ASTM A182 F316L API -valukappaleiden vetolujuuden johdonmukaisuuden parantaminen
Syvällinen tutkimus ja kokeilu taontasuhteesta karkaisulämpötilaan.
Pääasiallisena kykynä palvella öljy- ja kaasutuotteiden asiakkaita, API-sovelluksissa käytettävät metalliosat, taonta on yksi Teamcon tärkeimmistä tuotantokyvykkyyksistä tuottaa korkealuokkaisia venttiilimetalliosia. Voimme valmistaa hiiliteräksestä ja ruostumattomasta teräksestä venttiilimetalliosia asiakastarpeiden täyttämiseksi. Ennen kuin siirrymme koneistukseen asiakkaan suunnitelmien saavuttamiseksi, meidän on ensin varmistettava, että taontalaatu täyttää kansainväliset standardit, mukaan lukien sekä kemialliset koostumukset että fysikaaliset ominaisuudet. Lämpökäsittely on yleensä avainprosessi vaadittavien fysikaalisten ominaisuuksien, kuten vetolujuuden, myötölujuuden ja kovuuden, saavuttamiseksi. Joissakin tilanteissa Charpy V-Notch -iskutestiä vaaditaan. Meillä oli kokemus venttiilivarren valamisesta ASTM A182 F316L -materiaalista, joka ei onnistunut jatkuvasti täyttämään ASTM:n vähimmäisvaatimusta 25 000 psi:n myötölujuudelle liuotuslämpökäsittelyn jälkeen. Kemiallinen koostumus oli täysin vaatimusten mukainen. Ymmärsimme, että tällaisen austeniittisen ruostumattoman teräksen osalta liuoksen lämpökäsittelyn toiminta ei periaatteessa ollut vahvuuden nostaminen. Kuitenkin mekaaniset testit osoittivat toistuvasti riittämätöntä vetolujuutta, mikä johti tuotteen hylkäämiseen ja tuotannon tuottavuuden vähenemiseen. Laaja metallurginen tutkimus suoritettiin juurisyiden tunnistamiseksi ja koko taontaprosessin sekä lämpökäsittelyn optimoinniksi. Lopulta ongelma voitettiin.
| Tapaus: | ASTM A182 F316L API -valukappaleiden vetolujuuden johdonmukaisuuden parantaminen |
|---|---|
| Asiakkaan maa: | Yhdysvallat |
| Sovellus: | Öljy & Kaasu, API-sovellus |
| Tuotteen nimi: | Pallo-venttiilin runko 0.5” ~ 2” NPT F316L |
| Materiaalit: | Kuuma valaminen |
Asiakastarve
Yksi asiakkaistamme tarvitsi taottuja palloventtiilivarsia, jotka on valmistettu ASTM A182 F316L -materiaalista, jonka kemiallinen koostumus on täysin alkuperäisten vaatimusten mukainen. Kohtasimme ongelman, että ratkaisukuumennuksen jälkeen vetolujuus ei toistuvasti täyttänyt vähimmäisvaatimusta 25 000 psi koko erässä taottuja testikupongit testattaessa, vaikka materiaalin kemia itsessään vahvistettiin olevan vaatimusten mukainen.
Tekniset ongelmat tai haasteet
F316L on materiaali, jonka mekaaniset ominaisuudet ovat erittäin herkkiä liuostyöstöolosuhteille, lämpötilan tasaisuudelle ja jälkivalssauksen jäähdytyksen hallinnalle. Aluksi oletimme, että materiaali saattoi olla:
Liian pehmeäksi liiallisella liuostyöstöllä.
Epätasaisesti lämmitetty pienen osakoon ja virheellisen kuormitusjärjestelyn vuoksi.
Pidetty liian kauan ennen karkaisua, mikä mahdollisti jyvien kasvun.
Vaikuttanut riittämättömästä karkaisuvesihallinnasta, mukaan lukien veden lämpötilan vakaus ja jäähdytyksen siirtoaika.
Teamco Ratkaisut
Vaihe 1: Vahvista standardi ja testimenetelmä<br>Ensinnäkin vahvistimme, että 25 000 psi:n vähimmäislujuus oli sovellettava ASTM A182 F316L -vaatimus tälle tuotteelle. Vahvistimme myös, että vetonäytteet otettiin valetusta lohkosta ja että ongelma vaikutti koko erään, ei vain yhteen poikkeavaan kappaleeseen.
