Nos sectores da industria química do carbón e do transporte por canalizacións de ultra-alta presión, a precisión da superficie de estanquidade da chapa de peche da válvula de compuña de alta presión de acero cromo-molibdeno (A105N, F91) de Φ 200-500 mm (que require planicidade ≤ 0,015 mm/100 mm, rugosidade Ra ≤ 0,6 μm) e a coaxialidade da cámara da válvula e do brida (≤ 0,025 mm) determinan directamente o rendemento de estanquidade á presión — este tipo de válvula debe soportar durante longos períodos unha presión elevada de 42 MPa e unha temperatura de 350 ℃. Se a precisión de mecanizado non cumpre os estándares, provocará que a taxa de fuga do medio (por exemplo, gas de síntese de carbón a olefinas) supere o 0,001 % especificado no estándar API 602, o que pode levar á corrosión do equipo ou a riscos de seguridade. Cando un fabricante nacional de válvulas de alta gama mecaniza este tipo de válvula, encara unha limitación tradicional no proceso: debe pasar por tres etapas: "torneado horizontal para desbaste da cámara da válvula → rectificado vertical para afinado da superficie de estanquidade da compuña → furado con taladradora de brazo oscilante dos orificios dos parafusos da brida". O múltiple agarre provoca que a coaxialidade entre a cámara da válvula e a brida supere os 0,05-0,07 mm, o erro de planicidade da superficie de estanquidade da compuña sexa de 0,03-0,05 mm, e a taxa de aprobación nas probas de presión sexa só do 88 %; o acero cromo-molibdeno (F91) ten alto contido en cromo e alta resistencia a alta temperatura. A taxa de desgaste das ferramentas durante o corte é 2,5 veces superior á do acero ao carbono común. A vida útil das ferramentas de aliaño duro é só de 25-30 pezas/cuchilla, e o custe das ferramentas por válvula supera os 320 iuanes; o ciclo de mecanizado por peza é tan longo como 50 minutos, polo que resulta difícil satisfacer os requisitos de "entrega de curto ciclo" dos proxectos químicos do carbón.
Para superar as dificultades, a empresa introduciu o torno vertical CNC Shenyang Machine Tool CK525 e construíu un sistema de procesamento dedicado para válvulas de comporta con "adaptación a materiais difíciles de mecanizar + control de precisión de sellado a alta presión". O equipo adopta un corpo principal integral de ferro fundido de alta resistencia (con espesor de parede de 80 mm), que pasou por un alivio dobre de tensións de "envellecemento natural durante 12 meses + envellecemento por vibración durante 72 horas". Combinado co deseño de almofadas prismáticas tipo caixa e guías hidrostáticas de soporte en catro puntos, a distribución de rigidez optimízase mediante análise por elementos finitos. A rigidez ao corte radial alcanza os 38 kN/mm, podendo soportar de forma estable a forza radial de 22 kN durante o mecanizado de acero cromo-molibdeno; Equipado co sistema CNC Fanuc 31i-B5 e control totalmente en bucle pechado con regra de rede (resolución 0,01 μm), acadase unha precisión de posicionamento de ± 0,008 mm e unha precisión de repetición de posicionamento de ± 0,005 mm, adaptándose exactamente aos requisitos de tolerancia de nivel H6 da superficie de sellado da comporta. En resposta á alta resistencia a temperaturas elevadas e á facilidade de endurecemento por deformación do acero cromo-molibdeno, o equipo está equipado cun fuso con arrefriamento interno a alta presión (presión de arrefriamento de 1,8 MPa, caudal de 45 L/min) e ferramentas de corte CBN (nitruro cúbico de boro) de grano ultrafino (dureza HV3200, resistencia ao desgaste a alta temperatura mellorada nun 40 %), combinadas coa tecnoloxía de "arrefriamento asistido por néboa de aceite a baixa temperatura" (temperatura na zona de corte controlada por debaixo dos 60 °C), suprimindo eficazmente o colapso da aresta da ferramenta e a formación de virutas.
