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顶尖的泵制造技术

来源:泵友圈

泵友圈法律顾问

北京市京师律师事务所 王璠律师/公司法律顾问

苏尔寿创造了一种混合增材制造工艺,以尽量缩短雪佛龙所需零部件的交货期。


生产石油和天然气的公司通常备有零件库存,以最大程度地减少停机时间,尤其是涉及关键工艺设备,更是如此。


由于在备件上投入了如此多的资金,因此可以在不影响可靠性和生产效率的前提下,任何降低成本的策略都值得深入研究。能够在短短几天内制造复杂零件(例如泵叶轮)的能力有可能显着降低库存成本。


泵送系统对于输送原材料和成品以及其间的许多过程至关重要。因此,泵以及零件(例如叶轮)都会做备件。现在,有机会减少这种库存。随着验证和试件制造的完成,制造技术向前迈进了一大步。


这项技术结合了激光金属沉积(LMD)和精密加工。使用该技术的增材制造(AM)可以在一台机器上制造成品零件,显著缩短交货期。


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五轴联动数控铣削与激光金属沉积头的试验研究


技术的开发


雪佛龙是能源行业的领导者,也是苏尔寿的战略合作伙伴。苏尔寿(Sulzer)是包括泵在内的旋转设备制造工艺的领导者,并且正在开发新的增材技术。因此,雪佛龙和苏尔寿十分乐意开展深度合作,以减少零件库存并提高灵活性。


早在1990年代,苏尔寿在创造激光金属沉积技术方面发挥了重要作用。在此背景下,公司一直致力于为关键应用开发和实施新的增材制造技术。

如今,苏尔寿公司已经开发并实施了增材制造技术,无需模具即可生产最高质量的新型泵叶轮。该项目为雪佛龙公司提供了在不影响质量的前提下减少新零件交货周期的潜力。

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试件夹紧到位

专业知识的构建


在过去的两年中,苏尔寿和雪佛龙建立了一个联合项目。此次合作还涉及其他合作伙伴,例如制造单元设备供应商,粉末供应商,审核和认证机构。


苏尔寿旋转设备服务技术负责人Charles Soothill解释说:“这些团队共同努力,将5轴数控铣削和激光金属沉积设备的功能结合起来,创造了这种混合增材制造工艺。这种增加和减少元素的组合使新过程更快,因为避免了设置。”


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光金属沉积头的工作原理


简化复杂的几何形状


从将所需等级和质量的库存材料装入混合机床开始,就可以加工最复杂的叶轮孔几何形状。然后添加材料并进行精加工,同时保留在同一单元中。与传统机床相比,该过程使苏尔寿能够在更为复杂的零件上创造出成品加工质量。


除了存储在换刀机中的所有标准切削刀具外,还有激光金属沉积头,可用于在工件或型芯上堆积材料。机器可以在铣削工具和激光头之间快速切换,此过程通常需要将零件重新放置在单独的机器中。


增材技术还需要开发新工艺,使用50至100μm的细粉和激光。粉末被激光熔化并沉积在混合机床所夹紧的原料表面上。


混合叶轮制造


苏尔寿100多年来一直是泵和其他旋转机械技术开发的先驱。现在,正在运用这一最新的技术来制造精密零件,例如叶轮。


泵的叶轮是一种复杂的制造零件,其内部几何形状过于复杂,无法通过常规铣床来制造。从锻造开始,叶轮的核心部分可以使用五轴铣床进行加工。然后,使用激光金属沉积将其他材料添加到叶轮的外部。


使用铣削工具意味着内部水力表面具有高质量的光洁度,比铸造工艺所获得的要好得多。重复添加材料和加工的过程,直到出现完整的叶轮为止。整个过程可以在几天之内完成,比铸造一个新组件要快得多,而铸造新组件通常需要15到20周的时间。


新叶轮的制造时间大大减少,这意味着,在泵需要新零件的情况下,可以在制造和交付新零件时使备用泵。尽管可以根据需要进一步减少该时间,但通常,对于大多数工况来说,几天就足够了。

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一个可以实现复杂几何形状的示例


理论验证


开发工作现已付诸实践,并已有实际应用。雪佛龙拥有一台苏尔寿生产的CPT泵,其工作介质为腐蚀性流体,因此该工况需要特殊的材料特性以确保泵的耐用性。叶轮已确定可以更换,并且是新制造工艺的理想选择。


使用原始设计图纸,对三维模型进行了微调,并为混合制造机器生成了最终的一组编码指令。在几个小时内,新的叶轮就已经制造好并可以安装。

新的叶轮已安装在泵内,并首先在苏尔寿进行了测试。自2019年在现场安装以来,它已经成功运行。苏尔寿和雪佛龙都对新零件的性能和耐用性充满信心。


雪佛龙公司材料技术开发计划经理Robert Rettew评论说“我们与苏尔寿公司密切合作,开发了实现混合制造所需的技术和系统,现在,雪佛龙公司是第一个受益于这种尖端解决方案的客户。有很大的机会来增加应用并扩大该过程中使用的材料范围。”


雪佛龙公司制定了一项战略计划,利用最新创新的技术,改善经营和提高效率,其中之一是增材制造技术。这一工艺对于现在已经淘汰的零件也非常重要,这使得可以在很短的时间内采购设备的零件。


Charles Soothill总结道“苏尔寿的目标是为客户提供尽可能最好的服务,并且在时间紧迫的情况下,以最短的交付时间提供解决方案,同时保持最高的质量标准。除了快读获得新零件外,客户还受益于最新的设计标准,这些标准得益于数十年的泵设计和制造经验。”


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