터빈 하우징을위한 스테인레스 스틸 주조

이해 터빈 하우징을위한 스테인레스 스틸 주조 응용 프로그램은 재료 과학을 탐구해야합니다, 고급 제조 기술, 복잡한 디자인 고려 사항, 그리고 가혹한 터빈 환경에 의해 제기 된 구체적인 도전.

주철과 같은 전통적인 재료보다 스테인레스 스틸을 선택하는 이유? 특정 등급이 뛰어납니다? 주조 과정이 최종 제품의 무결성에 어떤 영향을 미칩니 까? 이 포괄적 인 가이드는 이러한 질문을 자세히 살펴 봅니다.

우리는 엔지니어를 제공하는 것을 목표로합니다, 디자이너, 제조업체, 그리고 스테인레스 스틸 캐스팅이 왜 그리고 어떻게 다른 산업 전역의 현대 터빈 하우징에 우수한 솔루션을 제공하는지에 대한 권위 있고 심도있는 이해를 가진 조달 전문가, 발전 및 항공 우주에서 자동차 터보 차지 및 해양 추진에 이르기까지.

1. 소개

1.1 터빈 하우징을위한 스테인레스 스틸 캐스팅의 정의

터빈 하우징을위한 스테인레스 스틸 주조 용융 스테인레스 스틸 합금이 복잡한 곰팡이에 붓는 제조 공정을 나타냅니다., 종종 복잡합니다, 회전 터빈 휠을 둘러싼 고정 케이스.

이 과정은 복잡한 내부 형상을 형성 할 수 있습니다. (스크롤, 스크롤, 노즐) 효율적인 유체 안내에 필요합니다, 장착 및 통합을위한 강력한 외부 기능뿐만 아니라.

"캐스팅"측면은 액체 금속에서 직접 부품 모양을 만드는 것을 의미합니다., "스테인레스 스틸"은 최소의 특정 철 기반 합금 제품군을 나타냅니다. 10.5% 크롬, 까다로운 터빈 환경에서 뚜렷한 장점으로 선정되었습니다.

그만큼 터빈 하우징, 때때로 터빈 케이스 또는 스크롤이라고합니다, 뜨거운 가스 또는 증기의 흐름을 채널링하는 데 중요한 역할을합니다., 터빈 블레이드로 최적으로 지시하여 토크를 생성합니다., 또한 고압과 온도를 포함하는 반면.

1.2 터빈 하우징에서 스테인레스 스틸의 중요성

터빈 하우징 내의 운영 환경은 매우 가혹합니다., 재료를 한계로 밀어 넣습니다.

주요 과제에는 다음이 포함됩니다:

• 극한 온도: 터보 차저의 배기 가스 또는 연소 가스/전력 터빈의 증기는 수백에 도달 할 수 있습니다., 때때로 천 개가 넘습니다, 섭씨도 (1800 ° F+에 접근).
• 고압: 작동 유체는 종종 상당한 압력을받습니다.
• 부식성 가스: 연소 부산물, 증기, 또는 대기 노출 (특히 해양) 부식성이 높을 수 있습니다.
• 열 사이클링: 스타트 업 동안 빠른 가열 및 냉각주기, 작업, 셧다운은 상당한 열 스트레스와 피로를 유발합니다.
• 진동: 회전 어셈블리 및 전체 시스템의 기계적 진동.

스테인리스 스틸, 많은 고성능 응용 분야에서 주철 또는 알루미늄과 같은 전통적인 재료에 비해 우수한 선택이됩니다.:

• 우수한 고온 강도 & 크리프 저항: 다른 재료가 크게 약화되는 고온에서 하중 하에서 구조적 무결성을 유지합니다..
• 우수한 부식 & 산화 저항: 핫스탄 공격을 견뎌냅니다, 부식성 가스와 스케일링을 방지합니다.
• 좋은 피로의 힘: 열 변동 및 진동으로 인한 순환 적재 하에서 실패에 저항.
• 디자인 유연성: 캐스팅은 복잡한 것을 허용합니다, 가공을 통해 달성하기 어렵거나 불가능한 공기 역학적으로 최적화 된 모양.

그러므로, 활용 스테인레스 스틸 캐스팅 ~을 위한 터빈 하우징 향상된 터빈 효율로 직접 번역됩니다 (더 나은 밀봉 및 최적화 된 흐름 경로를 통해), 내구성과 신뢰성 향상 (더 긴 서비스 수명, 실패 감소), 안전성 증가, 그리고 종종, 더 나은 전반적인 시스템 성능, 특히 고출력 또는 까다로운 응용 프로그램.