Escenarios de uso do cliente
En canto á innovación tecnolóxica, o equipo conseguiu un avance no "mecanizado de precisión de válvulas de compuerta de alta presión nun só proceso de suxeición": integrando un plato hidráulico de catro mordazas Φ 750 mm (forza de suxección de ata 100 kN, adecuado para corpos de válvula de Φ 200-500 mm), unha torreta servo de 8 postos (tempo de cambio de ferramenta de 1,4 segundos) e unha unidade radial de fresa e roscado motorizada, que pode completar en un só paso o mandrinado preciso da cámara da válvula (cilindricidade ≤ 0,006 mm), o torneado preciso da superficie de sellado espello da compuerta (usando o proceso "velocidade de liña constante + alimentación micro", velocidade de liña de 80-120 m/min, profundidade de corte de 0,03-0,05 mm, planicidade ≤ 0,012 mm/100 mm), o torneado preciso da cara frontal da brida (planicidade ≤ 0,018 mm) e o fresa e roscado de 8-16 furados para parafusos da brida (precisión posicional ≤ 0,018 mm). 0,08 mm, conforme co estándar API 602 de simetría dos furados para parafusos das válvulas). En resposta á demanda dun "efecto espello de alta precisión" na superficie de sellado da compuerta, adoptamos inovadoramente o "proceso de mecanizado de precisión progresivo en múltiples pasadas": na primeira pasada elimína-se o 70 % do exceso de material, na segunda pasada axústase o erro de forma e posición cunha profundidade de corte de 0,08 mm, e na última pasada realízase o corte en espello cunha profundidade de corte de 0,02 mm. Combinado co probador de medición en máquina Renishaw (precisión de medición ± 0,0005 mm), compénsase en tempo real a deformación térmica da peza, logrando que a rugosidade da superficie de sellado sexa estable en Ra 0,4 μm; para a substitución de válvulas de compuerta de múltiples especificacións (por exemplo, clasificación de presión PN25-PN42), o equipo está equipado con 35 conxuntos de modelos de parámetros de proceso, reducindo o tempo de troca das tradicionais 2 horas a 18 minutos.
Fixación especial de tres lados para mecanizado triplo
Os resultados da implementación cumpren estritamente cos estándares do sector para válvulas de alta presión: o ciclo de procesamento por peza foi reducido de 50 minutos a 26 minutos, e a capacidade diaria de produción aumentou de 160 unidades a 280 unidades; A estabilidade da coaxialidade entre a cámara da válvula e o brida é ≤ 0,02 mm, e a planicidade da superficie de sellado do obturador é ≤ 0,012 mm/100 mm, cumprindo plenamente os requisitos da norma API 602 "Compact Steel Gate Valve" e da GB/T 12234 "Steel Gate Valve with Stud Connected Valve Cover for Petroleum and Natural Gas Industry"; A taxa de aprobación no ensaio de presión do produto aumentou do 88% ao 99,2%, e a taxa de fuga foi controlada por debaixo do 0,0008%, satisfacendo o estándar técnico de "cero fugas" de Shell Coal Chemical; A vida útil das ferramentas de mecanizado de acero cromo-molibdeno (F91) incrementouse nun 80% (ata 45-54 pezas/lámela), e o custo das ferramentas de corte por válvula reduciuse a 180 yuan; O módulo intelixente de operación e mantemento instalado no equipo pode recoller en tempo real a forza de corte (precisión ± 0,5%) e a vibración do fuso (frecuencia de mostraxe 1 kHz). Combinado cun modelo de predición de desgaste de ferramentas, a taxa de utilización global do equipo aumentou do 76% ao 94%, e o tempo de inactividade anual reduciuse en 400 horas.
O CK525 resolveu completamente o problema do sector de 'dificultade de procesamento + alta precisión' para válvulas de compoñente de aceiro cromo-molibdeno de alta presión. "O director técnico da empresa afirmou: 'As nosas válvulas de compoñente foron aplicadas con éxito en grandes proxectos químicos do carbón como Baofeng en Ningxia e Tianye en Xinjiang. Non só superaron a certificación global de fornecedor da Shell, senón que tamén cumpren o rigoroso requisito de 'funcionamento continuo durante 8000 horas sen mantemento', o que estableceu unha barrera técnica para nós no mercado de segmento de válvulas de alta presión'." Este caso confirma que os torno verticais CNC se converteron no equipo clave para superar os estranxeiramentos de calidade e eficiencia no campo da fabricación de válvulas de alta presión mediante a profunda integración de 'procesamento personalizado de materiais difíciles de mecanizar, control pechado da precisión de estanquidade de alta presión e integración eficiente de procesos'.
EN
