Na področjih premogove kemične industrije in transporta z ultra visokim tlakom v cevovodih natančnost tesnilne površine plošče Φ 200-500 mm visokotlačnega zapornega ventila iz krom-molibdenske jeklene zlitine (A105N, F91) (zahtevana ravnost ≤ 0,015 mm/100 mm, hrapavost Ra ≤ 0,6 μm) ter koaksialnost komore ventila in flanca (≤ 0,025 mm) neposredno določata tesnilne zmogljivosti pri visokem tlaku – ta vrsta ventila mora dolgo časa prenašati visok tlak 42 MPa in visoko temperaturo 350 °C. Če obdelovalna natančnost ne ustreza standardom, bo stopnja puščanja medija (npr. sintezni plin iz premoga za proizvodnjo olefinov) presegla dovoljeno mejo 0,001 %, predpisano v standardu API 602, kar lahko povzroči korozijo opreme ali varnostne nevarnosti. Ko domači proizvajalec visokokakovostnih ventilov obdela to vrsto zapornih ventilov, se sooča s tradicionalnim procesnim zamaikanjem: potrebuje tri postopke – »predelava komore ventila na vodoravnem strugu → natančno brušenje tesnilne površine plošče na navpičnem brusilniku → vrtanje vijakovnih lukenj na flancu na rokantskem vrtalnem stroju«. Večkratno napenjanje povzroči, da koaksialnost med komoro ventila in flancem preseže 0,05–0,07 mm, napaka pri ravnosti tesnilne površine plošče znaša 0,03–0,05 mm, stopnja uspešnosti tlačnega preskusa pa je le 88 %. Krom-molibdenska jeklena zlitina (F91) ima visoko vsebino kroma in visoko trdnost pri visoki temperaturi. Stopnja obrabe orodja med rezanjem je 2,5-krat višja kot pri običajnem ogljikovem jeklu. Življenjska doba tvrdih kovinskih orodij znaša le 25–30 kosov/orodje, strošek orodij na posamezen ventil pa presega 320 juanov. Čas obdelave enega samega dela traja celo 50 minut, kar otežuje izpolnjevanje zahteve »hitrega cikla dobave« v projektih premogove kemične industrije.
Za premostitev težav je podjetje uvedlo vodoravno CNC tokarno Shenyang Machine Tool CK525 in zgradilo namenski obdelovalni sistem za zaporne ventile z »prilagoditvijo težko obdelovanim materialom + natančnim nadzorom tesnjenja pri visokem tlaku«. Oprema ima integralno posteljo iz visoko trdnostnega litega železa (z debelino stene litja 80 mm), ki je bila izpostavljena dvojnemu odpravljanju napetosti z »naravnim staranjem 12 mesecev + vibracijskim staranjem 72 ur«. V kombinaciji z zasnovanimi škatlastimi drsnimi jastki in statičnimi vodili s četveropointno podporo se togostna porazdelitev optimizira s pomočjo analize končnih elementov. Radialna togost pri rezkanju znaša 38 kN/mm, kar omogoča stabilno prenašanje radialne sile 22 kN med rezkanjem krom-molibdenske jekla; opremljena z CNC sistemom Fanuc 31i-B5 in popolnoma zaprtim krmilnim sistemom mrežaste ravne (ločljivost 0,01 μm) doseže točnost pozicioniranja ± 0,008 mm in ponovljivo točnost pozicioniranja ± 0,005 mm, kar natančno ustreza tolerance H6 za tesnilno površino klape. V odziv na visoko trdnost pri visoki temperaturi in enostavno naklepno utrditev krom-molibdenskega jekla je oprema opremljena z vretenom z notranjim visokotlačnim hlajenjem (tlak hlajenja 1,8 MPa, pretok 45 L/min) ter ultrafine zrnatimi CBN orodji iz kubičnega boron nitrvida (trdota HV3200, odpornost proti obrabi pri visoki temperaturi povečana za 40 %), v kombinaciji s tehnologijo »hladnega oljnega meglenega asistiranega hlajenja« (temperatura v rezni coni nadzorovana pod 60 °C), kar učinkovito zmanjšuje drobljenje roba orodja in nastanek ostruškov.
