V oblastech uhelného chemického průmyslu a dopravy vysokotlakými potrubími přesně určuje těsnicí plocha uzávěru s průměrem Φ 200-500 mm z chrom-molybdenové oceli (A105N, F91) u vysokotlakého uzavíracího ventilu (vyžadující rovinnost ≤ 0,015 mm/100 mm, drsnost Ra ≤ 0,6 μm) a souosost komory ventilu a příruby (≤ 0,025 mm) těsnostní výkon za provozního tlaku – tento typ ventilu musí dlouhodobě odolávat tlaku 42 MPa a teplotě 350 °C. Pokud přesnost opracování nesplňuje normu, dojde k tomu, že míra úniku média (např. syntetického plynu z procesu přeměny uhlí na olefiny) překročí povolených 0,001 % podle normy API 602, což může vést ke korozi zařízení nebo bezpečnostním rizikům. Při výrobě tohoto typu uzavíracích ventilů čelí domácí výrobce vysoce kvalitních armatur tradičnímu technologickému úzkému hrdlu: musí projít třemi operacemi – „hrubování komory ventilu na soustruhu → dokončovací broušení těsnicí plochy uzávěru na svislé brusce → vrtání šroubovacích otvorů příruby na vrtačce s kýlovým ramenem“. Opakované upínání způsobuje, že souosost mezi komorou ventilu a přírubou překračuje 0,05–0,07 mm, chyba rovinnosti těsnicí plochy uzávěru je 0,03–0,05 mm a úspěšnost tlakové zkoušky výrobků dosahuje pouze 88 %. Chrom-molybdenová ocel (F91) má vysoký obsah chromu a vysokou pevnost za zvýšené teploty. Rychlost opotřebení nástroje při obrábění je 2,5krát vyšší než u běžné uhlíkové oceli. Životnost tvrdokovových nástrojů je pouze 25–30 ks/nůž a náklady na nástroje na jeden ventil přesahují 320 jüanů. Doba opracování jednoho dílu je až 50 minut, což ztěžuje splnění požadavku „dodání v krátkém cyklu“ u projektů v uhelném chemickém průmyslu.
Pro překonání obtíží společnost zavedla svislý soustruh se CNC systémem Shenyang Machine Tool CK525 a vybudovala specializovaný obráběcí systém pro uzavírací ventily s „adaptací obtížně obrobitelných materiálů + řízením přesnosti těsnění za vysokého tlaku“. Zařízení využívá celou litinovou ložnou konstrukci vysoké pevnosti (tloušťka stěny odlitku 80 mm), která prošla dvojitým odlehčením pnutí metodami „přirozené stárnutí po dobu 12 měsíců + vibrační stárnutí po dobu 72 hodin“. V kombinaci s konstrukcí kluzného polštáře v krabicovém tvaru a čtyřbodovým statickým kluzným vedením je tuhost rovnoměrně optimalizována pomocí metody konečných prvků. Radiální tuhost při řezání dosahuje 38 kN/mm, což umožňuje stabilně odolávat radiální síle 22 kN během obrábění chrom-molybdenové oceli. Zařízení je vybaveno CNC systémem Fanuc 31i-B5 a úplně uzavřenou smyčkou řízení pomocí měřicího mřížkového pravítka (rozlišení 0,01 μm), čímž dosahuje přesnosti polohování ± 0,008 mm a opakovatelné přesnosti polohování ± 0,005 mm, což přesně odpovídá tolerancím třídy H6 u těsnicí plochy kuželky. V reakci na vysokou pevnost při zvýšené teplotě a snadnou tvárnou zkřehlost chrom-molybdenové oceli je zařízení vybaveno vysokotlakým vnitřním chlazením vřetena (chlací tlak 1,8 MPa, průtok 45 L/min) a nástroji z ultrajemnozrnného CBN (kubický borid dusíku, tvrdost HV3200, odolnost proti opotřebení za vysoké teploty zlepšena o 40 %) v kombinaci s technologií „chlazení nízkoteplotní olejovou mlhou“ (teplota řezné zóny pod 60 °C), čímž efektivně potlačuje poškozování břitu nástroje a tvorbu třísek.