2. 터빈 하우징을위한 스테인레스 스틸 주조의 재료 특성

스테인레스 스틸의 적합성은 터빈 하우징 무결성에 중요한 재료 특성의 상승적 조합에서 비롯됩니다.:

2.1 부식 저항

이것은 특징적 이점입니다. 크롬 함량은 안정적인 형성을 형성합니다, 자가 치유 수동 산화물 층 (cr₂o₂) 기본 금속 보호

이것은 직면하는 터빈 하우징에서 중요합니다:

• 산화: 배기 가스 또는 증기에서 산소에 고온 노출로 인한 스케일링 및 분해에 대한 저항. 표준 탄소 또는 저금탄 강철은 빠르게 산화되고 재료 두께를 잃을 것입니다..
• 뜨거운 부식: 연료 또는 공기 중 오염 물질 공격에 대한 저항 (황처럼, 바나듐, 클로라이드) 고온에서 공격적인 용융 염이나 산을 형성 할 수 있습니다.. 특정 스테인레스 스틸 등급 (좋다 316 또는 더 높은 합금) 향상된 저항을 제공합니다.
• 수성 부식: 응축 수분으로 인한 부식에 대한 저항 (셧다운 중 또는 특정 증기 사이클에서) 또는 외부 환경 노출 (예를 들어, 해양 소금 스프레이).

이 저항은 재료 손실을 방지합니다, 치수 안정성을 유지합니다 (터빈 팁 클리어런스에 중요합니다), 다운 스트림 구성 요소의 오염을 피합니다 (촉매 변환기처럼).

2.2 힘과 강인함

터빈 하우징은 내부 압력 및 조립 하중으로 인한 상당한 기계적 스트레스를 견뎌야합니다..

• 높은 인장 & 항복 강도: 스테인리스 강, 특히 특정 등급 (Martensitic, 이중, ph) 또는 높은 온도에서 표준 오스테 나이트 등급, 압력으로 변형 또는 파열을 방지하기 위해 상당한 강도를 제공합니다.. 이것은 주철과 같은 약한 재료에 비해 잠재적으로 더 얇은 벽 설계를 허용합니다..
• 크리프 저항: 높은 작동 온도에서 결정적으로 중요합니다. 크리프는 재료가 일정한 응력으로 천천히 천천히 변형되는 경향입니다.. 많은 스테인레스 스틸 등급은 탄소강 또는 알루미늄에 비해 우수한 크리프 저항을 나타냅니다., 고온에서 장기 작동 기간 동안 모양과 무결성 유지.
• 인성: 에너지를 흡수하고 골절에 저항하는 능력, 열 충격 또는 충격의 경우 특히 중요합니다.. 오스테 나이트 스테인리스 강은 일반적으로 탁월한 인성을 제공합니다, 더 낮은 온도에서도, Martensitic 등급은 높은 강도를 제공하지만 더 낮은 인성을 관리하기 위해 신중한 설계가 필요할 수 있습니다..

2.3 온도 저항

이 속성은 터빈 하우징에 중요한 여러 측면을 포함합니다:

• 높은 융점: 재료가 일반적인 작동 온도보다 훨씬 고체 상태를 유지합니다..
• 온도에서의 강도 유지: 알루미늄 또는 많은 탄소강과 달리, 특정 스테인레스 스틸 등급은 터빈 하우징 내에서 발견되는 높은 작동 온도에서 객실 강도의 상당 부분을 유지합니다. (예를 들어, 600-1000° C 또는 1100-1830 ° F).
• 열 안정성: 고온에 장기간 노출되는 동안 미세 구조 변화 또는 분해에 대한 저항.
• 열전도율: 스테인레스 강은 일반적으로 알루미늄 또는 탄소강보다 열전도율이 낮습니다.. 이것은 주택 내에 열을 함유하는 데 유리할 수 있습니다. (열 효율 향상) 열 구배 및 응력 관리에 대한 고려가 필요합니다..

2.4 피로 저항

터빈 하우징은 다양한 공급원의 순환 적재를 경험합니다:

• 열 피로: 시작 중 온도 사이클로 인한 반복 확장 및 수축, 작업, 그리고 종료. 이것은 종종 주요 수명 제한 요인입니다. 스테인리스 강, 특히 적절한 열 팽창 계수와 좋은 연성을 가진 사람들, 취성 물질보다 열 피로 균열에 더 나은 저항을 제공합니다..
• 기계적 피로: 압력 변동 또는 기계적 진동으로 인한 순환 응력. 스테인레스 스틸의 고유 한 강도와 인성은 기계적 피로 실패에 대한 우수한 저항에 기여합니다..

