 0,03–0,05 mm, а процентът на успешно изпитани продукти е само 88%; Хром-молибденовата стомана (F91) има високо съдържание на хром и висока якост при високи температури. Скоростта на износване на инструмента по време на рязане е 2,5 пъти по-висока в сравнение с обикновената въглеродна стомана. Срокът на служба на твърдосплавните инструменти е само 25–30 броя/режещ връх, а разходите за инструменти на единичен клапан надвишават 320 юаня; Цикълът за обработка на единичен компонент е чак 50 минути, което затруднява удовлетворяването на изискванията за „кратък цикъл на доставка“ в проекти във въглищната химическа промишленост.
За преодоляване на трудностите, компанията въведе CNC вертикалния токарен стан с модел Shenyang Machine Tool CK525 и изгради специализирана обработваща система за шибни вентили с „адаптация към труднообработваеми материали + висока точност при уплътняване под налягане“. Устройството използва цялостно излят силов корпус от високоякостна леярска стомана (с дебелина на стената 80 mm), който е преминал двойно отслабване на напреженията чрез „естествено стареене в продължение на 12 месеца + вибрационно стареене в продължение на 72 часа“. В комбинация с конструкцията на кутиевидни плъзгащи възглавници и статически подови релси с четири точки опора, оцвътната твърдост е оптимизирана чрез анализ чрез метода на крайните елементи. Радиалната твърдост при рязане достига 38 kN/mm, което позволява стабилно поемане на радиална сила от 22 kN по време на обработка на хром-молибденова стомана; оборудвано с CNC система Fanuc 31i-B5 и напълно затворен контур за управление с решетъчна линийка (разделителна способност 0,01 μm), осигурява точност на позициониране ± 0,008 mm и повтаряема точност на позициониране ± 0,005 mm, точно съответстваща на допусковите изисквания от клас H6 за уплътнителната повърхност на шибера. Като отговор на високата якост при температура и лесното накърняване на хром-молибденовата стомана, устройството е оборудвано с високонапрежен вътрешно охлаждаем шпиндел (налягане за охлаждане 1,8 MPa, дебит 45 L/min) и свръхфинозърнести CBN (кубичен борен нитрид) рязещи инструменти (твърдост HV3200, устойчивост на износване при висока температура увеличена с 40 %), комбинирани с технологията „охлаждане с ниско температурна маслено-мъглово подпомагане“ (температурата в зоната на рязане се контролира под 60 °C), което ефективно потиска разрушаването на ръба на инструмента и образуването на стружка.
Сценарии за употреба от клиенти
От гледна точка на технологичната иновация, оборудването постига пробив в „прецизно механично обработване на високонапорни шибени клапани чрез единичен процес на зажимане“: интегриране на хидравличен патрон с четири челюсти Φ 750 mm (сила на зажимане до 100 kN, подходящ за тела на клапани Φ 200–500 mm), серво-кулина с 8 станции (време за смяна на инструмента 1,4 секунди) и радиален силов агрегат за пробиване и нарязване на резби, които могат едновременно да извършат прецизно разширяване на камерата на клапана (цилиндричност ≤ 0,006 mm), прецизно обработване на огледалната повърхност на уплътнението на шибата (с използване на процеса „постоянна линейна скорост + микродаване“, линейна скорост 80–120 m/min, количество задно рязане 0,03–0,05 mm, равнинност ≤ 0,012 mm/100 mm), прецизно обработване на фланговата предна повърхност (равнинност ≤ 0,018 mm) и пробиване и нарязване на резби на 8–16 болтови отвора на фланга (позиционна точност ≤ 0,018 mm). 0,08 mm, съответстващо на стандарта API 602 за симетрия на болтовите отвори на клапаните). В отговор на изискването за „висока прецизност и огледален ефект“ върху уплътнителната повърхност на шибата, ние новаторски прилагаме „процеса на многопасово прогресивно прецизно обработване“: първият пас премахва 70% от излишния материал, вторият пас коригира грешките във форма и положение с количество задно рязане от 0,08 mm, а последният пас осъществява огледално рязане с количество задно рязане от 0,02 mm. В комбинация с измервателен щифт Renishaw за измерване в машината (измервателна точност ± 0,0005 mm), компенсира топлинната деформация на детайла в реално време, като по този начин стабилизира шероховатостта на уплътнителната повърхност на Ra 0,4 μm; За замяна на шибени клапани с различни спецификации (например с номинално налягане PN25-PN42), оборудването разполага с 35 набора технологични параметри, намалявайки времето за смяна от традиционните 2 часа до 18 минути.
Тристранично специално приспособление за триизмерна обработка
Резултатите от внедряването напълно отговарят на стандартите в индустрията за високонапорни кранове: цикълът на обработка на единична детайл е съкратен от 50 минути на 26 минути, а дневната производствена мощност е увеличена от 160 на 280 броя; стабилността на коаксиалността между крановата камера и фланга е ≤ 0,02 мм, а равнинността на уплътнителната повърхност на шибера е ≤ 0,012 мм/100 мм, което напълно отговаря на изискванията на API 602 „Компактни стоманени шиберни кранове“ и GB/T 12234 „Стоманени шиберни кранове с винтови съединения за капак в петролна и газова индустрия“; нормата на годни продукти при хидравличното изпитване е нараснала от 88% до 99,2%, а нивото на течове е ограничено под 0,0008%, което отговаря на техническия стандарт на Shell Coal Chemical за „нулеви течове“; животът на режещи инструменти от хром-молибденова стомана (F91) е удължен с 80% (до 45–54 броя/режещ върх), а разходите за режещи инструменти на единичен кран са намалени до 180 юаня; модулът за интелигентна експлоатация и поддръжка, монтиран на оборудването, може в реално време да събира данни за режещата сила (точност ±0,5%) и вибрацията на шпиндела (честота на вземане на проби 1 kHz). В комбинация с модел за прогнозиране на износване на инструмента, комплексната степен на използване на оборудването е повишена от 76% до 94%, а годишното простоюване е намалено с 400 часа.
CK525 напълно реши индустриалния проблем с „трудна обработка+висока прецизност“ при вентили от високонапрежен хром-молибден стоманени порти. „Нашият вентил е успешно приложен в големи въглищни химически проекти като Баофенг в Нинджя и Тянье в Синцзян“, заяви техническият директор на компанията, „не само преминахме сертифицирането на глобални доставчици на Shell, но също така отговаряме на строгото изискване за «непрекъсната работа в продължение на 8000 часа без поддръжка», което създаде технически бариеp за нас на пазара на високонатискни клапани.“ Този случай потвърждава, че CNC вертикални токарни машини са станали основно оборудване за преодоляване на качествени и ефективностни задръствания в областта на производството на високонатискни вентили чрез дълбоко интегриране на „персонализирана обработка на труднообработваеми материали, затворен контурен контрол на плътността при високо налягане и ефективна технологична интеграция“.
EN