Scénáře použití zákazníkem
Z hlediska technologických inovací dosáhlo zařízení průlomu v oblasti „přesného obrábění vysokotlakých uzavíracích ventilů v jedné upínací operaci": integrací čtyřčelisťové hydraulické upínací desky Φ 750 mm (upínací síla až 100 kN, vhodná pro těla ventilů o průměru Φ 200–500 mm), osmistaničního servonástrojového revolverového vřetena (čas výměny nástroje 1,4 sekundy) a radiálního výkonového vrtacího a závitořezného modulu, který umožňuje jednorázové provedení přesného vyvrtávání komory ventilu (válcovitost ≤ 0,006 mm), přesného broušení těsnicí plochy zrcadlového povrchu uzavírací destičky (použitím procesu „konstantní řezná rychlost + mikro posuv“, řezná rychlost 80–120 m/min, hloubka řezu 0,03–0,05 mm, rovinnost ≤ 0,012 mm/100 mm), přesného soustružení přírubového čela (rovinnost ≤ 0,018 mm) a vrtání a závitování 8–16 přírubových šroubových otvorů (polohová přesnost ≤ 0,018 mm). 0,08 mm, v souladu s normou API 602 pro symetrii šroubovacích otvorů u ventilů). V reakci na požadavek na „vysokou přesnost se zrcadlovým efektem“ na těsnicí ploše uzavírací destičky jsme inovativně zavedli „víceprůchodový postupný proces přesného obrábění“: první průchod odstraní 70 % nadbytečného materiálu, druhý průchod eliminuje chyby tvaru a polohy s hloubkou řezu 0,08 mm, poslední průchod pak dosahuje zrcadlového obrábění s hloubkou řezu 0,02 mm. V kombinaci s měřicím dotykovým snímačem Renishaw přímo na stroji (měřicí přesnost ± 0,0005 mm) dochází k reálnému kompenzování tepelné deformace obrobku, čímž se drsnost těsnicí plochy stabilizuje na hodnotě Ra 0,4 μm; pro výměnu uzavíracích ventilů více typů (např. tlakové třídy PN25–PN42) je zařízení vybaveno 35 sadami šablon technologických parametrů, čímž se doba výměny snižuje z tradičních 2 hodin na 18 minut.
Třístranné speciální přípravek pro třístranné obrábění
Výsledky implementace plně splňují průmyslové normy pro vysokotlaké ventily: jednotlivý výrobní cyklus byl zkrácen z 50 minut na 26 minut a denní výrobní kapacita byla zvýšena z 160 kusů na 280 kusů; stabilita souososti mezi tělesem ventilu a přírubou je ≤ 0,02 mm a rovinnost těsnicí plochy uzávěru je ≤ 0,012 mm/100 mm, což plně splňuje požadavky standardu API 602 „Kompaktní ocelový uzavírací ventil“ a GB/T 12234 „Ocelový uzavírací ventil s přírubou připojenou šrouby pro ropný a plynářský průmysl“; podíl výrobků úspěšně prošlých tlakovou zkouškou stoupl z 88 % na 99,2 % a únikovost byla snížena pod 0,0008 %, čímž jsou splněny technické požadavky Shell Coal Chemical na „nulové úniky“; životnost nástrojů pro obrábění chrom-molybdenové oceli (F91) se prodloužila o 80 % (až na 45–54 kusů/nožová destička) a náklady na řezné nástroje na jeden ventil byly sníženy na 180 jüanů; inteligentní modul pro provoz a údržbu vybavený na zařízení umožňuje reálný sběr dat o řezném úsilí (přesnost ± 0,5 %) a vibracích vřetena (vzorkovací frekvence 1 kHz). V kombinaci s modelem predikce opotřebení nástroje došlo ke zvýšení celkového využití zařízení z 76 % na 94 % a roční odstávky byly sníženy o 400 hodin.
CK525 úplně vyřešil průmyslový problém „obtížné zpracování+vysoká přesnost“ u vysokotlakých uzavíracích ventilů z chrom-molybdenové oceli. Technický ředitel společnosti uvedl: „Naše uzavírací ventily byly úspěšně nasazeny v rozsáhlých projektech uhlochemie, jako jsou Baofeng v Ningxiu a Tianye v Sin-ťiang. Nejenže prošly certifikací globálního dodavatele Shell, ale splňují i přísný požadavek na ‚8000 hodin nepřetržitého provozu bez údržby‘, čímž nám vytvářejí technologickou bariéru na trhu segmentu vysokotlakých ventilů.“ Tento případ potvrzuje, že CNC svislé soustruhy se staly klíčovým zařízením pro překonání kvalitativních a efektivitních zácp ve výrobě vysokotlakých ventilů prostřednictvím hluboké integrace ‚přizpůsobeného zpracování obtížně obrobitelných materiálů, uzavřené regulace těsnosti vysokého tlaku a efektivní integrace procesů‘.
EN
