OLA

Nghiên cứu trường hợp: Thân van ba đường một khối

Thép không gỉ 316L | SLM | Thân van đa cổng với flange tích hợp

Ứng dụng In 3D kim loại

1. Bối cảnh

Một nhà sản xuất thiết bị quy trình đang lắp ráp van phân chia hóa chất ba đường từ ba phần đúc được ghép lại với nhau bằng bulông và gioăng PTFE. Cấu tạo đa mảnh gặp phải các đường rò rỉ mạn tính tại gioăng, yêu cầu thời gian chờ dài cho các chi tiết đúc, và đường chảy bên trong có nhiều chuyển tiếp 90° tạo ra sự sụt áp. Một thân van một khối với đường chảy bên trong được tối ưu hóa và flange tích hợp là cần thiết để loại bỏ các đường rò rỉ và cải thiện hiệu suất dòng chảy.

2. Thách thức

Yêu cầu thiết kế bao gồm:

· Ba cổng flange tích hợp (DN80, DN80, DN50) trong một thân một khối duy nhất

· Đường chảy bên trong được tối ưu hóa bằng CFD thay thế ba chuyển tiếp 90° của lắp ráp bulông truyền thống

· Mẫu lỗ bulông tuân thủ ASME B16.5 để tương thích flange thay thế trực tiếp

· Không có gioăng, không có khớp nối bulông trên đường chảy — cấu tạo hoàn toàn không hàn

· Lớp áp suất PN40, kín nước dưới 50 bar trong thử nghiệm thủy tĩnh

3. Giải pháp

Thân van ba đường được thiết kế lại thành một chi tiết một khối duy nhất với các kênh dòng chảy bên trong được tối ưu hóa bằng CFD, chuyển tiếp mượt mà giữa ba cổng, và được sản xuất bằng phương pháp Tan chảy bằng Laser Lựa chọn (SLM) từ thép không gỉ 316L.Ba mặt bích, thân van, đường dẫn nội bộ và các lỗ bulong được in như một phần liên tục — không có đúc, không có hàn, không có gioăng trên đường ướt. Các mặt bích được gia công hoàn thiện theo bề mặt hoàn thiện ASME B16.5 để bulong trực tiếp vào đường ống tiêu chuẩn. Đường dẫn nội bộ được tối ưu hóa đã giảm số lượng góc 90° từ ba xuống còn một, với chuyển tiếp tiếp tuyến mượt mà ở giữa.

 

Hình 1: Thân van ba chiều in bằng SLM 316L — 3/4 view cho thấy hai mặt bích DN80 và một mặt bích DN50, hoàn toàn liền khối

 

Hình 2: Cùng thân van từ bên cạnh — mặt bích lớn với hoa văn lỗ bulong tuân thủ ASME B16.5

 

Hình 3: Đ瞰 từ trên — buồng dòng chảy nội bộ được tối ưu hóa CFD có thể nhìn thấy qua mặt bích mở

 

Hình 4: Đường viền bên — cho thấy toàn bộ thân van và ba trục cổng

4. Kết quả

· Giảm 40% trọng lượng — so vớibộ đúc ba chi tiết + lắp ráp bulông

· Không có gioăng trên đường dòng chảy — đơn khối hoàn toàn, không có đường rò rỉ

· Giảm áp suất xuống 30% — thông qua dòng chảy nội bộ được tối ưu hóa bằng CFD

· Chống rò rỉ ở áp suất 50 bar — đã được xác minh bằng thử nghiệm thủy tĩnh trên từng đơn vị

· Tương thích với mặt bích ASME B16.5 — thay thế trực tiếp cho đường ống hiện có

· Thời gian chờ: 3 tuần — từ CAD đến thân máy đã gia công, sẵn sàng lắp đặt

“Chúng tôi đã loại bỏ sáu gioăng và ba khớp nối bulông khỏi mỗi van. Các cuộc gọi dịch vụ trong sáu tháng đầu đã giảm xuống không, và hiệu suất dòng chảy của chúng tôi đã tăng lên đáng kể.”

 

Vật liệu: Thép không gỉ 316L  |  Quy trình: SLM / In kim loại 3D  |  Ứng dụng: Thân van ba chiều đơn khối