2.5 다른 재료와 비교 (예를 들어, 주철, 알류미늄)

주요 테이크 아웃: 주철은 비용 효율적이고 적당한 온도 응용에 적합하지만 (오래된 또는 저성능 터보 차저와 마찬가지로), 알루미늄은 가벼운 무게를 제공하지만 고온에서 실패합니다., 스테인레스 스틸 캐스팅 고온 강도의 필요한 조합을 제공합니다, 내식성, 그리고 요구에 필수적인 피로의 삶, 고성능, 또는 장수 터빈 하우징.

3. 터빈 하우징에 사용되는 스테인레스 스틸 등급

올바른 스테인레스 스틸 등급을 선택하는 것이 중요하며 특정 작동 조건에 크게 의존합니다. (온도, 부식성 환경, 스트레스 수준) 비용 제약.

3.1 일반적인 스테인레스 스틸 등급

• 오스테 나이트 등급 (예를 들어, 304, 316, 309, 310에스, 흠, HP):
  • 304 스테인레스 스틸: 기본 부식성을 제공하지만 고온 강도와 크리프 저항력이 제한적입니다., 까다로운 터빈 하우징의 가장 인기있는 부분에 일반적으로 부적합하게 만듭니다..
  • 316 스테인레스 스틸: 더 나은 부식 저항을 위해 몰리브덴을 추가합니다 (특히 염화물) 고온 강도를 약간 개선했습니다 304, 그러나 여전히 피크 터빈 온도에는 종종 불충분합니다.
  • 고온 오스테 나이트 등급 (309, 310에스, 흠, HP): 이 등급에는 높은 수준의 크롬 및 니켈이 포함되어 있습니다 (때로는 실리콘), 매우 높은 온도에서 우수한 산화 저항성 및 강도 유지를 위해 특별히 설계되었습니다. (최대 1100 ° C / 2000° F 이상). 가스 터빈 성분 및 고성능 터보 차저 하우징에 대한 일반적인 선택입니다.. 예: 흠 (25%CR-20%), HP (더 높은 cr/ni + NB). 이들은 종종 투자 캐스팅을 통해 생산됩니다.
• Martensitic 등급 (예를 들어, 410, 420):
  • 이 등급은 열 처리로 강도와 경도를 달성 할 수 있습니다.. 그들은 적당한 부식 저항과 온도 저항을 제공합니다 (일반적으로 약 650 ° C까지 / 1200° F).
  • 그들의 힘이 높을수록 유익 할 수 있습니다, 그러나 그들은 일반적으로 첨단 자연에 비해 크리프 저항과 인성이 낮습니다.. 그들은 높은 경도가 필요한 특정 저온 터빈 구성 요소 또는 응용 분야에서 사용할 수 있습니다., 그러나 주요 핫 섹션 하우징 자체에 덜 일반적이지 않은 홍보 자체에 비해 덜 일반적입니다..
• 페라이트 등급 (예를 들어, 409, 439):
  • 이들은 크롬 전용 스테인레스 강입니다, 일반적으로 Austenitics보다 비용이 저렴합니다. 그들은 좋은 산화 저항성을 제공하지만 특수 오스테 나이트 등급에 비해 고온 강도와 크리프 저항력이 낮습니다.. 자동차 배기 부품에 사용됩니다, 그러나 최대 온도에서 상당한 하중 용량이 필요한 고성능 터빈 하우징에는 덜 일반적입니다..
• 이중 스테인리스 강 (예를 들어, 2205 듀플렉스 스테인레스 스틸):
  • 이들은 혼합 된 오스테 나이트-페 트리트 미세 구조를 가지고있다, 높은 강도를 제공합니다 (종종 표준 오스테니틱의 두 배) 그리고 응력 부식 균열에 대한 탁월한 저항. 그들의 온도 한계는 일반적으로 첨단 자양학보다 낮습니다 (약 300-350 ° C / 570-660° F 연속 사용), 가장 인기있는 터빈 섹션에 적합하지 않지만 부식성의 특정 구성 요소에 잠재적으로 유용하게, 저온 보조 시스템.

