Please Choose Your Language
Перегляди: 0 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2026-10-21 Походження: Сайт
Звичайна тришарова конструкція водяної сорочки блоку циліндрів складається з внутрішньої стінки циліндра, кільцевої водяної сорочки та повітряної камери. Хоча чавун може відповідати виробничим вимогам для таких блоків циліндрів, чавун не може забезпечити достатню корозійну стійкість у висококорозійних середовищах з високим вмістом сірки та високою вологістю, що робить нержавіючу сталь обов’язковою.
Однак звичайні аустенітні нержавіючі сталі (такі як 304/316) мають відносно низьку твердість і не можуть відповідати технічним вимогам замовника HRC 30-34. За таких умов експлуатації нержавіюча сталь 17-4PH з мартенситним дисперсійним зміцненням поєднує стійкість до корозії та механічну міцність, що робить її придатним матеріалом для цього компонента.
Трикамерна конструкція являє собою типову традиційну чавунну конструкцію блоку циліндрів. При застосуванні спочатку розробленої 'тришарової структури водяної сорочки' до нержавіючої сталі процес лиття стикається зі значними перешкодами. Рідина з нержавіючої сталі в'язка і погано текуча. Тришарова структура внутрішньої порожнини є складною конфігурацією з кількома замкнутими порожнинами, численними термічними швами та кількома взаємно вкладеними піщаними ядрами. Під час лиття з нержавіючої сталі розплавленій сталі важко втекти та створити замкнутий контур у внутрішній порожнині. Водночас складні замкнуті порожнини унеможливлюють відведення газу під час процесу лиття та видалення піску на пізніх стадіях.
Ризик спікання піщаного сердечника: Температура заливки для ковкого чавуну становить приблизно 1300 °C, тоді як для нержавіючої сталі вона досягає 1600 °C. При високих температурах охолоджуване водою піщане ядро порожнини поглинає велику кількість тепла. Через надмірно малий об'єм водоохолоджуваної порожнини в тришаровій структурі піщане ядро схильне до спікання. Це блокує порожнину з водяним охолодженням, унеможливлює подальше видалення піску та безпосередньо призводить до руйнування лиття. Навіть якщо всередині залишиться невелика кількість цвілевого піску, після введення обладнання в експлуатацію він буде циркулювати разом з охолоджувальною водою, спричиняючи знос ущільнень насоса або блокування теплообмінників.
Термічні з’єднання та дефекти порожнини усадки: об’ємна усадка нержавіючої сталі становить 10–14%, що набагато більше, ніж у ковкого чавуну, і їй не вистачає здатності до самоподачі через розширення графіту під час затвердіння, яку має чавун. Трикамерний блок циліндрів має кілька ізольованих термічних з'єднань, що вимагає численних стояків і суворого контролю спрямованого затвердіння. Однак кілька камер заважають одна одній, спричиняючи експоненціальне зростання складності розробки процесу. Усадочна пористість стала високочастотним дефектом, і оскільки блок циліндрів компресора є компонентом, що витримує тиск, будь-яка внутрішня усадочна пористість призводить до негайного браку.
Проблема з плівкою оксиду хрому: на поверхні розплавленої сталі утворюється безперервна плівка оксиду Cr₂O₃ із високою температурою плавлення та дуже міцною. У місцях з’єднання кількох камер і кількох входів оксидна плівка на фронті потоку металу легко захоплюється всередину виливка, утворюючи оксидні включення та шари. Такі дефекти дуже важко виявити за допомогою неруйнівного контролю.
Високотемпературна термічна напруга та чутливість до тріщин: лінійна усадка нержавіючої сталі становить 1,8%–2,5%. Під час охолодження нерівномірна товщина стінок кількох камер легко призводить до гарячого розриву та деформації, що надзвичайно ускладнює забезпечення розмірного ланцюжка трьох камер.
Зіткнувшись із вищезгаданими проблемами лиття з нержавіючої сталі, загальноприйнятим рішенням у галузі є зміна оригінального 'тришарову структуру' до 'двошарової структури' , яка складається з внутрішньої стінки циліндра, переривчастої камери з водяним охолодженням і повітряної камери.
Двошарова структура зменшує кількість термічних швів на виливку, полегшуючи отримання виливків із щільною мікроструктурою; це збільшує об'єм охолоджуваної водою піщаної серцевини, уникаючи спікання піщаної серцевини; і це зменшує кількість піщаних форм, полегшуючи подальше видалення піску та очищення лиття.
Однак, якщо оригінальна трикамерна конструкція мала кільцеву водяну сорочку, двокамерна структура складається з двох незалежних водяних порожнин. Це запобігає утворенню повного контуру циркуляції води для ефективного видалення тепла, що виділяється повітряною камерою, тим самим жертвуючи потужністю охолодження, задовольняючи робочі вимоги та міцність конструкції.
Двошарова структура потоку води
Серед поширеної в галузі практики компромісу здійсненності лиття шляхом зменшення структурної складності команда TOTEM вирішила не жертвувати ефективністю охолодження блоку циліндрів. Щоб гарантувати, що матеріал 17-4PH відповідає вимогам щодо твердості HRC 30-34 і стійкості до корозії, ми впровадили глибокі інноваційні процеси та розробили індивідуальний дизайн цього невеликого блоку циліндрів поршневого компресора діаметром 550 мм.
Завдяки спеціальному структурному плануванню ми досягли ефективного зв’язку між водяними порожнинами без значного збільшення термічних швів і труднощів видалення піску під час лиття. Це рішення досягло таких інженерних цілей:
Відновлене циркуляційне охолодження: порушує обмеження незалежних водяних порожнин у традиційній двошаровій структурі, відновлює шлях циркуляції охолоджуючої води, ефективно вирішуючи проблему накопичення тепла в повітряній камері.
Збалансована можливість лиття: були вжиті спеціальні запобіжні заходи в конструкційних областях, схильних до дефектів у матеріалах з нержавіючої сталі, подолання проблем спікання піщаного сердечника та видалення піску, викликаних складними внутрішніми порожнинами, і забезпечення внутрішньої щільності литва.
Відповідає вимогливим умовам експлуатації: відповідаючи вимогам щодо твердості HRC 30-34 і стійкості до корозії для матеріалу 17-4PH, він покращує здатність блоку циліндрів керувати температурою під час тривалої безперервної роботи.
Ми запропонували можливий технічний шлях для виробництва блоків циліндрів із нержавіючої сталі зі складною конструкцією в умовах високої корозії, властивостей балансувального матеріалу, процесів лиття та продуктивності охолодження.
Якщо ви також зіткнулися з труднощами під час проектування або виробництва блоки циліндрів компресора в умовах високої корозії, або якщо вас цікавить лиття складної конструкції з нержавіючої сталі 17-4PH, зв’яжіться з нами. Команда TOTEM з нетерпінням чекає на детальне спілкування з вами та надання індивідуальних технічних рішень!
Від модернізації матеріалів до структурної оптимізації, TOTEM постійно прагне забезпечити глобальних клієнтів компресорів більш надійними та довговічними основними компонентами.
