I udviklingen af gasturbine-turbineskiver er huller til trækstang en nøglefunktion til at forbinde tilstødende pumpehjul, og deres positionsnøjagtighed påvirker direkte gasturbinerotorens samlingskvalitet. Bearbejdningsteknologien for trækstangshuller i gasturbinehjulskiver udforskes, og gennem højpræcisionspositionering og vanskelig borebearbejdning forventes det at give teknisk reference til bearbejdning af trækstangshuller i gasturbinehjulskiver.
#01
Som kernekomponenten i gasturbinen har turbinehjulet en kompleks struktur og kræver høj behandlingsnøjagtighed. Dets procesudvikling og fremstilling af færdige produkter er nøglen. Blandt dem tjener trækstangshullet som forbindelsesstrukturen mellem tilstødende pumpehjul, og dets betydning er indlysende [1-3].
Som vist i fig. 1 er turbinehjulet forbundet ved indgreb mellem trinsbueenden og samles til en rotor ved at indsætte trækstænger gennem 12 periferisk fordelte trækstangshuller på skiveoverfladen. Fordi bueendens tænder har en selvcentrerende funktion, kan positionen af trækstangshullet ikke justeres, efter at de tilstødende to-trins pumpehjul er sat i indgreb. Derfor stilles der ekstremt høje krav til trækstangshullets placering.
billede
Figur 1 Tilslutningsdiagram for turbineakselsystem
Diameteren af hullet til trækstangen er 42 mm, som generelt behandles ved boring og boring. Dets maksimale billedformat overstiger 5 gange diameteren, og overfladeruhedsværdien kræver Ra=1.6μm, hvilket udgør en stor udfordring for boreprocessen.
I lyset af de ovennævnte krav til bearbejdning med høj besvær, fokuserer vi hovedsageligt på to aspekter: højpræcisionspositionering og kedeligt med høj besvær.
2.1 Bearbejdningsteknologi for trækstangshulposition
Tegningskravene for huller til trækstangen er: φ42,58 mm, position φ0.12 mm og cylindricitet 0.012 mm. For at sikre en jævn samling øges proceskravene til: φ42,58 mm, positionering φ 0,05 mm og cylindricitet 0,012 mm. Derfor er procestestverifikation påkrævet. Denne test simulerer behandlingen af huller til trækstangshjulet, og prøvestrukturen er vist i figur 2. Der anvendes en bore- og fræsemaskine, spændemetoden er en vinkeljernsspændeplade, og prøven spændes lodret.
billede
Figur 2: Teststykke til trækstangshul
(1) Den traditionelle aksialt fordelte hulbehandlingsmetode er at "dreje midten" af håndtagets drejeindikator, finde klokken 4-positionen til venstre og højre for himlen og jorden, bestemme midten af cirklen, brug et T-bor til at bore det nederste hul i henhold til φ420 mm stigningscirklen, og præcisionsboring af hullet til trækstangen.
1) Tre-koordinat detektionsresultater. Den maksimale positionsværdi er 0.0756 mm, og den ydre cirkel D600 mm rundhed er 0,0056 mm (se tabel 1).
Tabel 1: Det første detekteringsdatabillede med tre koordinater
2) Datasortering. Som vist i figur 3 forskydes hullets position samlet til den positive Y-retning.
billede
Figur 3: Tre-koordinat detektionsdatadiagram
3) Dataanalyse. Tager man I-positionen i figur 3 som et eksempel, er X-retningsafvigelsen lille, og forskydningen er ca. 0.01 mm; Y-retningsafvigelsen er stor, og forskydningen er ca. 0.035 mm. Y-retningen er den væsentligste indflydelsesfaktor for positionsafvigelse. Hvis Y-retningsforskydningen på 0,03 mm udelukkes, vil positioneringssituationen blive væsentligt forbedret, og den samlede kontur af de målte punkter er bedre, hvilket viser, at den gentagne positioneringsnøjagtighed af selve værktøjsmaskinen er bedre. Vinkeldataene efter konvertering af tre-koordinatdetektionsdata er vist i tabel 2. Det kan tydeligt konstateres, at hovedforskydningen er i Y-retningen.