3.2 올바른 학년을 선택하는 방법

선택에는 다단계 분석이 포함됩니다:

1. 최대 작동 온도: 이것은 종종 주요 드라이버입니다. 충분한 힘을 유지하기 위해 입증 된 등급을 선택하십시오, 크리프 저항, 및 피크 지속 작동 온도에서의 산화 저항, 또한 안전 마진. 첨단 혐의 (309, 310, 흠, HP) 종종 필요합니다 >700-800° C 응용 프로그램.
2. 부식성 환경: 연료 유형을 고려하십시오, 황의 존재, 클로라이드, 증기, 또는 다른 부식제. 더 높은 Cr, ~ 안에, MO 함량은 일반적으로 저항을 향상시킵니다. 해양 환경은 종종 요구합니다 316 또는 더 높은 합금.
3. 기계적 하중 & 스트레스: 압력 부하를 분석하십시오, 조립 스트레스, 그리고 진동 응력. 더 높은 강도 등급 (마르텐사이트, 이중, 또는 특정 고강도 오스테니틱) 스트레스가 매우 높으면 고려 될 수 있습니다, 그러나 온도 제한은 존중되어야합니다.
4. 열 사이클링 심각도: 빈번하고 빠른 온도 변화는 좋은 열 피로 저항을 요구합니다.. 연성 및 열 팽창 계수는 역할을합니다. 오스테 나이트 등급은 종종 여기서 잘 수행됩니다.
5. 제조 공정 호환성: 선택한 등급이 의도 된 캐스팅 과정에 적합한 지 확인 (예를 들어, 투자 캐스팅 유동성) 필요한 경우 후속 가공 또는 용접.
6. 비용: 고성능, 고금리 스테인레스 스틸은 낮은 등급 또는 주철보다 훨씬 비쌉니다.. 비용은 성과 요구 사항과 예상 서비스 수명으로 정당화되어야합니다..
7. 유효성: 선택한 등급이 캐스팅에 필요한 양식으로 쉽게 구할 수 있는지 확인하십시오..

자주, 310과 같은 고온 오스테 나이트 스테인레스 강, 흠, 또는 HP 합금 가장 까다로운 자료가 되십시오 터빈 하우징 극한 온도 저항의 최적 균형으로 인해, 힘, 및 내식성, 일반적으로 생산됩니다 투자 캐스팅.

4. 스테인레스 스틸 터빈 하우징을위한 주조 공정

필요한 무결성으로 복잡한 터빈 하우징 형상 생성은 정교한 캐스팅 프로세스가 필요합니다.:

4.1 투자 캐스팅 프로세스 (잃어버린 왁스 캐스팅)

이 과정은 복잡한 것에 매우 유리합니다, 고정밀 stainless steel turbine housings, especially those made from high-temperature alloys.

• 단계:
  1. 패턴 제작: A precise wax replica (pattern) of the turbine housing is created, often by injecting wax into a metal die. Complex internal passages may require soluble cores or ceramic cores integrated into the pattern.
  2. 집회: Multiple wax patterns are attached to a central wax “tree” or gating system.
  3. 쉘 빌딩: The wax assembly is repeatedly dipped into a ceramic slurry and then coated with refractory sand (stuccoing). Each layer is dried, building up a robust ceramic shell around the wax patterns.
  4. 탈 왁스: The ceramic shell assembly is heated (typically in an autoclave or flash fire furnace) to melt and drain the wax, leaving a hollow ceramic mold cavity perfectly replicating the turbine housing shape.
  5. Firing: 빈 세라믹 쉘은 고온에서 발사되어 강도를 높이고 잔류 왁스를 태워 버립니다..
  6. 붓는 것: 녹은 스테인레스 스틸 (신중하게 제어 된 조성 및 온도) 예열 된 세라믹 쉘에 붓습니다. 진공 또는 제어 된 대기 쏟아지는 것은 반응성 합금 또는 가스 다공성을 최소화하기 위해 사용될 수 있습니다..
  7. 응고 & 냉각: 금속은 껍질 내에서 굳어집니다. 냉각 속도는 미세 구조에 영향을 미치기 위해 제어됩니다.
  8. 껍질 제거 (녹아웃): 한 번 멋지다, 세라믹 쉘은 기계적으로 분해됩니다 (예를 들어, 진동, 망치, 고압 워터 제트).
  9. 절단 & 마무리 손질: 개별 주물은 나무에서 자릅니다. 게이트와 라이저가 제거됩니다. 캐스팅이 청소됩니다 (예를 들어, 샷 폭발) 검사.
• 터빈 하우징의 장점: 탁월한 치수 정확도, 매우 복잡한 내부/외부 형상 생산 능력 (얇은 벽, 복잡한 볼 루트), 우수한 표면 마감 (일부 표면에서 가공 필요성을 줄입니다), 첨단 등급을 포함한 광범위한 스테인레스 스틸 합금에 적합합니다..
• 단점: 모래 주조와 비교하여 더 높은 툴링 및 프로세스 비용, 더 길어진 리드타임, 크기 제한 (큰 투자 주물이 가능하지만 가능합니다).

