Nghiên cứu ứng dụng công nghệ gia công lỗ sâu cho tấm ống siêu dày

Bộ gia nhiệt cao áp là một thiết bị quan trọng cho các thiết bị phụ trợ của nhà máy điện, có thể tích lớn, kết cấu phức tạp, nhiệt độ và áp suất thiết kế cao, là môi trường của hơi nước và nhiệt độ cao, áp suất cao. Bài báo này giới thiệu công nghệ gia công lỗ sâu của tấm ống siêu dày, xác định và phân tích các đặc điểm cấu trúc và mô hình phân bố nhóm lỗ của tờ giấy của bộ làm mát hơi nước, tóm tắt những khó khăn và điểm kiểm soát của quá trình xử lý lỗ sâu có tỷ lệ đường kính chiều dài lớn và nhóm lỗ dày đặc, đồng thời tối ưu hóa và cải thiện thiết bị cố định, chương trình điều khiển số và các tham số xử lý thông qua các thử nghiệm xử lý, do đó hoàn thành sản xuất tấm ống.

0. Giới thiệu

Lò sưởi cao áp là một thiết bị quan trọng của thiết bị phụ trợ nhà máy điện, kích thước lớn, cấu trúc phức tạp, nhiệt độ và áp suất thiết kế cao, trung bình cho hơi nước và nhiệt độ cao và áp suất cao, với sự phát triển của thiết bị phát điện ở quy mô lớn, chính của nó các thông số cũng được cải thiện. Độ dày của tấm ống làm mát bằng hơi nước được nghiên cứu trong bài báo này là hơn 1m và độ chính xác về kích thước, độ chính xác về vị trí và độ nhám bề mặt khẩu độ của các lỗ sản phẩm có yêu cầu cao. Những điều này đã mang lại những khó khăn lớn cho việc xử lý siêu dày tấm ống lỗ ống, ngoài ra, chu trình lắp đặt trang thiết bị cũng đưa ra yêu cầu cao đối với tiến độ sản xuất của sản phẩm. Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu cải tiến quy trình gia công lỗ sâu tấm ống siêu dày và tối ưu hóa quy trình để đưa ra phương pháp khả thi hơn về chất lượng chế tạo và lợi ích kinh tế.

1. Đặc điểm kết cấu và yêu cầu kỹ thuật

1.1 Đặc điểm cấu tạo

Khó đảm bảo chất lượng gia công lỗ tấm ống. Do kích thước của lỗ tấm ống gần với giới hạn khả năng xử lý của thiết bị, công suất thiết bị, điều kiện làm việc hoặc hao mòn dụng cụ trong quá trình xử lý, sẽ dẫn đến khu vực lỗ tấm ống xử lý siêu kém, ảnh hưởng đến độ bền của ống tấm, thông qua tiến trình ống và tấm ống và hàn ống, chất lượng mở rộng.

1.2 Yêu cầu kỹ thuật

Cấu trúc của tấm ống và lỗ ống được thể hiện trong Hình 1 và các yêu cầu kỹ thuật của nó như sau:

• (1) Kích thước cơ bản của lỗ ống là Ø16.08mm, với dung sai ±0.05mm.
• (2) Độ nhám thành trong của lỗ ống là Ra6.3μm.
• (3) Bố trí lỗ ống là hình tam giác vuông và khoảng cách tâm của các lỗ liền kề là 20.64mm.
• (4) Sau khi khoan hơn 96% chiều rộng cầu lỗ tấm ống phải ≥ 2.972mm, chiều rộng cầu lỗ tối thiểu cho phép (ít hơn 4% số lượng cầu lỗ) là 2.286mm.

Hình.1 Cấu trúc của tấm ống và sơ đồ nhóm lỗ

2. Phân tích độ khó và quy trình gia công

Để xử lý nhóm lỗ tấm ống, cần tiến hành kiểm tra xử lý, gỡ lỗi trạng thái thiết bị và phát triển các thông số xử lý hợp lý, nhưng do độ dày của tấm ống 1030mm, gần với giới hạn công suất xử lý của thiết bị là 1050mm, quá trình xử lý thực tế có thể là do thiết bị, dụng cụ, dụng cụ, trạng thái kẹp và các yếu tố khác, có khả năng cao là quá trình xử lý lỗ trên tấm ống bị tràn và do số lượng lỗ lớn, quá trình xử lý lỗ ống có thể xảy ra một số lần lần [1,2].