Tabel 2: De første tre-koordinater detektionskonverteringsdata [Enhed: (grad )] Billede
4) Mulig årsagsanalyse. X-retningsmetoden er: Indikatoren på håndtaget berører to punkter på den ydre cirkel af prøven i venstre og højre retning for at bestemme den vandrette retning; Y-retningsmetoden er: Indikatoren på håndtaget berører to punkter på den ydre cirkel af prøven i op- og nedretningerne for at bestemme den lodrette retning. retning for at bestemme prøvens midterposition. Her, når Y-retningsindikatoren berører de to punkter i de øvre og nedre ydre cirkler, på grund af tyngdekraften af indikatoren, kan den forsinke eller trække sig tilbage, hvilket resulterer i en afvigelse mellem den faktiske position og den viste position. Efter hulbehandlingen er afsluttet, kan det være den vigtigste faktor, der forårsager Y-retningsafvigelse. Derudover er måleurets nøjagtighed 0.01 mm, og dens fejl vil også påvirke Y-retningsafvigelsen, som er en sekundær påvirkningsfaktor med en lille påvirkning. X-retningen er i vandret retning, og der er ingen relativ positionsafvigelse forårsaget af tyngdekraften. Den indflydelsesrige faktor er nøjagtighedsfejlen på selve måleuret, som har en mindre effekt og bedre ydeevne.
(2) Forbedringsmetode: Brug den ovennævnte håndtagsindikator til at "vende midten" for at finde midten og indledningsvis bore to huller i symmetriske positioner. Indikatoren måler størrelsen fra det ydre cirkelpunkt i hver retning til den fjerneste ende af hullet gennem værktøjsmaskinens bevægelse og trækker derefter de to datasæt i henholdsvis X- og Y-retningen for at opnå afvigelsesværdierne i X- og Y-retningerne, og det er kompenseret og 12 huller er endelig præcisionsborede.
Som vist i figur 4 er X-retningskompensation Dataene målt ved denne metode er relative værdier, som kan eliminere tyngdekraftens indflydelse på tilbagetrækningen af viseren. På samme tid, fordi målingen er den samme måleindikator, kan indflydelsen af måleværktøjets nøjagtighedsfejl også elimineres. Efter en fin boring kontrolleres positionsdataene igen med tre koordinater. Baseret på ovenstående metode blev den anden positionsbearbejdningstest udført. Behandlingsstatus er vist i figur 5.
billede
Figur 4: Koordinatkompensationsdiagram
billede
a) Tilstand 1 b) Tilstand 2
Figur 5 Behandlingsstatus
1) Tre-koordinat detektionsresultater. Den maksimale positionsgrad er 0.0501 mm (se tabel 3).
Tabel 3: Det andet billede af detekteringsdata med tre koordinater
2) Datasortering. Konverteringsdataene for den anden tre-koordinatdetektering er vist i tabel 4.
Tabel 4: Anden tre-koordinat detektionskonverteringsdata [Enhed: (grad )] Billede
3) Dataanalyse. Hullets primære offsetretninger er den negative X-retning og den positive Y-retning, og stigningscirklen har god rundhed. Baseret på denne behandlingsmetode er positioneringsgraden blevet forbedret til en vis grad.
(3) Anden forbedringsmetode På baggrund af ovenstående metode blev den tredje positionsbearbejdningstest udført, og fodringsmetoden blev ændret til bordfodring.
1) Tre-koordinat detektionsresultater. Den maksimale positionsværdi er 0.0269 mm, og rundingen af 12 huller er 0,0106 mm (se tabel 5).
Tabel 5: Det tredje tre-koordinatdetekteringsdatabillede
2) Datasortering. Konverteringsdataene for den tredje tre-koordinatdetektion er vist i tabel 6.
Tabel 6: De tredje tre-koordinater detektionskonverteringsdata [Enhed: (grad )] Billede
3) Dataanalyse. Hullets rundhed er bedre. Denne forarbejdningsmetode forbedrer trækstangshullets position væsentligt.
2.2 Forskning i vanskelig hulbehandling
Materialet i turbinens fjerde trins skovlhjul er 21501-5 (fabrikskvalitet), som har et højt Cr- og Ni-indhold, dårlig materialeskæreydeevne, og længde-til-diameter-forholdet mellem trækstangshullet overstiger 5 gange diameteren, hvilket gør boring vanskelig.