4.2 모래 주조 과정

투자 캐스팅은 종종 고성능 주택에 선호됩니다, 모래 주조 실행 가능할 수 있습니다, 더 간단한 디자인을위한보다 비용 효율적인 옵션, 더 큰 구성 요소, 또는 잠재적으로 낮은 온도 적용.

• 단계:
  1. 패턴 제작: 패턴 (종종 나무, 플라스틱, 또는 금속) 터빈 하우징 모양을 나타냅니다 (수축이 수당됩니다) 생성됩니다. 핵심 상자는 내부 공동을 위해 만들어집니다.
  2. 곰팡이 제작: 바인더와 혼합 된 모래 (예를 들어, 점토, 화학적 결합제) 플라스크의 패턴 반쪽 주위에 단단히 포장됩니다. (금형 상자). 본드 모래로 만든 코어는 내부 통로를 형성하기 위해 곰팡이 구멍에 배치됩니다.. 패턴이 제거됩니다, 금형 공동을 떠납니다.
  3. 집회: 두 곰팡이 반쪽 (대처하고 드래그합니다) 조립됩니다.
  4. 붓는 것: 녹은 스테인레스 스틸은 게이팅 시스템을 통해 금형 구멍에 부어줍니다..
  5. 응고 & 냉각: 금속은 모래 곰팡이 내에서 굳어집니다.
  6. 쉐이크 아웃: 한 번 멋지다, 캐스팅을 회수하기 위해 모래 곰팡이가 분해됩니다..
  7. 마무리 손질: 게이트, 라이저, 과도한 재료 (플래시) 제거됩니다. 청소 (샷 폭발) 수행됩니다.
• 터빈 하우징의 장점: 더 낮은 툴링 비용, 더 큰 주물에 적합합니다, 투자 캐스팅에 비해 초기 생산을위한 더 빠른 리드 타임, 다양한 스테인레스 스틸 등급의 다용도.
• 단점: 낮은 치수 정확도와 표면 마감 처리 (더 많은 가공이 필요합니다), 투자 캐스팅에 비해 덜 복잡한 세부 사항, 모래 관련 결함의 가능성.

4.3 정밀 가공 애프터 캐스트

주조 방법에 관계없이, 어느 정도의 정밀 가공은 거의 항상 필요합니다. stainless steel turbine housings 최종 공차 및 기능 표면을 달성합니다:

• 중요한 차원: 가공은 터빈 휠 클리어런스의 정확한 치수를 보장합니다 (효율성과 문지름 방지에 중요합니다), 플랜지 장착, 입구/출구 포트, 그리고 센서 보스.
• 밀봉 표면: 플랜지 페이스 또는 기타 밀봉 영역은 누출 방지 연결에 필요한 평탄도 및 표면 마감을 달성하기 위해 가공이 필요합니다..
• 나사 구멍: 장착 볼트를위한 탭 구멍, 센서, 또는 액추에이터가 생성됩니다.
• 도전: 가공 스테인리스 스틸, 특히 오스테 나이트 등급, 견고한 기계가 필요합니다, 날카로운 툴링 (종종 카바이드), 적절한 절단 유체, 최적화 된 속도 및 피드. 고온 합금은 특히 어려울 수 있습니다.

4.4 열처리

열처리 후 캐스팅 또는 미세 조정 후 미세 조정 특성:

• 어닐링/솔루션 어닐링 (오스테나이트계): 해로운 침전물을 용해시킵니다 (크롬 카바이드처럼), 주조 및 가공으로 인한 스트레스를 완화합니다, 부식성과 연성을 최적화합니다.
• 경화 & 템퍼링 (마르텐사이트): Martensitic 등급을 사용하는 경우 높은 강도와 ​​경도가 발생합니다..
• 스트레스 완화: 미세 구조를 크게 변경하지 않고 잔류 응력을 줄입니다, 치수 안정성 및 응력 관련 실패에 대한 저항성 향상. 이것은 열 순환에 따라 복잡한 주물에 특히 중요합니다..
• 안정화 (해당되는 경우): 후속 고온 노출 동안 감작을 방지하기위한 특정 등급에 대한 특정 치료.

4.5 품질 관리

엄격한 품질 관리는 안전성의 무결성을 보장합니다 터빈 하우징:

• 화학적 분석: 용융 금속 구성을 확인하면 지정된 등급 요구 사항이 충족됩니다. (광 방출 분광법 - OES).
• 치수 검사: 좌표 측정기 사용 (CMM), 게이지, 중요한 치수가 공차 내에 있는지 확인하는 스캐너.
• 비파괴 테스트 (ndt):
  • 육안 검사 (VT): 명백한 표면 결함을 확인합니다.
  • 액체 침투성 검사 (Pt): 표면 파괴 균열 또는 다공성을 감지합니다.
  • 자기 입자 테스트 (산): 강자성 등급의 표면 및 표면 근처 결함을 검출합니다 (예를 들어, Martensitic). 오스테 나이트 등급에는 적용되지 않습니다.
  • 방사선 테스트 (RT-X- 레이): 수축과 같은 내부 결함을 감지합니다, 다공성, 포함. 내부 건전성을 보장하는 데 중요합니다.
  • 초음파 테스트 (ut): 내부 결함 감지, 특히 두꺼운 부분에서.
• 기계 테스트: 인장 테스트, 경도 테스트, 주택과 함께 캐스트되거나 대표 주물로 인한 테스트 바에 대한 충격 테스트 (파괴적).
• 압력 테스트 (누출 테스트): 완성 된 주택에 압력 을가합니다 (정수압 또는 공압) 누출 끈을 확인합니다.

5. 스테인레스 스틸 터빈 하우징에 대한 설계 고려 사항

효과적인 디자인은 잠재적 인 과제를 완화하면서 스테인레스 스틸 캐스팅의 이점을 활용합니다.:

5.1 공기 역학적 디자인

내부 기하학 (Volute 또는 Scroll Shape, 해당되는 경우 노즐 디자인) 터빈 효율에 중요합니다.

최소 압력 손실과 최적의 흐름 각도로 터빈 휠에 작업 유체를 부드럽게 안내해야합니다..

• 계산 유체 역학 (CFD): 유체 흐름을 시뮬레이션하는 데 광범위하게 사용됩니다, 통로 모양을 최적화하십시오, 난기류를 최소화하십시오, 성능을 예측합니다.
• 캐스팅 장점: 투자 주조, 특히, 매우 복잡한 생성을 허용합니다, 매끄러운, CFD 분석에 의해 지시 된 정확한 내부 구절, 고체에서 가공하기가 어렵거나 불가능할 것입니다..

5.2 벽 두께 및 중량 최적화

• 힘과 체중의 균형: 설계는 압력과 열 응력을 견딜 수 있도록 충분한 벽 두께를 보장해야합니다., 그러나 과도한 두께는 불필요한 무게를 더합니다 (항공 우주/자동차에서 중요합니다) 그리고 비용, 열 응력 문제를 악화시킬 수 있습니다.
• 유한 요소 분석 (fea): 운영 하중에서 응력 분포를 시뮬레이션하는 데 사용됩니다 (압력, 열 구배, 기계적 부하). 설계자는 필요한 경우에만 재료를 전략적으로 추가하고 다른 곳에서 두께를 최소화 할 수 있습니다..
• 캐스팅 기능: 캐스팅은 부분 전체에 걸쳐 벽 두께가 다양한 것을 허용합니다, FEA 결과를 기반으로 재료를 효율적으로 배치합니다.

5.3 열 팽창 및 응력 관리

스테인리스 강은 비교적 높은 열 팽창 계수를 갖습니다. 열 순환 중에 결과 응력을 관리하는 것은 피로 실패를 방지하는 데 중요합니다..

• 재료 선택: 적절한 열 팽창 특성과 고온 연성이 좋은 등급 선택.
• 기하학적 디자인: 부드러운 전환과 같은 기능을 통합합니다, 관대 한 반경, 스트레스가 집중되는 날카로운 모서리를 피하십시오. 가능한 경우 균일 한 가열/냉각 설계. 결합 구성 요소에 대한 제어 확장/수축 허용.
• FEA 열 분석: 온도 분포 시뮬레이션 및 결과 열 응력을 시뮬레이션하여 잠재적 인 문제 영역을 식별하고 설계 최적화.
• 스트레스 해소: 시사 또는 매칭 후 스트레스 릴리프 열 처리를 통합합니다.

6. 터빈 하우징을위한 스테인레스 스틸 주조의 장점

스테인레스 스틸 캐스팅을 선택하면 상당한 이점이 있습니다:

6.1 높은 내구성과 신뢰성

고온 강도의 조합, 크리프 저항, 피로의 힘, 부식성 저항은 장기간 가혹한 운영 조건을 견딜 수있는 주택으로 이어집니다., 실패 감소 및 운영 가동 시간 증가.

6.2 부식 및 내열

산화에 대한 우수한 저항, 뜨거운 부식, 주철 또는 알루미늄에 비해 일반적인 부식은 물질적 무결성을 보장하고 시간이 지남에 따라 성능 저하를 방지합니다.. 극한 온도에서 구조적 무결성을 유지합니다.

6.3 정밀도 및 사용자 정의

주조, 특히 투자 캐스팅, 허용:

• 복잡한 기하학: 공기 역학적 효율성에 최적화 된 복잡한 디자인을 충실하게 재현합니다.
• 타이트한 공차: Net Net 모양을 달성하면 후속 가공 요구 사항이 줄어 듭니다.
• 맞춤형 디자인: 특정 터빈 성능 목표 또는 포장 제약 조건에 맞춰진 맞춤형 주택 생산 촉진.

6.4 시간이 지남에 따라 비용 효율성

초기 재료 및 제조 비용 스테인레스 스틸 캐스팅 주철보다 높습니다, 확장 된 서비스 수명, 유지 보수 감소, 다운 타임 최소화, 그리고 잠재적으로 터빈 효율이 높아짐 (수명주기 비용), 특히 까다 롭거나 중요한 응용 분야에서.

7. 스테인레스 스틸 터빈 하우징의 응용

스테인레스 스틸 하우징은 성능과 신뢰성이 핵심적인 부문에서 필수적입니다.:

7.1 발전

• 가스 터빈: 발전소에 사용되는 고정 가스 터빈을위한 주택, 온도와 압력이 매우 높습니다. 첨단 오스테 나이트 합금 (흠, HP) 일반적입니다.
• 증기 터빈: 증기 터빈의 특정 단계에 대한 케이싱, 특히 부식성 증기 조건 또는 고온이 존재하는 경우.

7.2 항공 우주 및 항공

• 제트 엔진: 항공기 엔진 및 보조 전력 장치의 터빈 섹션을위한 주택 (아포). 무게, 고온 성능, 신뢰성이 가장 중요합니다. 첨단 스테인레스 스틸 또는 니켈 기반 슈퍼 합금의 투자 캐스팅 (비슷한 주조 과정) 표준입니다.

7.3 자동차 산업

• 터보 차저: 고성능 가솔린 및 디젤 엔진 터보 차저의 "핫 사이드"터빈 하우징에 점점 더 많이 사용됩니다., 특히 배출 규정 및 하향화 추세로 인해 배기 온도가 상승함에 따라. 까다로운 응용 분야에서 더 나은 내구성과 열 관리를 위해 주철을 대체합니다.. 투자 캐스팅은 이러한 복잡한 모양에 일반적입니다.

7.4 해양과 해외

• 해양 디젤 터보 차저: 316L 등급 이상의 합금은 부식성 해양 대기 및 배기 가스에 저항합니다..
• 선박 추진 또는 선상 발전을위한 터빈: 가혹한 해양 상태를 처리 할 수있는 강력한 재료가 필요합니다.

8. 터빈 하우징을위한 스테인레스 스틸 캐스팅의 도전

장점에도 불구하고, 이러한 구성 요소를 제조하면 문제가 발생합니다:

8.1 복잡한 캐스팅 요구 사항

터빈 하우징에는 종종 얇은 벽이 있습니다, 복잡한 내부 볼트, 그리고 타이트한 공차. 결함없는 주물 달성 (다공성이 없습니다, 수축, 균열) 이러한 형상을 사용하려면 정교한 주조 공정 제어가 필요합니다, 시뮬레이션 (응고 모델링), 게이팅/라이저 디자인.

8.2 스테인레스 스틸 비용

상당한 양의 니켈을 함유하는 고성능 스테인레스 스틸 합금, 크롬, 그리고 몰리브덴은 주철에 비해 비싼 원료입니다..

복잡한 주조 과정 (특히 투자 캐스팅) 또한 더 높은 제조 비용에 기여합니다.

8.3 열 응력 관리

복잡한 모양의 조합, 잠재적으로 다양한 벽 두께, 높은 열 팽창 계수는 응고 및 후속 작동 중에 열 응력을 관리하여 중요한 설계 및 제조 문제가됩니다..

부적절한 관리는 크래킹이나 왜곡으로 이어질 수 있습니다.

8.4 환경 적 요인 (조작)

용융 및 주조 스테인레스 스틸에는 높은 에너지 입력이 필요합니다.

파운드리는 배출량을 관리하고 내화성 재료 및 바인더를 책임감있게 처리해야합니다..

9. 산업 표준 및 인증

인정 된 표준 준수는 품질을 보장하는 데 중요합니다., 안전, 그리고 신뢰성 stainless steel turbine housings:

9.1 재료 표준

• ASTM 국제 (예를 들어, 부식성 철 염소/니켈 주물을위한 ASTM A743/A743M, 열 저항성 철 염소/니켈 주물의 경우 ASTM A297/A297M): 화학 성분을 정의하십시오, 기계적 특성 요구 사항, 및 특정 캐스트 스테인레스 스틸 등급에 대한 테스트 절차.
• SAE/AMS (항공 우주 재료 사양): 항공 우주 응용 분야에서 자주 사용됩니다, 엄격한 요구 사항을 제공합니다.
• 안에 (유럽 ​​규범 - 예 :, 안에 10283): 압력 목적을위한 철강 주물에 대한 유럽 표준, 열 저항 등급을 포함하여.

9.2 제조 표준

• ISO 9001: 파운드리의 품질 관리 시스템 인증, 일관된 프로세스 보장.
• AS9100: 항공 우주 별 품질 관리 시스템 표준.
• 투자 캐스팅 연구소 (ICI) 표준: 공차 및 관행에 대한 지침을 제공하십시오.

9.3 검사 표준

• NDT의 ASTM E 표준 (예를 들어, Pt의 경우 E165, Mt, Rt의 E1742, RT 참조 방사선 사진의 경우 E446): 비파괴 테스트 방법에 대한 절차 및 수락 기준을 정의합니다.
• ASME 보일러 및 압력 용기 코드 (BPVC): II 서버 II (재료), 섹션 v (비파괴 검사), VIII를보고 (압력 용기), 섹션 IX (용접) 주택이 특정 규정에 따라 압력 함유 구성 요소로 간주되는 경우 관련이있을 수 있습니다..

이러한 표준을 준수하면 재료 품질을 보장합니다, 프로세스 제어, 그리고 최종 제품 무결성.

10. 결론

스테인레스 스틸 캐스팅 고성능 제조를위한 비교할 수없는 솔루션을 제공합니다, 튼튼한, 그리고 신뢰할 수 있습니다 터빈 하우징.

스테인레스 스틸의 고유 한 장점을 활용하여 - 탁월한 부식 저항, 고온 강도, 크리프 저항, 그리고 피로 강도 - 엔지니어는보다 효율적으로 작동하는 터빈을 설계 할 수 있습니다., 오래 지속됩니다, 가장 까다로운 조건에서 안전하게 수행하십시오.

주철과 같은 전통적인 재료에는 자리가 있습니다, 현대 발전의 요구가 증가하고 있습니다, 항공 우주 추진, 자동차 터보 차지는 특정 등급의 캐스트 스테인레스 스틸 만 제공 할 수있는 우수한 특성을 자주 필요로합니다..

과정과 같은 프로세스 투자 캐스팅 복잡한 생성을 가능하게합니다, 터빈 효율을 극대화하는 데 중요한 공기 역학적으로 최적화 된 형상, 엄격한 품질 관리 및 산업 표준 준수 반면 이러한 중요한 구성 요소의 무결성을 보장합니다..

비용 및 제조 복잡성과 관련된 문제에도 불구하고, 장기 이점-내구성 향상, 유지 보수 감소, 개선 된 성능, 수명주기 비용 절감 - 고형화 스테인레스 스틸 캐스팅 가혹한 환경 및 고성능 응용 프로그램으로 향하는 터빈 하우징 생산을위한 벤치 마크 기술로.

올바른 스테인레스 스틸 등급을 선택하고 숙련 된 캐스팅 파운드리와 파트너 관계는이 고급 제조 접근 방식의 잠재력을 최대한 활용하는 데 중요한 단계입니다..