2.1 Khó khăn khi gia công

hố sâu công nghệ gia công được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, ô tô và hàng hải. Do sự đa dạng hóa và quy mô nhỏ của nhu cầu sản phẩm, gia công lỗ sâu đường kính nhỏ ngày càng trở nên phổ biến. Gia công lỗ sâu có tỷ lệ khung hình lớn là một vấn đề kỹ thuật, như sau.

• (1) Quy trình gia công lỗ sâu ở trạng thái gia công khép kín, không thể trực tiếp quan sát quá trình cắt của dụng cụ mà chỉ dựa vào kinh nghiệm làm việc, thông qua âm thanh cắt, phoi, độ rung của máy công cụ hoặc phôi, dụng cụ để xác định xem quá trình cắt là bất thường [3].
• (2) Loại bỏ phoi, khó làm mát, lỗ nhỏ và sâu dẫn đến chất làm mát không dễ dàng tiếp cận khu vực cắt, dẫn đến nhiệt độ cắt cao hơn và giảm độ bền của dụng cụ.
• (3) Một khi dụng cụ bị mòn trong quá trình gia công, hoặc rèn bằng các điểm cứng, tính chất cơ học của vật liệu được xử lý nhiệt không đồng đều, v.v., sẽ gây ra sự thay đổi của phoi trong quá trình khoan và ảnh hưởng đến chất lượng gia công lỗ.

2.2 Quá trình chạy máy

• (1) Kiểm soát nhiệt độ xung quanh của thiết bị không được thấp hơn 10℃.
• (2) Sử dụng loại dầu cắt gọt đặc biệt đáp ứng yêu cầu áp suất cao và lưu lượng lớn trong quá trình gia công lỗ sâu.
• (3) Mũi khoan và ống khoan BTA được cấp cho chi nhánh sau khi vượt qua kiểm tra, và mỗi mũi khoan và ống khoan phải có một bảng biên bản kiểm tra.
• (4) Xác nhận rằng độ chính xác tĩnh của thiết bị và độ chính xác của dụng cụ đáp ứng các yêu cầu khoan trước khi khoan các tấm ống.
• (5) Phát triển các hạng mục kiểm tra và xác nhận trước khi sản xuất đối với thiết bị và dụng cụ để đảm bảo rằng các yếu tố nêu trên sẽ không ảnh hưởng đến độ chính xác xử lý của sản phẩm trong quá trình xử lý thiết bị [4], xem Bảng 1 để biết các hạng mục kiểm tra và tiến hành khoan thử nghiệm sau khi tất cả đều đạt yêu cầu [5].

Bảng.1 Hạng mục kiểm tra, thời gian kiểm tra và tiêu chuẩn đạt

Không có nối tiếp	vật quan trọng	Chu kỳ kiểm tra	Chỉ tiêu chất lượng của hạng mục kiểm tra
1	Cầm tay chỉ việc	trước khi khoan	Đường kính trong ≤ Ø 16.12 mm, không mài mòn mặt cuối
2	mang	trước khi khoan	Độ đảo tròn ≤ 0.10 mm
3	bit BTA	1 lần/5 lỗ	Lưỡi cắt và mặt cắt không được có các khuyết tật như tích tụ phoi và mài mòn nghiêm trọng
4	Ống khoan	10 lần/XNUMX ngày	Ống khoan kéo dài ra khỏi ống dẫn hướng dài 200 mm. Sau khi quay, độ đảo tròn ở gốc ống khoan là ≤ 0.05 mm và độ đảo tròn ở 200 mm là ≤ 0.15 mm

