محفظه پمپ از جنس استیل ضد زنگ با دقت ماشینکاری شده برای سیستم‌های سیالات فشار بالا

طراحی محفظه پمپ، چالش‌های مهندسی و تولیدی متعددی را به همراه داشت:

اولین چالش، مقاومت بالا در برابر فشار داخلی بود. سیستم‌های پمپ برای کار تحت فشارهایی تا ۲۲ تا ۲۸ بار طراحی شده بودند و گاهی اوقات اوج بار در هنگام راه‌اندازی سیستم از ۳۰ بار فراتر می‌رفت. این امر مستلزم یکپارچگی مواد و هندسه ساختاری دقیق بود تا از عدم تغییر شکل تحت بار اطمینان حاصل شود.

چالش دوم مربوط به دقت کانال جریان داخلی بود. محفظه شامل مجاری داخلی پیچیده‌ای بود که مسئول هدایت جریان سیال از ورودی به محفظه پروانه بودند. حتی انحرافات کوچک ماشینکاری می‌توانست راندمان جریان را مختل کرده و عملکرد پمپ را کاهش دهد.

چالش سوم، دقت سطح آب‌بندی بود. سطوح اتصال بین بخش‌های محفظه پمپ، برای اطمینان از مونتاژ بدون نشتی در شرایط فشار بالا، به پرداخت‌های بسیار صاف و صیقلی نیاز داشتند. هرگونه نقص سطحی می‌توانست منجر به خرابی واشر یا نشت فشار شود.

چالش چهارم، ثبات تولید بود. مشتری خواستار تولید دسته‌ای بیش از ۸۰۰ واحد بود و هر واحد باید ویژگی‌های ابعادی و عملکردی یکسانی را حفظ می‌کرد تا قابلیت تعویض در مونتاژ نهایی تضمین شود.

پیش از این، مشتری با چندین تأمین‌کننده مشکلاتی از جمله کیفیت ماشینکاری متناقض، بی‌نظمی‌های سطحی و تغییرات ابعادی بین دسته‌ها را تجربه کرده بود.

پس از ارزیابی فنی، شرکت شنگتائو متال به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، استحکام مکانیکی و مناسب بودن برای سیستم‌های سیالات فشار بالا، فولاد ضد زنگ 316L را به عنوان ماده اصلی برای اجزای محفظه پمپ انتخاب کرد.

تأیید مواد شامل موارد زیر است:

• گواهی‌های آزمایش کارخانه (MTC) برای هر بچ
• اعتبارسنجی ترکیب شیمیایی برای محتوای کروم و مولیبدن
• آزمایش خواص مکانیکی برای استحکام کششی و عملکرد تسلیم
• ردیابی قابلیت ردیابی برای تمام اعداد حرارتی مواد اولیه

اعتبارسنجی مهندسی با استفاده از شبیه‌سازی سه‌بعدی CAD برای تحلیل توزیع تنش تحت فشار عملیاتی انجام شد. از تحلیل المان محدود (FEA) برای شناسایی مناطق پر تنش در اطراف رابط‌های آب‌بندی و کانال‌های جریان داخلی استفاده شد.

بر اساس نتایج شبیه‌سازی، تقویت‌های سازه‌ای جزئی در مناطق منتخب اعمال شد تا دوام بلندمدت بدون افزایش قابل توجه ضخامت مصالح بهبود یابد.

پرداخت سطح و محافظت در برابر خوردگی

پس از ماشینکاری، تمام محفظه‌های پمپ تحت فرآیندهای پرداخت سطحی متناسب با نیازهای عملکردی خود قرار گرفتند.

سطوح آب‌بندی با دقت سنگ‌زنی و صیقل داده شدند تا به مقادیر زبری کم برای سازگاری با واشر دست یابند. کانال‌های داخلی سیال برای از بین بردن ریزبرج‌ها و بهبود راندمان جریان، تحت عملیات اصلاح قرار گرفتند.

یک فرآیند غیرفعال‌سازی شیمیایی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی با تقویت لایه اکسید کروم روی سطح فولاد ضد زنگ اعمال شد.

این عملیات به ویژه برای استفاده مورد نظر پمپ در محیط‌های شیمیایی تهاجمی، که در آن قرار گرفتن طولانی مدت در معرض رطوبت و مواد شیمیایی محلول می‌تواند عملکرد را کاهش دهد، بسیار مهم بود.