En els àmbits de la indústria química del carbó i el transport per canonades d'alta pressió, l'exactitud de la superfície d'estanquitat de la placa de tancament de la vàlvula d'alta pressió de tipus Φ 200-500mm en acer crom-molibdè (A105N, F91) (amb planor ≤ 0,015 mm/100 mm, rugositat Ra ≤ 0,6 μm) i la coaxialitat entre la cambra de la vàlvula i el brida (≤ 0,025 mm) determinen directament el rendiment d'estanquitat a pressió — aquest tipus de vàlvula ha de suportar durant llargs períodes una pressió elevada de 42 MPa i una temperatura de 350 °C. Si la precisió del procés no compleix amb les normes, provocarà que la taxa de fuites del medi (com ara gas de síntesi de carbó a olefines) superi el 0,001 % especificat a l'estàndard API 602, originant corrosió de l'equip o riscos de seguretat. Quan un fabricant nacional de vàlvules d'alta gamma processa aquest tipus de vàlvula, es troba amb un embús en el procés tradicional: cal passar per tres etapes: "tornejat horitzontal per desbastar la cambra de la vàlvula → rectificadora vertical per rectificar amb precisió la superfície d'estanquitat del tancament → màquina de foradar de braç oscil·lant per foradar els forats dels bullons de la brida". El fet de subjectar múltiples vegades fa que la coaxialitat entre la cambra de la vàlvula i la brida superi els 0,05-0,07 mm, l'error de planor de la superfície d'estanquitat del tancament sigui de 0,03-0,05 mm, i la taxa d'aprovar el test de pressió del producte només arribi al 88 %. L'acer crom-molibdè (F91) té un alt contingut de crom i una gran resistència a alta temperatura. La taxa de desgast de l'eina durant el tall és 2,5 vegades superior a la de l'acer al carboni convencional. La vida útil de les eines d'aliatge dur és només de 25-30 peces/fulla, i el cost de les eines per vàlvula individual supera els 320 yuans; el cicle de processat per peça arriba als 50 minuts, cosa que dificulta complir amb els requisits de "llevatge en curt cicle" dels projectes químics del carbó.
Per superar les dificultats, l'empresa va introduir el tornejador vertical CNC Shenyang Machine Tool CK525 i va construir un sistema de processament especialitzat per a vàlvules d'obturació amb "adaptació a materials de difícil mecanització + control de precisió d'estanquitat a alta pressió". L'equipament adopta un llit principal integral d'acer fósil d'alta resistència (amb un gruix de paret de 80 mm), que ha passat per una doble relaxació de tensions del tipus "envelliment natural durant 12 mesos + envelliment per vibració durant 72 hores". Combinat amb el disseny d'almofarilles lliscants de tipus caixa i guies de pressió estàtica de quatre punts de suport, la distribució de rigidesa s'optimitza mitjançant anàlisi per elements finits. La rigidesa radial del tall arriba als 38 kN/mm, podent suportar de manera estable la força radial de 22 kN durant el mecanitzat de l'acer crom-molibdè; equipat amb el sistema CNC Fanuc 31i-B5 i control totalment en bucle tancat amb regle de reixeta (resolució 0,01 μm), assoleix una precisió de posicionament de ± 0,008 mm i una precisió de repetició de posicionament de ± 0,005 mm, ajustant-se exactament als requisits de tolerància de nivell H6 de la superfície d'estanquitat de l'obturador. En resposta a l'elevada resistència a altes temperatures i a la fàcil deformació per treball fred de l'acer crom-molibdè, l'equipament disposa d'un eix portaeines amb refrigeració interna d'alta pressió (pressió de refrigeració 1,8 MPa, cabal 45 L/min) i eines de tall CBN (nitrur de bor cúbic) de gra ultrafi (duresa HV3200, resistència al desgast a alta temperatura millorada en un 40 %), combinades amb la tecnologia de "refrigeració assistida per boira d'oli a baixa temperatura" (temperatura de la zona de tall controlada per sota dels 60 °C), suprimint eficaçment el col·lapse de la vora de la fulla i la formació de ferritja.