3. Kiểm tra quy trình và cải tiến quy trình

3.1 Thử nghiệm quy trình

Thử nghiệm quy trình được thực hiện theo kế hoạch quy trình đã phát triển để xác minh tính hiệu quả và thiếu sót của các biện pháp khác nhau được mô tả trong phần trước. Kích thước mẫu thử là 300mm×400mm×1030mm và số lượng lỗ khoan được đặt là 85. Người ta phát hiện ra rằng có một tình trạng bất thường là cầu lỗ của bề mặt khoan quá kém và mũi khoan bị sứt mẻ. Trong quá trình thử nghiệm, người ta cũng phát hiện ra rằng ống dẫn hướng di chuyển theo chiều ngang khi tiếp xúc với mẫu thử, mẫu vật phía trước và phía sau di chuyển cùng với tấm uốn; thời điểm mũi khoan mới bắt đầu khoan, nửa dưới của khối dịch chuyển sang hai bên và nửa trên dịch chuyển dữ dội sang hai bên, trong khi không có thay đổi ở phía trước và phía sau, cho thấy nửa trên của mẫu không được kẹp chặt (xem Hình 2).
Chương trình CNC là nội dung cốt lõi của Cơ khí CNC, chọn thiết bị hỗ trợ phần mềm lập trình để chuẩn bị chương trình CNC, chuẩn bị chương trình trên, sử dụng chức năng mô phỏng của nó để mô phỏng quá trình gia công và kiểm tra xem có cắt quá mức và nhiễu, va chạm dao (xem Hình 3), v.v., để xác nhận rằng không có lỗi, thông qua chương trình CNC đầu ra sau bộ xử lý. Sau khi mô phỏng và kết hợp với kích thước mặt trước của thiết bị cho mẫu đã phát hiện ra hai vấn đề: một mặt, xác suất can thiệp vào cạnh của tấm ống trong quá trình gia công là lớn; mặt khác, cách bố trí chương trình có một trục chính chạy trực tiếp đến mép ngoài của tấm ống, nguyên nhân thứ nhất gây va chạm thiết bị, hư hỏng thiết bị, nguyên nhân thứ hai khiến không thể sử dụng gia công nhiều trục và sử dụng đơn và gia công hai trục làm giảm đáng kể năng suất.

Hình 2 Phương pháp kẹp mẫu và quy trình xét nghiệm

Hình.3 Sơ đồ giao thoa phôi

3.2 Cải tiến quy trình

Phương pháp kẹp ban đầu của mẫu được hỗ trợ bởi một ống dày và được kẹp bằng một tấm uốn cong ở mặt sau, đây là một hệ thống kẹp không ổn định và tạo ra tiếng kêu không thể tránh khỏi khi khoan, dẫn đến cầu lỗ ở mặt sau kém. Cải thiện trạng thái kẹp mẫu bằng cách sử dụng hai miếng rèn còn lại được hàn vào vị trí giữa của mẫu, khi hai cánh của mẫu được ép trên tấm uốn, sau đó được hỗ trợ bởi bốn hộp vuông (xem Hình 4), 6 độ. tự do bị hạn chế hoàn toàn, trạng thái kẹp chắc chắn [6], kết quả thử nghiệm khoan lỗ sâu là tốt, sau khi thử nghiệm chỉ có tay áo dẫn hướng và chuyển động của tấm uốn siết chặt đầu mẫu là 0.005-0.015mm.
Theo lập trình của tấm ống có bề mặt bắt đầu bằng phẳng, việc lập kế hoạch quỹ đạo là không cần thiết, nhưng đối với tấm ống có bề mặt bắt đầu cạnh cao như được mô tả trong bài viết này, việc lập kế hoạch quỹ đạo là cần thiết để gia công đồng thời ba trục. Phần mềm lập trình CNC có chức năng lập kế hoạch quỹ đạo mạnh mẽ, có thể loại bỏ hoàn toàn việc tính toán tẻ nhạt của lập trình thủ công. Do đó, theo kinh nghiệm liên quan tích lũy được, phương pháp lập trình phân chia trái và phải đã được xác định, sau đó chức năng phần mềm lập trình được phân tích và khu vực chạy của mỗi trục chính bị hạn chế bởi nhóm lỗ trong quá trình lập trình, để thực hiện lập trình xử lý đồng thời nhiều trục chính và mỗi trục chính không can thiệp vào cạnh của tấm ống (xem Hình 5).

Hình.4 Phương pháp kẹp cải tiến

Hình.5 Sơ đồ quỹ đạo chạy chương trình

4. Gia công sản phẩm

4.1 Quá trình chuẩn bị

• (1) Tấm ống được hàn, xử lý nhiệt và tiện (độ nhám của bề mặt khoan bắt đầu phải đạt Ra3.2μm và độ phẳng ≤0.1mm), và quy trình khoan được đưa vào sau khi tất cả các cuộc kiểm tra được thông qua.
• (2) Giá đỡ khung hình chữ V được hàn chắc chắn vào đế để tránh giả mạo.
• (3) Theo vị trí của bề mặt khoan bắt đầu, đặt tấm uốn, hộp vuông và khung chữ V trên bệ khoan lỗ sâu theo thứ tự như Hình 6.
• (4) Cân bằng tấm uốn, để đảm bảo độ phẳng của hai tấm uốn ≤ 0.1mm, sau đó ép trước với bệ, tấm uốn và giao điểm khe chữ T của bệ được siết chặt bằng tấm áp lực hoặc bu lông chữ T, uốn mặt sau của tấm với miếng đệm dây trên cùng được siết chặt;.
• (5) Hướng ngang và dọc của tấm ống sử dụng giắc cắm để điều chỉnh hiệu chỉnh để đảm bảo dung sai của bốn đường tâm trong phạm vi 0.50 mm.
• (6) Điều chỉnh tấm ống sau khi siết chặt tất cả các bu lông, sau đó siết chặt dây xích.
• (7) Sau khi nhấn tấm ống, sau đó lặp lại kiểm tra và điều chỉnh, trạng thái kẹp thực tế của tấm ống được thể hiện trong Hình 7.

