Quale processo di fusione è più adatto per produrre giranti a turbina ad alta precisione e complessa-geometria

Processo di lancio di investimenti e vantaggi fondamentali

La fusione degli investimenti, nota anche come fusione di cera perduta, si basa sul concetto di usare una cera fusa o uno stampo di plastica per replicare la forma finemente dettagliata della fusione finale. L'intero processo inizia con la fabbricazione di uno stampo di precisione. Una macchina per iniezione di cera quindi produce motivi di cera altamente accurati. Questi motivi di cera sono assemblati manualmente o meccanicamente in un albero di cera. Il prossimo passo del tasto è la formazione di guscio: l'albero di cera viene immerso in una sospensione specifica (come Sol di silice) e quindi cosparso di sabbia refrattaria. Questo processo si ripete ripetutamente fino a quando si forma un guscio di ceramica a più strati di spessore e resistenza sufficienti sulla superficie del modello di cera. Dopo che il guscio si asciuga e si solidifica, il vapore o il calore vengono utilizzati per sciogliere ed espellere il motivo della cera all'interno, lasciando una cavità ceramica cavata che replica precisamente la forma della girante. Dopo un fuoco ad alta temperatura, il metallo fuso viene versato nella cavità. Dopo la solidificazione e il raffreddamento, il guscio viene rotto e la fusione finita viene rimossa per il taglio, la lucidatura e il successivo trattamento termico.

Questo complesso processo offre vantaggi di casting di investimenti che non sono eguali da altri metodi di fusione. Innanzitutto, l'elevata precisione è la caratteristica più notevole del casting di investimento. Poiché la cavità dello stampo viene creata da un preciso motivo a cera e il guscio di ceramica presenta un minimo di restringimento dopo l'accensione, la fusione degli investimenti può raggiungere tolleranze dimensionali elevate quanto CT4-CT6, di gran lunga superiore alla fusione di sabbia e metallo. Ciò è cruciale per i parametri geometrici critici della girante a turbina, come la clearance della lama, lo spessore della lama e l'angolo della lama, che incidono direttamente sulle sue prestazioni idrauliche.

In secondo luogo, il casting di investimento può produrre getti con geometrie complesse. Le pale della girante per turbina in genere presentano superfici tridimensionali a forma libera, con numerose pale strettamente distanziate e percorsi di flusso interno complessi. Queste caratteristiche complesse sono difficili da ottenere utilizzando metodi di fusione tradizionali, ma il casting per gli investimenti può replicare perfettamente ogni dettaglio del modello di cera, compresi i percorsi di flusso complessi e la curvatura della lama, senza la necessità di ulteriori lavorazioni, riducendo significativamente il carico di lavoro e i costi post-elaborazione.

Inoltre, un'eccellente qualità della superficie è un altro punto di forza chiave della fusione degli investimenti. Poiché il guscio è realizzato in polvere ceramica fine, la rugosità superficiale della fusione può raggiungere RA3.2-6,3 µm, riducendo significativamente difetti superficiali come fori e inclusioni di sabbia. Una superficie liscia riduce efficacemente la resistenza di attrito all'interno della girante, migliorando l'efficienza di pompaggio, riducendo la cavitazione e l'usura ed estendendo la durata del servizio della girante.

Confronto con altri processi di fusione

Il confronto tra gli investimenti con la fusione di sabbia e la fusione di stampi metallici può comprendere più chiaramente i suoi vantaggi unici nella produzione di giranti.

La fusione di sabbia offre costi più bassi ed è adatto alla produzione di getti più grandi con requisiti di precisione meno rigorosi. Tuttavia, il suo principale svantaggio è la sua scarsa precisione dimensionale e la qualità della superficie, spesso che richiedono una vasta lavorazione successiva per soddisfare i requisiti. La complessa struttura della lama della girante per turbina rende difficile raggiungere i requisiti di progettazione per il gioco e lo spessore della lama usando la fusione di sabbia. Anche i difetti della superficie della lama come fori e inclusioni di sabbia sono inclini, influendo sulle prestazioni dei fluidi.

La fusione di stampi in metallo (come la fusione della stampo a pressione) può ottenere una migliore precisione dimensionale e qualità della superficie, ma i suoi costi di stampo sono estremamente elevati e la struttura dello stampo è limitata da angoli di tiraggio e superfici di separazione, rendendolo inadatto alla produzione di getti con complessi percorsi di flusso interno come la giranti. Inoltre, la fusione di stampi in metallo viene in genere utilizzata per lanciare leghe a basso punto di fusione e non è adatto per giranti vorticosi resistenti all'usura e resistenti alla corrosione realizzati in acciaio inossidabile speciali o ghisa ad alto rischio.

Applicazioni specifiche del casting di investimenti nella produzione di giranti per turbina

Nella produzione effettiva, la tecnologia di casting di investimenti può affrontare perfettamente molte sfide nella produzione di giranti. Ad esempio, per garantire la resistenza all'usura della girante, questo processo può lanciare una varietà di materiali ad alta resistenza e resistenti ad alta stana, come acciaio inossidabile (SS316L, CF8M), acciaio inossidabile duplex (CD4MCU) e ghisa ad alto contenuto di cromium (CR26), che sono fondamentali per la gestione delle acque reflue e contenenti piattali solidi.

Inoltre, a causa della coerenza ad alta dimensione del casting di investimenti, Giranti turbinali Prodotti nello stesso lotto sono altamente intercambiabili, riducendo i costi di manutenzione per i clienti. La struttura interna della fusione è anche più densa, priva di restringimento e porosità, che può essere verificata attraverso test non distruttivi (NDT) come raggi X o test ad ultrasuoni, garantendo l'affidabilità della girante in condizioni di carico elevato. .