Denne test er baseret på en homogen materialetestblok af pumpehjulet, og den samme bore- og fræsemaskine anvendes som udstyret.
1) Walter modulær værktøjslinje. Når man bruger konventionelle boreværktøjer til at behandle huller med et stort aspektforhold, er overfladens vibrationsmønstre tydelige, og behandlingen er ikke ideel. Skæreparametrene er vist i tabel 7.
Tabel 7 Skæreparametre 1
billede
2) Vælg en antivibrationsdæmpende boreværktøjsstang. Skæreparametrene er vist i tabel 8. Kyocera-skær slides hurtigt under brug, så vi bruger en kombination af anti-vibrationsdæmpende boreværktøjslinje + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (eller Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125) til at behandle sådanne dybe huller. Sammenligning af forarbejdningskvalitet god. Sammenligningen af overfladekvalitet er vist i figur 6 og 7.
Tabel 8 Skæreparametre 2
billede
billede
Figur 6: Dårlig overfladekvalitet
billede
Figur 7: Bedre overfladekvalitet
#03
billede
Anvendelse af højpræcisionsteknologi til bearbejdning af trækstangshul på turbinehjul
billede
3.1 Opspændingsplan
Løbehjulet anvender vinkeljernsmonteringsplademetoden og er fastspændt lodret. Før fastspænding skal det sikres, at den lodrette overflade af vinkeljernet er vinkelret på værktøjsmaskinens Z-akse. Beregn og bestem positionen af pudeblokken baseret på højden af den V-formede blok og de overordnede dimensioner af pumpehjulet. Alle positioner i kontakt med emnet er beskyttet af kobberbeklædt jern (se figur 8).
billede
Figur 8 Fastspændingsmetode for turbinehjul
Efter fastspænding justeres positionen af pumpehjulets trykplade på 4 punkter på venstre og højre side af endefladen med en fejl på mindre end eller lig med 0,01 mm.
3.2 Behandlingsrute
Behandlingsruten for hullet til turbinehjulstrækstangen er at bore det nederste hul → grov boring → fin boring. For det første bruges traditionelle justeringsmetoder til at fuldføre bearbejdningen og semi-finishen af trækstangshullerne. For det andet skal du bruge grebsindikatoren og X-aksen og Y-aksen på værktøjsmaskinen til at måle længdedataene for henholdsvis A, B, C og D (se figur 9). Brug mikrometeret med indvendig diameter til at måle de to huldiametre D1 (φ42,3 mm) og D2 (φ42,3 mm). 4 mm).
billede
Figur 9 Koordinatkompensationsdata
X-akse offset er [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2, og Y-akse offset er [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
Dataene i figur 9 er dataene målt under den faktiske behandling. /2= 0.025 (mm), dvs. værktøjsmaskinens X-akse nulposition justeres med 0.025 mm i positiv retning. Y-akse: 321,25 ‒ (42,4/2)=300,05 (mm), 321,33 ‒ (42,3/2)=300,18 (mm), Y-akse offset (300,18 ‒ 300,05) / {{ 24}}.065 (mm), dvs. værktøjsmaskine Y Aksens nulposition justeres 0,065 mm i negativ retning.
Til sidst, gennem ovenstående beregning, konkluderes det, at emnets cirkelcentrum X er justeret med {{0}}.025 mm i positiv retning og Y i negativ retning med 0.065 mm. Udfør efterbearbejdning af 12 huller med det nye cirkelmidte.
3.3 Applikationseffekter
For pumpehjulet med trækstangshuller bearbejdet gennem denne proces, efter endefladetændernes selvcentrerende mesh, har trækstangshullerne på de tilstødende to-trins pumpehjul en høj koaksialitet, trækstængerne kan frit indsættes, og gasturbinen rotoren er samlet.
#04
billede
Konklusion
billede
Forskning i højpræcisionsteknologi til behandling af trækstangshul til gasturbinehjul giver garanti for gasturbinerotorsamling. Samtidig kan denne proces bruges i vid udstrækning i behandlingen af forskellige typer aksiale array-huller, hvilket effektivt kan forbedre forarbejdningskvaliteten af dele og forbedre produkternes monteringsnøjagtighed.