Hình.6 Sơ đồ kẹp tấm ống khoan lỗ sâu

Hình 7 Quá trình xử lý thực tế của sơ đồ tấm ống

4.2 Kiểm soát quá trình gia công

• (1) Xác nhận rằng máy khoan lỗ sâu phải hoạt động bình thường. Thay thế và lắp đặt các phụ kiện dụng cụ một cách chính xác và điều chỉnh chúng sao cho chúng ở trạng thái bình thường [7].
• (2) Để đảm bảo tính chính xác của quy trình khoan, trước khi khoan tấm ống, quy trình khoan lỗ sâu được xác minh theo quy trình và sau khi quy trình đủ điều kiện, ống dẫn hướng mũi khoan được đặt trên bề mặt của tấm ống để ép từng lỗ một, và quá trình xử lý thử được thực hiện theo quy trình, và người kiểm tra kiểm tra tất cả số lượng lỗ, vị trí lỗ và khoảng cách lỗ, v.v. từng mục theo bản vẽ của tấm ống, rồi chính thức khoan các lỗ sau khi không có lỗi.
• (3) Sau khi khoan hàng ngày, kiểm tra và ghi lại tình hình khoan trong ngày.
• (4) Thay thế mũi khoan theo tuổi thọ được đo bằng quá trình kiểm tra và lưu giữ hồ sơ về các điều kiện bất thường.
• (5) Người vận hành được yêu cầu tự kiểm tra tất cả các lỗ khoan trong ca làm việc, lưu ý những bất thường về cầu lỗ.
• (6) Trong trường hợp, chẳng hạn như mũi khoan BTA bị hỏng, mất điện đột ngột hoặc sự cố gia công, cần xác nhận lại vị trí của thiết bị và mũi khoan trước khi bắt đầu lại thao tác khoan để đảm bảo khoan chính xác.

4.3 Lựa chọn các thông số gia công

Các thông số gia công chính của khoan lỗ sâu BTA là tốc độ trục chính, bước tiến trục chính và lưu lượng chất làm mát. Việc lựa chọn các thông số gia công không phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ phoi, tuổi thọ của dụng cụ và cuối cùng là độ chính xác và hiệu quả gia công của lỗ ống [8,9]. Theo vật liệu sản phẩm và đường kính lỗ, tốc độ cắt, nguồn cấp dữ liệu và tốc độ dòng chảy được xác định ban đầu và liều lượng cắt phù hợp được xác định bằng cách loại bỏ phoi trong thử nghiệm, có thể đảm bảo độ chính xác của lỗ ống (bao gồm đường kính, độ nhám và thẳng [10,11]), mà còn đạt được hiệu quả gia công tốt và đạt được hiệu quả gia công cao và tuổi thọ dụng cụ lý tưởng, và các thông số gia công được thể hiện trong Bảng 2.
Bảng.2 Các thông số gia công chính BTA của khoan lỗ sâu

Tham số	Giá trị lý thuyết [10]	Giá trị thực
Tốc độ/(rad · phút-1)	1 400–1 800	1 500–1 600
Tốc độ nạp/(mm · phút-1)	70–180	85–115
Lưu lượng/(L · phút-1)	90–120	115
Áp suất dầu/Thanh	60–70	50–60

4.4 Kết quả giám định

Tổng cộng 7468 lỗ ống đã được khoan và kết quả kiểm tra như sau.

• (1) Tất cả các đường kính lỗ ống nằm trong khoảng 16.07-16.13mm, tỷ lệ vượt qua 100%;
• (2) Độ nhám bề mặt của thành trong của ống khoan <3.2μm, với tỷ lệ vượt qua 100%;
• (3) Chiều rộng của cầu lỗ ở mặt sau của tấm ống là <2.286mm trong một trường hợp (1.9mm), trong khi chiều rộng của các lỗ còn lại là >3mm, với tỷ lệ vượt qua là 99.993%.

