השקיה בחול עם אימפלר פנימי צר

איור 2-40 הוא יציקת אימפלר בעלת מראה פשוט, אך בעלת ארבע צלעות מעוקלות בפנים ונתיב זרימה צר.

בתהליך המקורי, לאחר ציפוי שתי שכבות, נשפך חול זירקוניום בעובי 120 רשת לתוך מעבר הזרימה כדי לגרום לחול הזירקוניום למלא את כל החלל הפנימי של מעבר הזרימה, ולאחר מכן נאטם הפה העגול החיצוני בבוץ עקשן, ולאחר מכן המשיך ליצור קרום.

בתהליך הנוכחי, חול יציקה חום מיוחד בעובי 90 ~ 120 רשת משמש במקום חול זירקוניום, וגם חול נשפך לתוך מעבר הזרימה כדי שהחול המיוחד ימלא את כל החלל הפנימי של מעבר הזרימה. הפעולות הבאות זהות לאלו שלעיל. במהלך היציקה, לא התרחשו סדקים במעטפת התבנית, נפיחות במעטפת ודליפת פלדה, ואיכות החלל הפנימי של היציקה נותרה תקינה.

איור 2-40 תרשים סכמטי של האימפלר

בקרת תהליכים של ייצור יציקות טורבינות

המאפיינים המבניים של יציקות טורבינה הם שיש הבדל גדול בין עובי דופן הקליפה לעובי דופן הלהב. הלהבים לא רק רבים במספרם ועובי הדופן דקים, אלא גם מחוברים יחד בטבעות חצי-לאומיות. לכן, יציקת טורבינה היא קשה מאוד. בתהליך ייצור ניסויי של טורבינה, על ידי חיזוק השליטה בפרטי התהליך, בתנאים של התכה ללא ואקום ויציקה ללא ואקום, איכות יציקות הייצור עומדת בדרישות הלקוחות.

למעטפת הטורבינה 21 להבים מעוקלים בעובי של 1 מ"מ. בפרט, טבעת חצי עגולה מחוברת ללהב. עובי הדופן של הטבעת החצי עגולה הוא 1.6 מ"מ, הקוטר החיצוני של המעטפת הוא 270 מ"מ, הקוטר הפנימי של הטבעת הוא 230 מ"מ, והגובה הוא 62 מ"מ. משקל יחיד של יציקה הוא 2.3 ק"ג.

איור 2-41 טורבינה מוטבעת ומרותכת

איור 2-42 מצב מקומי של להבים מוטבעים ומרותכים

איור 2-41 מציג את הטורבינה המוטבעת והמרותכת, ואיור 2-42 מציג את המצב החלקי של הלהבים המוטבעים והמרותכים. מעטפת הטורבינה עשויה מפלדת 4 מ"מ, המוטבעת ומרותכת. להבי הטורבינה עשויים מפלטות פלדה דקות בעובי 1 מ"מ המוטבעות ומרותכות לחלל הפנימי של המארז. הטבעת החצי-מעגלית היא גם חלק הטבעה, המולחם ל-21 להבים. ברור ששיטת ריתוך הרכבת רכיבי ההטבעה לא רק כרוכה בעומס עבודה גדול, מחזור ייצור ארוך ויעילות נמוכה, אלא גם אינה יכולה לעמוד בדרישות ביצועי תכנון הטורבינה ופרמטרי העבודה. לכן, נדרש לשנות את שיטת ייצור הטורבינה ליציקת השקעה.

שליטה על פרטי התהליך

עיצוב מסוג לחץ.

מנקודת מבט של מידול טורבינות, הקשיים ביציקת השקעה מתמקדים בחלל הפנימי, והלהב המעוקל מחובר לטבעת חצי מעגלית. לחיצה על תבנית השעווה בו זמנית בעייתית, לכן יש להכין שתי תבניות לחץ בנפרד, וללחוץ שתי תבניות שעווה ולאחר מכן לשלב אותן. ראה איור 2-43 עד איור 2-45.

