末級動葉片創(chuàng)新工藝方案的研究

孫成慧

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

末級動葉片創(chuàng)新工藝方案的研究

孫成慧

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

對汽輪機(jī)末級動葉片加工工藝進(jìn)行創(chuàng)新，借助原有四軸的加工力量，給五軸精加工去余量，先加工汽道及裝配面，然后再加工葉根，取得較好的效果。

末級動葉片；噴丸強(qiáng)化處理；新工藝方案；毛坯重檢；汽道型線加工

0 引言

汽輪機(jī)末級葉片，尤其是大型機(jī)組的末級葉片幾何尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、葉片汽道相對薄，是標(biāo)準(zhǔn)的柔性葉片，因而制造工藝復(fù)雜、檢測難度高，并且涉及數(shù)控加工、測量、材料、熱處理等多個領(lǐng)域。針對末級葉片復(fù)雜的物理特性，進(jìn)行加工工藝研究、制造設(shè)備研發(fā)及檢測技術(shù)研究，進(jìn)而可以延伸推廣到其他大葉片的制造和檢測，為未來超大型葉片的制造技術(shù)打下堅實的基礎(chǔ)。

1 原工藝方案介紹

一般機(jī)組末級動葉片葉根采用樅樹形直齒結(jié)構(gòu)，葉型是自由成形彎扭結(jié)構(gòu)，葉型中間內(nèi)背面自帶有拉筋凸臺，在汽道頂部進(jìn)汽邊焊司太立合金片防水蝕，葉頂圍帶內(nèi)背凸凹型線呈骨形，間隙裝配。在早期四軸加工“1029”葉片時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此種葉片加工時易變形，裝配時效果非常不好?，F(xiàn)在通過工藝性的改進(jìn)及法拉利大型五軸設(shè)備的引進(jìn)，此級葉片現(xiàn)在可以很好地加工出來。

以往的工藝方案為以毛坯三頂針定位，直接澆方箱，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換后加工葉根，以葉根為主基準(zhǔn)，加工汽道、拉筋及葉冠裝配面。加工時先加工準(zhǔn)葉根，再以葉根齒形完全定位進(jìn)行汽道、裝配面的加工，這樣的方法在中小型樅樹型葉根葉片上大量運(yùn)用，但是對于大葉片來說，由于齒形工作面非常小，精度對其他部位的加工影響非常大，尤其是此級葉片葉根與型線部位的比例接近1∶10，葉根微小的誤差對葉頂?shù)恼`差放大效果非常明顯，毛坯有缺陷時，汽道無法銑，只能報廢；葉根加工后，汽道銑出變形時進(jìn)行的矯形后熱處理非常復(fù)雜；單只葉片加工后變形情況較多，裝配后超差。

2 改進(jìn)后新的工藝方案

是否可以采取逆向思維，以大面保小面，先加工汽道型線及裝配面各部位，再以加工好的基準(zhǔn)面反過來加工葉根型線呢？依此進(jìn)行細(xì)化分析，先將汽道及凸臺、葉冠型線裝配面一起加工，相對位置能有一個比較好的保證。然后再以加工好的汽道型線等定位加工葉根，這樣，一個新的工藝方案就誕生了，如圖1所示。

圖1 新方案加工主要工藝流程

1）模鍛毛坯重檢及?？住９庸さ拇笕~片模鍛毛坯都是外購的。因供貨廠家不同，同一產(chǎn)品相同技術(shù)協(xié)議的毛坯仍有很大差別。工藝第一步就是要求檢驗部門按照技術(shù)協(xié)議和毛坯圖樣要求檢查、檢測毛坯是否滿足要求，并及時反饋到工藝部門和加工部門，進(jìn)行重打三頂針孔等相應(yīng)工藝措施來滿足加工要求，見圖2。

2）汽道型線加工。汽道型線加工，是此次末級動葉片加工時工藝性變化最大的工序。粗加工時，充分考慮到毛坯的因素，首先用四軸機(jī)床粗加工，使下序加工時余量均勻化，并進(jìn)行相應(yīng)熱處理去除應(yīng)力。

圖2

圖3

在法拉利機(jī)床加工時，為了防止因粗銑后葉片變型過大而引起精加工報廢，在此序創(chuàng)造性地加入了應(yīng)用對刀儀做的一種檢測程序，通過檢測程序的控制，當(dāng)在五軸加工的葉片余量均勻時，則調(diào)用正常的加工程序來加工。若正常檢測余量不均勻時，則調(diào)用相應(yīng)的轉(zhuǎn)角程序?qū)⑷~片完全加工出來，見圖3。

3）葉根加工。葉根加工時，仍采用澆方箱定位的傳統(tǒng)模式，這種方式目前應(yīng)用效果較好。

4）裝配面加工。大葉片工藝性好壞，不僅僅體現(xiàn)在單只葉片的尺寸精度上，更多體現(xiàn)在裝配精度及一致性上。在葉根加工完成后，以葉根為基準(zhǔn)，將裝配面加工出來，使其基準(zhǔn)統(tǒng)一，裝配一致性好。

5）完工成品檢查。此級動葉片在精加工完成后，仍存在一定量的后續(xù)變型。在裝配前，需要進(jìn)行成品的檢查，以進(jìn)一步將變形量消除。完工檢查時，要有校型、三坐標(biāo)檢測等工藝手段進(jìn)行配合。

3 結(jié)語

工藝改進(jìn)后有下列特點(diǎn)：以毛坯三頂針定位，首先機(jī)加汽道，再將汽道基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到三頂針。以三頂針為基準(zhǔn)澆注方箱，加工葉根，再以葉根為基準(zhǔn)，精加工葉冠裝配面及拉筋。由于優(yōu)先加工汽道，毛坯有缺陷時，葉根部位不受影響，可以銑出，不造成報廢；汽道銑出變形時，進(jìn)行矯形后熱處理簡單；葉片單只變形量控制效果好，組裝后效果好，不超差。當(dāng)然因為改進(jìn)后要進(jìn)行幾次基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，需要嚴(yán)格控制幾次轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)重合，避免基準(zhǔn)變化導(dǎo)致的加工超差。

經(jīng)實際驗證，改進(jìn)后的工藝能夠更好地保證葉片的加工及裝配效果，方案合理可行。

（編輯：昊 天）

TG659;TK 266

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孫成慧（1978—），男，助理工程師，從事汽輪機(jī)制造相關(guān)工作。

2014-01-18