5. Phần kết luận

Độ sâu lỗ ống tấm làm mát bằng hơi nước gần với giới hạn của thiết bị, số lượng lỗ ống, đường kính lỗ nhỏ, lỗ sâu, yêu cầu độ chính xác cao, là một sản phẩm xử lý lỗ sâu rất khó trong ngành. Chúng tôi đã giải quyết một số vấn đề như cải tiến công nghệ kẹp của mẫu mảnh, tối ưu hóa độ ổn định của hệ thống kẹp của tấm ống siêu dày, loại bỏ nhiễu chương trình xử lý, vi cộng hưởng của xử lý đa trục, v.v. ., và cuối cùng quá trình xử lý đã thành công, đặt nền móng cho việc sản xuất tiếp theo các sản phẩm thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm ống siêu dày tương tự.
Tác giả: Song Song Lian, Qing He Guan, Li Kun Wang, Guo Ji Li

nguồn: Nhà sản xuất tấm ống: www.epowermetals.com

(Dương Công nghiệp ống là nhà sản xuất và cung cấp hàng đầu các sản phẩm hợp kim niken và thép không gỉ, bao gồm Mặt bích thép không gỉ siêu kép, Mặt bích thép không gỉ, Thép không gỉ Phụ kiện đường ống, Ống thép không gỉ. Các sản phẩm của Yaang được sử dụng rộng rãi trong Đóng tàu, Điện hạt nhân, Kỹ thuật hàng hải, Dầu khí, Hóa chất, Khai thác, Xử lý nước thải, Khí tự nhiên và Bình chịu áp lực và các ngành công nghiệp khác.)

Nếu bạn muốn có thêm thông tin về bài viết hoặc bạn muốn chia sẻ ý kiến ​​​​của mình với chúng tôi, hãy liên hệ với chúng tôi tại [email được bảo vệ]

Tài liệu tham khảo:

• [1] Wang Xinhong, Xu Xiaoxing, Dou Bingcheng. Quy trình công nghệ chế tạo thiết bị khí hóa bùn tách than-nước [J]. Bình chịu áp lực, 2021, 38(4):82-86.
• [2] Wang Likun, Xu Xiaoxing, Cheng Peng. Phân tích những khó khăn kỹ thuật trong sản xuất tấm ống trao đổi nhiệt [J]. Sản xuất nồi hơi, 2021(2):39-41.
• [3] Wang Jun. Công nghệ gia công lỗ sâu hiện đại [M]. Cáp Nhĩ Tân: Nhà xuất bản Học viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, 2005.
• [4]Lý Quốc Tế. Gia công lỗ sâu các thành phần tấm ống lớn [J]. Bình chịu áp lực, 2008, 25(11):54-56.
• [5] Fu Guangyi．Việc sử dụng hợp lý khoan lỗ sâu BTA [J]. Công nghệ Công cụ, 2003, 37(2):55-56.
• [6] Guan Qinghe, Cheng Liang, Li Guoji. Thiết kế và tối ưu hóa đồ gá then để gia công lỗ sâu tấm ống trao đổi nhiệt lớn [J]. Bình chịu áp lực, 2017, 34(6):69-73.
• [7] Feng Xiaoming, Dai Fei, Li Defei. Ứng dụng máy khoan BTA trong gia công khoan tấm ống lớn[J]. Một Công nghệ nặng, 2014(6):33-36.
• [8] Guo Guangqiang, Wu Yong, Zhong Li, et al. Ảnh hưởng của các thông số cắt đến chất lượng khoan lỗ sâu tấm ống gia nhiệt cao áp [J]. Oriental Electric Review, 2009, 23(3):12-16.
• [9] Wu Rui, Shen Xingquan, Chen Zhenya. Nghiên cứu tối ưu hóa số lượng cấu trúc họng khoan lỗ sâu BTA[J]. Kỹ thuật Cơ điện tử, 2020, 37(1):92-95.
• [10] Li Jian．Nghiên cứu cơ chế lệch trục và công nghệ chống lệch trục cho gia công lỗ sâu BTA [D]. Thái Nguyên: Đại học Bắc Trung Bộ, 2017.
• [11] Zhang Deyi, Shen Yu, Tao Lijia, et al. Nghiên cứu tính năng cơ cắt của dao phay góc [J]. Kỹ thuật Cơ điện, 2019, 36(5):485-489.