2-43 פרופיל תלת-ממדי של אנסטומוזה של להב וחצי טבעת
איור 2-44 תרשים תלת-ממדי של מצב הלהב בחלל הפנימי של המארז
איור 2-45 תרשים תלת-ממדי של מיקום הטבעת המוטמעת בלהב

הכנת עובש

הגדירו שלושה שלבים של סינון שעווה. תבניות בטמפרטורה נמוכה עוברות הסרת שעווה במים חמים, ונוזל השעווה מסונן בפעם הראשונה לפני שהוא זורם ממיכל הסרת השעווה למיכל הטיפול. לאחר הטיפול בחומצה, תמיסת השעווה מסוננת בפעם השנייה לפני שהיא מוזרמת לדלי המשקעים הנייח. סננו את תמיסת השעווה בפעם השלישית לפני שמזיגים אותה לתבנית.
הוסף תהליך הקצעת שעווה. באמצעות מטיל יציקה, גליל בקוטר 450 מ"מ ואורך 800 מ"מ, המונח על מכונת הקצעת שעווה לעיבוד לחתיכות דקות של שעווה. ערבוב משחת השעווה מהיר, אחיד ועדין, ואין חלקיקים במשחת השעווה.
קירור תבנית השעווה. יש לשלוט בקפדנות על טמפרטורת חדר היציקה כך שתהיה נמוכה מ-25 מעלות צלזיוס. לאחר הוצאת תבנית השעווה הכוללת את הלהב והטבעת מתבנית הלחץ, אין להכניס אותה למים לקירור. יש לאחסן את תבנית השעווה בזוגות על הפלטה, ואין לערום את תבנית השעווה.
תפירת תבנית שעווה. תהליך הריתוך המסורתי עם פרוכרום נטוש ושעווה מלוכדת מאומצת, כפי שמוצג באיור 2-46 ובאיור 2-47. טמפרטורת החימום של שעוות הדבקה היא בדרך כלל 60 מעלות צלזיוס, שבה נוזל שעוות הדבקה צפוף יותר, ועיגול של "הצטברות שעווה" מופיע לעתים קרובות על פני השטח המלוכדים בעת הדבקת תבנית השעווה. לכן, טמפרטורת החימום הועלתה ל-70 מעלות צלזיוס, ותבנית השעווה הטבעתית החצי-מעגלית טבלה בתמיסת השעווה הדביקה למשך פחות משתי שניות. לאחר הדבקת השעווה, תמיסת השעווה לא הודבקה מיד. תמיסת השעווה חולקה באופן שווה בעזרת שורת מברשות, ותמיסת השעווה נעצרה למשך 2-5 שניות. לאחר מכן, הניחו בצורה חלקה את תבנית השעווה הטבעתית החצי-מעגלית בתבנית השעווה של הלהב, כפי שמוצג באיור 7-2.

איור 2-46 תבנית שעווה ללהב
איור 2-47 תבנית שעווה טבעתית חצי עגולה
איור 2-48 תבנית שעווה מודבקת

תכנון מערכת שערים.

תכנית התכנון של מערכת הזנת המזיגה הראשונה היא שימוש במזיגה כדורית ובמזיגה צנטריפוגלית, בהתאם לרדיוס המזיגה, כפי שמוצג באיור 2-49 ובאיור 2-50. מטרת הצבת שלושה צינורות הזנה עבים על המזיגה הכדורית היא להקל על פריקת השעווה, פליטתה, הזנת הקליפה ולשפר את קשיחות הקליפה של המודול.

איור 2-49 ראש חיתוך כדורי
איור 2-50 שלושה פסי פליטה על ראש התבנית הכדורית

סכימת התכנון של מערכת הזנת המזיגה השנייה, צינור יציקה כדורי עם ארבעה רצים פנימיים בצינורות מזיגה צנטריפוגליים, מוצגת באיור 2-51.

איור 2-51 חיבור הרץ לחצי הטבעת
איור 2-52 מסלול פנימי משולב

תוכנית התכנון השלישית של מערכת הזנת המזיגה מאמצת צינור פנימי משולב. גוף הצינור הפנימי כולו ממוקם בחלק העליון של בית הטורבינה, והחלק העליון מורכב מ-5 תעלות פלדה נוזלית. החלק העליון דומה לתעלת השטיפה האופקית, אשר עשויה למעגל כולל תוך התחשבות במאפייני המזיגה הצנטריפוגלית.

על מנת להבטיח מילוי מלא של הטבעת החצי-מעגלית בחלל הפנימי של הטורבינה, נוצר מצב מילוי המשלב פנים וחוץ. תעלת שטיפה ישירה נמשכת ממרכז הקצה התחתון של המסלול הצולב המעגלי, ושער פנימי בעל ארבע שיניים מאומץ כדי להתחבר לדופן הפנימית של החור העובר בקוטר 74 מ"מ, כפי שמוצג באיור 2-53.