Vaihe 2: Tarkista taontaprosessin ja lämpökäsittelyn parametrit
Seuraavaksi tarkastelimme taontaprosessia ja liuost lämpökäsittelyä:
-Taontasuhde vahvistettiin olevan vähintään 3:1, mikä tehokkaasti hienontaa rakeen rakennetta.
-Liuost lämpökäsittelyn lämpötilan vahvistettiin olevan vähintään 1040°C.
-Siirtosaika uunista vesihauteeseen piti olla erittäin lyhyt.
-Kasteluveden lämpötilaa piti hallita vakaana.
-Rakeen koon hallitsemiseksi pidennyksen aikaa ei saanut olla liiallista samalla kun varmistettiin täydellinen karbidin liukeneminen.
-Uunin kuormitus ja pinominen järjestettiin oikein varmistaen tasainen lämmitys osien kesken.
Vaihe 3: Esittele tyhjöuunin lämpökäsittely kokeilua varten
Suoritimme sitten kokeellisen vertailun perinteisen uunin ja tyhjöuunin lämpökäsittelyn välillä. Tyhjöprosessoimisen keskeiset edut olivat:
-Puhdas, hapeton lämmitysympäristö.
-Vähentynyt pinnan hapettuminen.
-Parempi lämpötilan tasaisuus pienissä osissa.
Koe osoitti, että tyhjiöuuni lämpökäsittely auttoi parantamaan lujuuden vakautta, mutta myötölujuuden kasvu oli rajoitettua eikä dramaattista. Tämä viittasi siihen, että tyhjiölämmitys voisi parantaa johdonmukaisuutta, mutta se ei ollut täydellinen korvike prosessin optimoinnille.
Vaihe 4: Säädä prosessia, kun voima oli vielä riittämätön.
vasen
Optimoimme edelleen valmistusreittiä ennen kuin saimme täysin tyydyttävän tuloksen:
-Lisättiin hallittua koonmuutosta, kun se oli sallittua.
-Uudelleen suunniteltiin taontasuhde ja taonnan jälkeinen jäähdytysvirta.
-Parannettiin jäähdytyksen siirtoaikaa ja veden lämpötilan hallintaa.
-Tiivistettiin uunin kuormitusjärjestelyä varmistaaksemme, että jokainen osa sai tasaisen lämpöaltistuksen.
-Hallitaan lopullista taontalämpötilaa hienon rakeen rakenteen säilyttämiseksi samalla kun ylläpidetään oikeaa muodonmuutosta.
-Jos tarpeen, meidän olisi valittava materiaalitoimittajia, jotka pystyvät tarjoamaan hienompia ja johdonmukaisempia rakeen rakenteita.
Asiakasedut
- <p>Sen sijaan, että muutettaisiin vain yhtä prosessiparametria, toteutettiin kattava valmistuksen optimointiohjelma. Seuraamalla tätä vaiheittaista validointi- ja parannussuunnitelmaa saimme lopulta tyydyttävän vetolujuuden. Tuotantotuottomme ja prosessin luotettavuus parantuivat merkittävästi. Asiakas saavutti:</p>
- Vakaa myötövoima, joka täyttää vaaditun ASTM A182 F316L -tavoitteen.
- Parempi eräjohdonmukaisuus ja alhaisempi testitulosten hajonta.
- Parannettu lämpökäsittelyn laadunvalvonta pienille taotuille venttiilivarsille.
- Vähentynyt hylkäysriski API- ja öljy- ja kaasusovelluksissa.
- Kestävämpi tuotantoprosessi ilman alkuperäisten materiaalivaatimusten muuttamista.
- <p>Yhteenvetona voidaan todeta, että onnistunut tulos saavutettiin ei muuttamalla materiaalin kemiaa, vaan korjaamalla lämpökäsittelyn tasaisuus, jäähdytyksen hallinta ja taontaprosessin vakaus. Kun nämä yhdistettiin optimoituihin taonta- ja lämpökäsittelyparametreihin, koko prosessin vakaus ja mekaanisten ominaisuuksien johdonmukaisuus paranivat merkittävästi. Asiakas oli vaikuttunut parannusohjelmastamme ja päättäväisyydestämme saavuttaa lopulliset vaatimukset. Teamco pitää jokaista sitoumusta ensisijaisena.</p>