三元叶轮工艺方案分析.docx

三元叶轮工艺方案分析*金玉淑贾莹裴忠科/沈阳鼓风机集团股份有限公司Abstract■摘要：对三元叶轮的材料及零件的加工 工艺进行了分析，介绍了叶片压型模铣制程序编制需要考虑的 主要问题，并针对三件焊和铣制焊接工艺进行了比较分析。■关键词：三元叶轮；叶片；铣制中图分类号：TH452文献标志码：A 文章编号：1006-8155（2014）01-0056-05Analysisof3DImpellerProcessSchemeJinYushuJiaYingPeiZhongke/ShenyangBlowerWorksGroupCorporationAbstract:Thispaperanalyzesthematerialsandthemachiningprocessof3Dimpeller,whichalsointroducesthemainissueaboutmilling themode ofblade.Theprocessof3-piecesweldingandmilling-weldingprocessarecompared.Keywords:3Dimpeller;blade;milling1三元叶轮的结构特点三元叶轮由轮盖、叶片和轮盘构成，见图1。三元叶片的曲面一般分为直纹 面和自由曲面两种。图1三元叶轮图1）直纹面所谓的直纹面是指由一系列直线段沿空间两条曲线扫描而成的曲面，见 图2。对于透平机械，两条空间曲线通常位于两个回转面上，分别叫作轮盖和轮 盘。图2直纹面叶片图2）自由曲面自由曲面型式的叶片不能用严格的数学公式表达出来，它是设计人员根据气体动力学原理，通过大量计算，得出叶片中性面上等距截面的离散数据点， 见图3。图3自由曲面叶片图基金项目：“国家863计划课题”低碳烯烃及衍生物关键工艺、技术及装备（2012AA040306）收稿日期：2013-11-20辽宁沈2014年第期2三元叶轮材料性能与加工性分析焊接叶轮以其高强度、高可靠性及能制造三元叶轮等特点，占据了叶轮制造的重要地位。作为焊接叶轮材料无疑要考虑材料的可焊性。所谓可焊性是指材料对冷裂纹、热裂纹及再热裂纹的抗力，形成气孔等缺陷的倾向，焊缝及热影响区的硬化效应，塑性及韧性的降低倾向等。可焊性的好坏直接影响焊接叶轮质量的可靠性和稳 定性。目前沈鼓最常用三元叶轮材料是：00Cr13Ni5Cu2Mo2Nb。该钢为沉淀硬化不锈钢，具有高强度和良好的焊接性能，适用于高压氢及含H2S介质的环境，通过不同的热处理，产生不同的沉淀相，可较大辐度地调整机械性能，满足不同的使用要求。该材料的机械加工工艺性很差，不仅材料硬度高，而且材料粘，属难加工材料。其难加工性主要表现在：1）高温强度和硬度高，一般钢材切削时，随着切削温度的升高其强度会明显降低，切屑易被切离，而不锈钢在700°时仍不能降低其机械性能，故切屑不易被切离，切削过程中切削力大，刀 具易磨损；2）塑性和韧性高，所以切屑不易切离、卷曲和折断，切屑变形所消耗的功能增多，并且大部 分能量转化为热能，使切削温度升高；3）不易加工，切屑不易切离和折断，故刀具和工件之间所产生的摩擦热也多，导热率低(约为普通钢的1/2~1/3)，散热差，由切屑带走的热量少。大部分的热量被刀具吸收，致使刀具的温度 升高，加剧刀具磨损；4）不锈钢对其他金属材料的亲和性强。因此在和其它金属接触时，在一定的温度和压力下会产生粘附现象。在切削过程中，刀具易产生积屑瘤，不易获得表面粗糙度等级高的加工表面；5）加工硬化倾向强。由于加工硬化和形变会诱发马氏体转变，使强度提高，这样就大大增加了切削时的摩擦、磨损和切削力，易使刀具磨 损，并影响工件的表面粗糙度；6）熔点低，易于粘刀，切削过程中易形成积屑瘤。由于不锈钢的韧性大，在切削过程中，刀具前导面和切屑之间存在很大的压力和很高的温度，切屑很容易粘附在刀刃上，形成积屑瘤，影 响表面加工质量。所以不锈钢FV520B的切削加工性很差，特别是在断续切削时，刀具极易产生磨损和粘结破损，刀具使用寿命很低，影响加工效率、成本、精 度及表面质量。3三元叶轮工艺方案的比较分析3.1三件焊接三元叶轮工艺三件焊接三元叶轮工艺，即用薄的合金钢板压制成型的叶片，再分别与轮盖、轮盘焊接成整体叶轮，叶片在压制和焊接、热处理过程中有回弹变形，因此三件焊接三元叶轮工艺不适合那些叶片比较薄的叶轮，三件焊接三元叶轮工艺适合叶片厚度较厚(一般大于5mm)，尺寸较大的叶轮。三件焊三元叶轮工艺如下。1）轮盖工艺：粗车→固溶化、过时效→切试圈→按焊前数 控车→划各叶片拼装线2）轮盘工艺：粗车→固溶化、过时效→切试圈→按焊前数控车3）叶片工艺：放样(按本产品的叶片划线，检查样板仿制叶片下料样板)→号料(按叶片下料样板号料)→切割→热处理(固溶化、过