Qanday qilib qo'shimcha ravishda ishlab chiqarilgan dupleks zanglamaydigan po'lat quvurlar optimallashtirilgan devor qalinligi profiliga erishadi?

Eng yomon kuchlanish nuqtasiga- ko'ra, issiqlik almashtirgich trubkasi odatda uchidan oxirigacha bir xil devor qalinligi bilan tortiladi. Ushbu cheklov qo'shimcha ishlab chiqarish orqali yo'q qilinadi, bu esa quvur varag'iga yaqin qalinroq devorga ega bo'lgan dupleks zanglamaydigan po'lat quvurni bosib chiqarish imkonini beradi, bu erda stresslar to'planadi va markazda jilo{2}}faqat bosimni ushlab turish muhim bo'lib, termal ko'rsatkichlarning oxirgi qismini siqib chiqaradi. Dengiz platformalari, kimyoviy zavodlar va aerokosmik ilovalar uchun kichik, yuqori samarali issiqlik almashtirgichlarning dizayni quvur uzunligi bo'ylab devor qalinligini sozlash qobiliyati tufayli o'zgarib bormoqda.

An'anaviy cheklash: butun devor qalinligi
An'anaviy dupleks zanglamaydigan po'lat quvurlar (masalan, 2205 va 2507) prokat, chizish yoki ekstruziya orqali ishlab chiqariladi. Ushbu muolajalar natijasida devorlari bir xil qalinlikda bo'lgan quvurlar paydo bo'ladi. Devor qalinligini aniqlash uchun-odatda trubaning uchlari, trubka trubkaga dumalab yoki payvandlangan yoki egilish kuchlanishlari eng kuchli boʻlgan joy- maksimal kuchlanishning joylashuvi qoʻllaniladi. Shuning uchun trubaning markaziy qismi-toza bosimni ushlab turish uchun mo'ljallangan. Og'irligi, xarajati va issiqlik qarshiligi ortiqcha metall bilan ortadi. Bir xil qalin trubka samaradorlikni pasaytiradi, chunki quvur devori bo'ylab issiqlik uzatish qalinligi bilan teskari bog'liqdir (ma'lum material va suyuqlik sharoitlari uchun).

O'zgaruvchan devor qalinligi profillari: qo'shimcha ishlab chiqarish yechimi
Lazerli kukunli qatlam termoyadroviy (LPBF) qo'shimcha ishlab chiqarishda dupleks zanglamaydigan po'lat quvurlar uchun optimal dizaynlarni yaratish uchun ishlatiladi. Qatlamma-qavat, dupleks zanglamaydigan po'latdan yasalgan nozik kukun (masalan, UNS S31803 yoki S32750) yuqori quvvatli lazer yordamida tanlab eritiladi. Protsedura trubaning ichki diametri, tashqi diametri va o'q o'zgarishlarini belgilaydigan uch o'lchovli kompyuter{6}}ko'magida dizayn (SAPR) modeliga asoslangan. An'anaviy usullardan farqli o'laroq, devor qalinligi doimiy ravishda o'zgarishi mumkin.

Umumiy optimallashtirish usullari quyidagilardan iborat:

Qalinroq uchlari: Har bir uchi yaqinidagi trubaning dastlabki 50-100 mm qismiga ko'proq metall qatlamlari qo'llaniladi, bu erda u quvur plitasi bilan aloqa qiladi va devor qalinligini oshiradi. Yuklanish, kengayish, tebranish va egilish momentlaridan kelib chiqadigan yuqori mahalliy kuchlanishlar ushbu mustahkamlangan zona tomonidan boshqariladi.

Yupqaroq o'rta qism: Bosim dizayni kodiga (masalan, ASME VIII bo'limi, 1 yoki 2-bo'lim) rioya qilish uchun zarur bo'lgan minimal qalinlik faqat ichki bosimdan halqa kuchlanishiga duchor bo'lgan o'rta sohada chop etiladi. Xuddi shu material va bosim darajasining an'anaviy chizilgan trubkasi bilan solishtirganda, bu o'rta ba'zan 30-50% yupqaroq bo'ladi.