איור 2-53 רץ פנימי בעל ארבע שיניים

תהליך יצירת מעטפת

תהליך הבדיקה.

השכבה הראשונה: יש למרוח אבקת בורי למשך 35 שניות, לפזר חול בורי בעובי 80-100 רשת, לייבש במשך 10 שעות, טמפרטורת תא הייבוש 23°C, לחות יחסית 65%.

שכבה שנייה: יש למרוח אבקת בורי 22s, לפזר חול בורי בעובי 60-80 רשת, לייבש במשך 12 שעות, טמפרטורת תא הייבוש 23°C, לחות יחסית 65%.

השכבה השלישית: יש למרוח אבקת בורי למשך 15 שניות, לפזר חול בורי בעובי 60-80 רשת, לייבש למשך 12 שעות, לייבוש בטמפרטורת חדר 23°C, לחות יחסית 50%, לנשוף באוויר, לקשור חוט.

שכבה רביעית: יש למרוח אבקת בורי למשך 14 שניות, לפזר חול בורי בעובי 30-60 רשת, לייבש למשך 12 שעות, לייבוש בטמפרטורת חדר 23°C, לחות יחסית 50%, ולנשוף.

השכבות החמישית והשישית: יש למרוח אבקת בורי למשך 14 שעות, לפזר חול בורי בעובי 16-30 רשת, לייבש למשך 12 שעות, לייבוש בטמפרטורת חדר 23℃, שלב: לחות 50%, לנשוף.

שכבת איטום: יש למרוח את תרחיף מו שוי למשך 14 שניות, לייבש למשך 16 שעות, לייבוש בטמפרטורת חדר 23°C, לחות יחסית 50%, ולנשוף.

תהליך הייצור הנוכחי

על מנת להקל על ניקוי החול, השכבות הראשונה והשנייה נותרות ללא שינוי. לפני ציפוי השכבה השלישית, חלל הלהב ממולא בחול (mullite 60~80 mesh) ובחול סגור (תערובת mulite ואבקת mulite מעורבבים לתוך הבוץ ונחסמים), ולאחר מכן מצופים בשכבות השלישית, הרביעית והחמישית ובשכבת האיטום. לאחר היציקה, קושי הניקוי משתפר משמעותית.

הסרת שעווה של מודולים

לאחר הסרת השעווה, הוציאו את הקליפה, שטפו אותה מיד במים רותחים פעמיים, והסירו היטב את השעווה והפסולת שנותרו בקליפה.

שתי צליות של קליפת התבנית

קלייה מוקדמת: קליפת הצלב נצלית מוקדמת בתנור אפייה בטמפרטורה של 950 מעלות צלזיוס. לאחר קירור קליפת התבנית שעברה תהליך של חימום, מנוקה את החלל הפנימי של קליפת התבנית במים.
צליית אריזה: צליית אריזה פירושה שהמעטפת הקלויה מראש מוכנסת לקופסת ברזל עגולה, הממולאת בחול גס, ומושחתת את פני החול בשכבה דקה של סיליקה סול. המטרה היא לגרום למעטפת התבנית להתחמם באופן שווה ולהבטיח עלייה בטמפרטורת היציקה של מעטפת התבנית, על מנת להקל על היציקה הצנטריפוגלית.
טמפרטורת צלייה וזמן החזקה. טמפרטורת הצלייה של מעטפת התבנית נקבעת על 1100 ~ 1150 מעלות צלזיוס, טמפרטורת הבידוד של מעטפת התבנית היא 1100 ~ 1150 מעלות צלזיוס, וזמן הבידוד של מעטפת התבנית הוא ≥30 דקות.

התכה ומזיגה

צנטריפוגה תוצרת בית

נוהל הייצור הניסיוני הוכיח כי על הטורבינה לאמץ יציקה צנטריפוגלית כדי לעמוד בדרישת המילוי המלא. ראה איור 2-55 עבור צנטריפוגה מהירות מתכווננת תוצרת בית.

איור 2-54 לקראת יציקה לאחר קליית אריזה
איור 2-55 צנטריפוגה מתכווננת תוצרת בית

טמפרטורת התכה וטמפרטורת יציקה

אימוץ תנור בעל עוצמה גבוהה להמסת המטען, המתן עד שכל המטען יימס, עלייה בטמפרטורה ל-1560~1570℃, הוספת חלק מסה שחומם מראש של 0.20% פרומנג-מנגן וחלק מסה של 0.10% פרוסיליקון כחומר טרום-חמצון, הסרת הסיגים, כיסוי הסיגים, הסרת הסיגים, הוספת חלק מסה של 0.03% אלומיניום טהור להסרת חמצון, פלדה נוזלית סדטה, הסרת סיגים. הטורבינה עשויה ZG310-570, וטמפרטורת יציאת הפלדה היא בדרך כלל 1570~1590°C. בהתחשב במילוי מלא של הטורבינה, טמפרטורת יציאת הפלדה עולה ל-1610~1620°C.

מהירות מזיגה ומהירות צנטריפוגה

לפי נוסחת הכוח הצנטריפוגלי F'=0.112Rr(n/100)² ומקדם הכבידה G=0.112(n/100)²R, באמצעות חישוב ותרגול ייצור, מהירות הצנטריפוגה נקבעת ל-293 סל"ד, וזמן המזיגה נשלט על 5~8 שניות. כאשר הפלדה המותכת נמזגת קרוב לצוואר הפיה, הסיבוב נעצר מיד.

מצקת יציקה ואפייה של מצקת יציקה

מצקת קטנה ליציקת קומקום תה במשקל 10 ק"ג מיוצרת ומיובשת באופן טבעי במשך יותר מיום אחד לאחר בניית מצקת היציקה. יש לאפות את מצקת היציקה מראש במקביל לקלייה מוקדמת של מעטפת התבנית. על מנת למזער את הירידה בטמפרטורת המזיגה של הפלדה המותכת, יש להחזיר את הפלדה המותכת לתנור מיד לאחר המזיגה לשקית מעטפת התה. לאחר שפיכת הפלדה המותכת לשקית קומקום התה בפעם השנייה, יש למזוג את הפלדה המותכת מיד. ראה איור 1-2 עבור שקית קומקום התה.

איור 2-56 שקית קומקום תה אפויה של 10 ק"ג

בקרה קפדנית: יוצקים סט אחד של קליפות סוג בסיר אחד.

בקרה קפדנית: אם יש שאריות פלדה נוזלית במצקת, יש למזוג אותה בחזרה לתנור.

המטרה היא להקל על פריקת שעווה, פליטה, הזנת קליפה ולשפר את קשיחות הקליפה של המודול.

חלוקת עבודה ותיאום ברורים

קלייה, התכה ויציקה הם התהליכים המרכזיים לייצור טורבינות. בייצור באתר, מושם דגש על פיקוד מאוחד, שיתוף פעולה הדוק ותפעול שיתופי, בנוסף לעמידה קפדנית בתקנות התהליך.

שימור חום וקירור למניעת סדקים.

יש להגביל בקפדנות את זמן הפריצה, כך שהיציקה תצא היטב מקופסת הברזל (אם החורף יעכב את זמן הפריצה), להמשיך להתקרר באופן טבעי בטמפרטורת החדר, עד שהיד נוגעת במעטפת התבנית מבלי שתרגיש חם, כדי לנער את הקליפה, על מנת למנוע ביעילות סדקים במהלך הקירור כולו.

אין לקרר את המוצר במים במהלך התהליך.

ניקיון מתורבת ותפעול סטנדרטי.

בתהליך הסרת מעטפת התבנית מהיציקה, חיתוך צינור היציקה ומוטות התהליך, והסרת החול והמעטפת התחמוצת בחלל הפנימי של היציקה, יש לטפל בזהירות, לערום בצורה מסודרת, למנוע נזק לעלים, ולהקפיד על ניקיון ותפעול סטנדרטיים. מאומצת מכונת התזת זחלים מסוג זחל. גודל החלקיקים של אצוות הזריקה לא יעלה על 0.3 מ"מ. יש להשרות את הציפוי השיורי שאינו ניתן להסרה בקלות בחריץ החלל הפנימי בנוזל להסרת נטל.

תוצאות יציקה על ידי חיזוק

שליטה בפרטי התהליך בכל תהליך של יציקת השקעה, טורבינות בעלות קושי גבוה וביקוש גבוה יכולות להתבצע בתנאים של התכה ללא ואקום ויציקה ללא ואקום. דווח כי בייצור טורבינות מסוג זה, יפן עדיין משתמשת בתהליך הטבעה וריתוך.

תחת אותם תנאי בקרת תהליך, מבחינת שלמות המילוי, מערכת המזיגה של צינור פנימי אינטגרלי עדיפה על מערכת המזיגה של צינור עולה כדורי ומערכת המזיגה של צינור צולב, כפי שמוצג באיור 2-57 ובאיור 2-58.