Escenaris d'ús del client
En termes de innovació tecnològica, l'equip ha assolit un avenç en la "mecanització de precisió de vàlvules d'alta pressió en un sol procés de fixació": integrant un mordac Φ 750 mm hidràulic de quatre mandíbules (força de fixació fins a 100 kN, adequat per a cossos de vàlvula de Φ 200-500 mm), una torreta servo de 8 estacions (temps de canvi d'eina de 1,4 segons) i una unitat radial de perforació i roscatge motoritzada, que permet realitzar en una sola passada el mandrinatge precís de la cambra de la vàlvula (circularitat ≤ 0,006 mm), el tornejat precís de la superfície de segellat mirall de la clapeta (utilitzant el procés de "velocitat lineal constant + avanç microscòpic", velocitat lineal de 80-120 m/min, profunditat de tall de 0,03-0,05 mm, planor ≤ 0,012 mm/100 mm), el tornejat precís de la cara del brancal (planor ≤ 0,018 mm) i la perforació i roscatge de 8-16 forats per a cargols del brancal (precisió posicional ≤ 0,018 mm). 0,08 mm, conforme amb l'estàndard API 602 de simetria dels forats de cargol de la vàlvula). En resposta a la demanda d'un "efecte mirall d'alta precisió" a la superfície de segellat de la clapeta, s'ha adoptat de manera innovadora el "procés de mecanització de precisió progressiva en múltiples passades": la primera passada elimina el 70 % de l'excedent, la segona passada ajusta els errors de forma i posició amb una profunditat de tall de 0,08 mm, i l'última passada aconsegueix el tall mirall amb una profunditat de 0,02 mm. Combinat amb la sonda de mesura en màquina Renishaw (precisió de mesura ± 0,0005 mm), compensa en temps real la deformació tèrmica de la peça, mantenint la rugositat de la superfície de segellat estable a Ra 0,4 μm; per al canvi de diverses especificacions de vàlvules de clapeta (com ara classificació de pressió PN25-PN42), l'equip disposa de 35 jocs de plantilles de paràmetres de procés, reduint el temps de canvi de les 2 hores tradicionals a 18 minuts.
Fixació especial de tres costats per a mecanitzatge de tres vies
Els resultats de la implementació compleixen plenament amb les normes industrials per a vàlvules d'alta pressió: el cicle de processat d'una sola peça s'ha reduït de 50 minuts a 26 minuts, i la capacitat de producció diària ha augmentat de 160 unitats a 280 unitats; l'estabilitat de la coaxialitat entre la cambra de la vàlvula i el brancal és ≤ 0,02 mm, i la planor de la superfície de segellat del tancament és ≤ 0,012 mm/100 mm, complint plenament els requisits de l'API 602 "Compact Steel Gate Valve" i de la GB/T 12234 "Steel Gate Valve with Stud Connected Valve Cover for Petroleum and Natural Gas Industry"; la taxa d'aprovar el test de pressió del producte ha passat de l'88% al 99,2%, i la taxa de fuites s'ha controlat per sota del 0,0008%, complint amb l'estàndard tècnic de "zero fuites" de Shell Coal Chemical; la vida útil de les eines d'acomi de crom-molibdè (F91) s'ha allargat en un 80% (fins a 45-54 peces/galeta), i el cost de les eines de tall per vàlvula individual s'ha reduït a 180 yuans; el mòdul intel·ligent de funcionament i manteniment instal·lat a l'equip pot recollir en temps real la força de tall (precisió ± 0,5%) i la vibració del eix principal (freqüència de mostreig 1 kHz). Combinat amb un model de predicció de desgast d'eines, la taxa d'utilització global de l'equip ha augmentat del 76% al 94%, i el temps d'inactivitat anual s'ha reduït en 400 hores.
El CK525 ha resolt completament el problema del sector de 'processament difícil + alta precisió' en les vàlvules d'acer crom-molibdè a alta pressió. "L'enginyer tècnic de l'empresa va declarar: 'Les nostres vàlvules esglòfines s'han aplicat amb èxit en grans projectes químics del carbó com Baofeng a Ningxia i Tianye al Xinjiang. No només han superat la certificació global de proveïdors de Shell, sinó que també compleixen el requisit estricte de 'funcionament continu durant 8000 hores sense manteniment', cosa que ha establert una barrera tècnica per a nosaltres en el mercat de segments de vàlvules a alta pressió'." Aquest cas confirma que els torns verticals CNC s'han convertit en l'equipament clau per superar els embussos de qualitat i eficiència en el camp de la fabricació de vàlvules a alta pressió mitjançant la integració profunda de 'processament personalitzat de materials de difícil mecanització, control tancat de la precisió d'estanquitat a alta pressió i integració eficient de processos'.
EN