Sekin-asta o'tish: Tez qadamda stress kontsentratsiyasini oldini olish uchun devor qalinligining o'zgarishi qisqa masofaga (masalan, 20-30 mm) toraytiriladi.

Yakuniy mahsulot funktsional jihatdan tasniflangan komponent bo'lib, metall mexanik yaxlitlikni kuchaytiradigan joyda ehtiyotkorlik bilan joylashtirilgan va faqat og'irlik va issiqlikka chidamlilik qo'shadigan joyda yo'q qilinadi.

Kengaytirilgan issiqlik o'tkazuvchanligi va massaning kamayishi
Oʻzgaruvchan devorga yondashuvning-ikki oʻlchanadigan afzalliklari bor:

Yaxshilangan umumiy issiqlik uzatish koeffitsienti (U): Yupqaroq quvur devori bir xil ichki va tashqi suyuqlik sharoitida o'tkazuvchanlik qarshiligini pasaytiradi. Ikki tomonlama zanglamaydigan po'latdan taxminan 15-17 Vt / m·K issiqlik o'tkazuvchanligi mavjud. Devor qalinligi 2,0 mm dan 1,2 mm gacha qisqarganda (40% ga kamaygan) o'tkazuvchan issiqlik qarshiligi taxminan 40% ga kamayadi va umumiy U{8}}qiymatini sezilarli marjaga oshiradi (odatda plyonka koeffitsientlariga qarab 10-15%).

Og'irligining kamayishi: uzun trubaning-devorlari yupqa markazi (masalan, 6 m) uzunligining katta qismini tashkil qiladi. Xuddi shu so'nggi yuklar uchun tayyorlangan, bir hil qalinlikdagi an'anaviy chizilgan trubaning umumiy og'irligi qo'shimchalar bilan qurilgan quvurga qaraganda 25-40% ko'proq bo'lishi mumkin. Har bir kilogramm hisoblangan offshor platformalar va aerokosmik ilovalar uchun yuzlab quvurlari bo'lgan issiqlik almashtirgichlar to'plamidagi umumiy vaznni tejash muhim ahamiyatga ega.

Qo'shimchalar ishlab chiqarishning dupleks uchun metallurgiya foydalari
Ikki tomonlama zanglamaydigan po'latdan LPBF tomonidan ishlab chiqarilgan mikro tuzilma zarb qilingan materialdan sezilarli darajada farq qiladi. Ostenit va ferritning juda nozik, bir xil birikmasi, don o'lchamlari ko'pincha mikrometr yoki submikrometr diapazonida, juda tez qotib qolish (sovutish tezligi 10 daraja / s gacha) natijasida hosil bo'ladi. Ushbu ajoyib tuzilma quyidagilarni taklif qilishi mumkin:

kattaroq hosildorlik (odatda bosilgan holatda -ishlab chiqarilgan ekvivalentlardan 20-30% yuqori).

tegishli termal ishlov berish bilan kuchli zarba qarshiligi.

minimal qotishma elementlarni ajratish, bu esa bosib chiqarish jarayonida intermetalik fazalarni rivojlanish imkoniyatini pasaytiradi.

Biroq, eng yaxshi faza balansi va korroziyaga chidamliligini olish uchun qoʻshimchalar yordamida qurilgan dupleks komponentlarning koʻpchiligi{0}}eritmadan keyingi ishlov berish va söndürme jarayonini talab qiladi. Issiqlik bilan ishlov berishning normal tsikli:

Sinfga qarab 1050–1100 darajagacha qizdiring.

Qisqa vaqt davomida ushlab turing (masalan, har 25 mm kesim qalinligi uchun 30 daqiqa).

Sigma fazasi va boshqa intermetalllarning cho'kishining oldini olish uchun tezda suv yoki gaz bilan o'chiring.

Qo'shimchalar bilan ishlab chiqarilgan dupleks zanglamaydigan po'latdan to'g'ri issiqlik bilan ishlov berilgandan so'ng, zarb qilingan hamkasbining chuqurlikka chidamliligiga (super dupleks uchun PREN > 40) mos keladi yoki undan oshadi.

Yuzaki ishlov berishning ishlashga ta'siri
Ushbu qo'pollikning ikkita qarama-qarshi ta'siri mavjud: