Gusseisen abgießen: Materialverbesserungen für ein Pumpengehäuse
Ein Stahlwerk in Colorado verwendete eine 20-stufige HPD-Vertikalpumpe für eine Testanwendung. Die Pumpe wurde ursprünglich in den 1950er Jahren hergestellt und bestand überwiegend aus Gusseisen – ein typisches Konstruktionsmaterial für diese Zeit. Moderne Herstellungsverfahren haben jedoch Gusseisen so gut wie überholt gemacht.
Im Laufe der Jahre war das gusseiserne Pumpengehäuse einem extremen Verschleiß ausgesetzt, was zu einer Verschlechterung des Förderdrucks und der anschließenden Außerbetriebnahme der Pumpe führte. Nachdem die Pumpe vom Netz genommen worden war, wurde sie zur umfassenden Inspektion und Analyse für Reparaturen an einen lokalen Pumpen-Aftermarket-Anbieter geschickt. Gusseisen kann nicht durch Schweißen repariert werden, daher wurde es zu einem schwierigen Reparaturhindernis, die Fittings zurückzugewinnen und sie wieder auf die richtigen Abstände zu bringen. In der Vergangenheit wurde für die Reparatur Bronze verwendet, die sich mit dem Gusseisenwerkstoff verbinden kann. Seit der letzten Reparatur dieser Pumpe hatte sich ihr Zustand jedoch stark verschlechtert. Die Bronze war erodiert und hätte umfangreiche Reparaturen erfordert, die die Kosten für ein neues Stahlgehäuse überschritten hätten. Daher empfahl das Aftermarket-Unternehmen, ein neues Gehäuse aus Kohlenstoffstahl zu gießen.
Der Reverse-Engineering-Prozess begann mit dem Scannen des vorhandenen Gehäuses mit einem Laserkoordinaten-Scanner und der Verwendung dieser Daten zur Erstellung eines 3D-Modells. Da der anfängliche Scan die vorhandenen Schäden und Abnutzungen enthielt, musste das Modell modifiziert werden, um die ursprüngliche Geometrie des Gehäuses wiederherzustellen. Beim Reverse Engineering eines Teils besteht das Ziel darin, das Teil wieder in seine ursprüngliche Leistungsabsicht zu versetzen und nicht nur das Teil wie vorgefunden neu zu erstellen, da dies kontraproduktiv wäre, ein brandneues, verschlissenes Teil herzustellen.
Nach dem Reverse-Engineering-Prozess wurde dem Modell des Teils Maschinenbestand hinzugefügt. Auch die notwendigen Gießereizugaben wurden umgesetzt und Simulationen erstellt, die für die Gießerei hilfreich wären. Für diesen Guss wurde dann ein sekundäres digitales 3D-Modell erstellt und an die Gießerei gesendet.
Das Gehäuse wurde in einer Stahlgießerei in Arkansas gegossen und dann zur maschinellen Bearbeitung an das texanische Werk des Aftermarket-Unternehmens geschickt. Die geteilte Linie wurde abgeschrägt, die Linienbohrung durchgeführt und die Techniker stellten sicher, dass alle kritischen Passungen korrekt bearbeitet wurden. Das Teil wurde dann nach Colorado zurückgeschickt, wo es auf Genauigkeit geprüft wurde. Nachdem das neue Gehäuse die Inspektion bestanden hatte, wurde der 20-Stufen-Rotor zusammengebaut und im Gehäuse installiert, und die Pumpe war bereit, an den Benutzer zurückgeschickt zu werden.
Die Ergebnisse
Die Techniker des Aftermarket-Unternehmens waren in der Lage, eines der kritischsten Teile der Infrastruktur im Werk des Benutzers zu übernehmen und die Schwächen zu verbessern, von denen sie wussten, dass sie in der Pumpe vorhanden waren. Das überarbeitete Gehäuse passte perfekt auf die Pumpe und war langlebig genug, um so lange zu halten, wie das Stahlwerk in Betrieb bleibt.