Uporabniški scenariji strank
Kar zadeva tehnološke inovacije, je oprema dosegla preboj pri »natančnem obdelovanju visokotlačnih zaklopk v enem samem napenjanju«: integracija hidravličnega štirijojnega napenjalnega okretnika Φ 750 mm (napenjalna sila do 100 kN, primerno za ohišja ventilov Φ 200–500 mm), osmestanijskega orodjnega revolverja s servopogonom (čas menjave orodja 1,4 sekunde) ter radialne motorizirane enote za vrtanje in navijanje navojev omogoča hkratno natančno vrtanje komore ventila (valjastost ≤ 0,006 mm), natančno obdelavo zrcalne površine tesnilne ploskve zaklopkove plošče (z uporabo procesa »konstantna obodna hitrost + mikro pospeševanje«, obodna hitrost 80–120 m/min, globina rezanja 0,03–0,05 mm, ravnost ≤ 0,012 mm/100 mm), natančno obdelavo obraščenega roba flanca (ravnost ≤ 0,018 mm) ter vrtanje in navijanje 8–16 flančnih vijakovih lukenj (položajna natančnost ≤ 0,018 mm). 0,08 mm, skladno s standardom API 602 za simetrijo lukenj za vijake na ventilu). V odziv na zahtevo po »visoki natančnosti in učinku zrcala« na tesnilni površini zaklopkove plošče smo inovativno uvedli »večprehodni postopno točni postopek obdelave«: prvi prehod odstrani 70 % viška materiala, drugi prehod izravnava oblikovne in položajne napake z globino rezanja 0,08 mm, zadnji prehod pa doseže zrcalni rez z globino rezanja 0,02 mm. V kombinaciji z merilnim dotikalom Renishaw za meritve med obdelavo (merilna natančnost ± 0,0005 mm) se v realnem času kompenzira toplotna deformacija obdelovanca, kar zagotavlja stabilno hrapavost tesnilne površine na Ra 0,4 μm; za zamenjavo zaklopk različnih specifikacij (npr. tlak PN25–PN42) oprema vsebuje 35 naborov procesnih parametrov, kar zmanjša čas zamenjave s tradicionalnih 2 ur na 18 minut.
Tristranska posebna naprava za obdelavo na tri načine
Rezultati implementacije popolnoma ustrezajo industrijskim standardom za visokotlačne ventile: cikel obdelave v enem kosu se je skrčil s 50 minut na 26 minut, dnevna proizvodna zmogljivost pa se je povečala s 160 enot na 280 enot; koaksialnost med komoro ventila in flanco je stabilna do ≤ 0,02 mm, ravnost tesnilne površine zapora pa je ≤ 0,012 mm/100 mm, kar popolnoma ustreza zahtevam standarda API 602 »Kompaktni jekleni zapor« in GB/T 12234 »Jekleni zapor z vijaki povezan pokrov za naftno in plinsko industrijo«; stopnja uspešnosti tlačnega preizkusa izdelkov se je povečala z 88 % na 99,2 %, stopnja uhajanja pa je bila zmanjšana pod 0,0008 %, kar ustreza tehničnemu standardu Shell Coal Chemical za »ničelno uhajanje«; življenjska doba orodij iz krom-molibdanskega jekla (F91) se je podaljšala za 80 % (do 45–54 kosov/nož), stroški rezanja orodij na posamezen ventil pa so se zmanjšali na 180 juanov; pametni modul za obratovanje in vzdrževanje, vgrajen v opremo, omogoča pravočasno zbiranje rezalne sile (natančnost ± 0,5 %) in vibracij glavnega vretena (frekvenca vzorčenja 1 kHz). V kombinaciji s modelom napovedi obrabe orodja se je celotna izkoristitev opreme povečala s 76 % na 94 %, letni čas mirovanja pa se je zmanjšal za 400 ur.
CK525 je v celoti rešil težavo v industriji »težko obdelovanje+visoka natančnost« pri visokotlačnih armaturah iz krom-molibdanske jeklene zlitine. »Tehnični direktor podjetja je povedal: »Naše armature so bile uspešno uporabljene v velikih projektih premoga in kemije, kot sta Baofeng v Ningxiju in Tianye v Xinjiangu. Uspešno smo opravili certifikacijo dobavitelja za Shell na globalni ravni in hkrati izpolnili strogo zahtevo »8000 ur neprekinjenega obratovanja brez vzdrževanja«, kar nam je ustvarilo tehnično oviro na trgu visokotlačnih armatur.« Ta primer potrjuje, da so CNC navpični stružni stroji postali jedrsko opremo za preboj kakovosti in učinkovitosti pri izdelavi visokotlačnih armatur prek globoke integracije »prilagojene obdelave težko obdelovanih materialov, zaprtega krmiljenja tesnosti pri visokem tlaku in učinkovite integracije procesov«.
EN
