Bij de ontwikkeling van gasturbineschijven zijn trekstanggaten een belangrijk kenmerk voor het verbinden van aangrenzende waaiers, en hun positienauwkeurigheid heeft rechtstreeks invloed op de montagekwaliteit van de gasturbinerotor. De verwerkingstechnologie van trekstanggaten in gasturbinewielschijven wordt onderzocht, en door middel van uiterst nauwkeurige positionering en moeilijke kotterbewerkingen wordt verwacht dat dit een technische referentie zal opleveren voor de verwerking van trekstanggaten in gasturbinewielschijven.
#01
Als kerncomponent van de gasturbine heeft de turbinewaaier een complexe structuur en vereist een hoge verwerkingsnauwkeurigheid. De procesontwikkeling en de productie van eindproducten vormen de sleutel. Onder hen dient het trekstanggat als verbindingsstructuur tussen aangrenzende waaiers, en het belang ervan is vanzelfsprekend [1-3].
Zoals weergegeven in figuur 1 is de turbinewaaier verbonden door tussen de fasen in elkaar grijpende boogeindtanden, en wordt hij tot een rotor geassembleerd door trekstangen door twaalf langs de omtrek verdeelde trekstanggaten op het schijfoppervlak te steken. Omdat de boogeindtanden een zelfcentrerende functie hebben, kan de positie van het trekstanggat niet worden aangepast nadat de aangrenzende tweetrapswaaiers in elkaar grijpen. Daarom worden er extreem hoge eisen gesteld aan de positie van het spoorstanggat.
afbeelding
Figuur 1 Aansluitschema turbine-assysteem
De diameter van het trekstanggat is 42 mm, wat meestal wordt verwerkt door boren en kotteren. De maximale aspectverhouding is groter dan vijf keer de diameter, en de waarde van de oppervlakteruwheid vereist Ra=1.6μm, wat een grote uitdaging vormt voor het kotterproces.
Met het oog op de bovengenoemde verwerkingsvereisten met hoge moeilijkheidsgraad, concentreren we ons vooral op twee aspecten: uiterst nauwkeurig positioneren en kotteren met hoge moeilijkheidsgraad.
2.1 Verwerkingstechnologie voor de positie van het trekstanggat
De tekeningvereisten voor gaten voor trekstangen zijn: φ42,58 mm, positie φ0,12 mm en cilindriciteit 0.012 mm. Om een soepele montage te garanderen, zijn de procesvereisten verhoogd naar: φ42,58 mm, positionering φ 0.05 mm en cilindriciteit 0,012 mm. Daarom is procestestverificatie vereist. Deze test simuleert de verwerking van gaten voor de trekstangen van de waaier, en de monsterstructuur wordt weergegeven in figuur 2. Er wordt een boor- en freesmachine gebruikt, de klemmethode is een hoekijzeren klemplaat en het monster wordt verticaal vastgeklemd.
afbeelding
Figuur 2: Proefstuk gat trekstang
(1) De traditionele axiaal verdeelde verwerkingsmethode voor gaten is het "draaien van het midden" van de meetklok, het vinden van de 4-uurpositie links en rechts van de lucht en de aarde, het bepalen van het middelpunt van de cirkel, gebruik een T-boor om het onderste gat te boren volgens de steekcirkel van φ420 mm, en het gat van de trekstang nauwkeurig te boren.
1) Detectieresultaten met drie coördinaten. De maximale positiewaarde is 0.0756 mm, en de rondheid van de buitencirkel D600 mm is 0,0056 mm (zie Tabel 1).
Tabel 1: Het eerste beeld van detectiegegevens met drie coördinaten
2) Gegevens sorteren. Zoals weergegeven in figuur 3 wordt de positie van het gat in zijn geheel verschoven naar de positieve Y-richting.
afbeelding
Figuur 3: Diagram met detectiegegevens met drie coördinaten
3) Gegevensanalyse. Als we de I-positie in Figuur 3 als voorbeeld nemen, is de afwijking in de X-richting klein en bedraagt de offset ongeveer 0.01 mm; de afwijking in de Y-richting is groot en de offset bedraagt ongeveer 0,035 mm. De Y-richting is de belangrijkste beïnvloedende factor voor de positieafwijking. Als de Y-richtingsverschuiving van 0,03 mm wordt uitgesloten, zal de positioneringssituatie aanzienlijk worden verbeterd en zal de algehele contour van de gemeten punten beter zijn, wat aantoont dat de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid van de werktuigmachine zelf beter is. De hoekgegevens na conversie van de drie-coördinatendetectiegegevens worden getoond in Tabel 2. Er kan duidelijk worden vastgesteld dat de hoofdverschuiving in de Y-richting ligt.
Tabel 2: De eerste drie-coördinaten detectieconversiegegevens [Eenheid: (graad)] Afbeelding
4) Analyse van mogelijke oorzaken. De uitlijningsmethode in de X-richting is: de meetklok met hendel raakt twee punten op de buitenste cirkel van het preparaat in de linker- en rechterrichting om de horizontale richting te bepalen; De uitlijningsmethode in de Y-richting is: de meetklok met hendel raakt twee punten op de buitenste cirkel van het preparaat in de op- en neerwaartse richting om de verticale richting te bepalen. richting om de middenpositie van het preparaat te bepalen. Wanneer de Y-richting meetklok hier de twee punten van de bovenste en onderste buitenste cirkel raakt, vanwege de zwaartekracht van de meetkloknaald, kan deze achterblijven of intrekken, wat resulteert in een afwijking tussen de werkelijke positie en de weergegeven positie. Nadat de gatverwerking is voltooid, kan dit de belangrijkste factor zijn die de afwijking in de Y-richting veroorzaakt. Bovendien is de nauwkeurigheid van de meetklok 0.01 mm, en de fout ervan heeft ook invloed op de afwijking in de Y-richting, wat een secundaire beïnvloedende factor is met een kleine impact. De X-richting is in horizontale richting en er is geen relatieve positieafwijking veroorzaakt door de zwaartekracht. De beïnvloedende factor is de nauwkeurigheidsfout van de meetklok zelf, die een kleinere impact en betere prestaties heeft.
(2) Verbeteringsmethode: Gebruik de bovengenoemde meetklok met hendel om "het midden om te draaien" om het midden te vinden en boor aanvankelijk twee gaten op symmetrische posities. De meetklok meet de grootte vanaf het buitenste cirkelpunt in elke richting tot het verste uiteinde van het gat door de beweging van de werktuigmachine, en trekt vervolgens de twee sets gegevens in respectievelijk de X- en Y-richting af om de afwijkingswaarden te verkrijgen de X- en Y-richtingen, en het wordt gecompenseerd en 12 gaten worden uiteindelijk met precisie geboord.
Zoals weergegeven in Figuur 4 is de compensatie in de X-richting De gegevens die met deze methode worden gemeten, zijn relatieve waarden, die de invloed van de zwaartekracht op het intrekken van de meetklok kunnen elimineren. Tegelijkertijd kan, omdat de meting dezelfde meetklok is, ook de invloed van de nauwkeurigheidsfout van het meetgereedschap worden geëlimineerd. Controleer na het fijnkotteren de positiegegevens opnieuw met behulp van drie coördinaten. Op basis van de bovenstaande methode werd de tweede positionele verwerkingstest uitgevoerd. De verwerkingsstatus wordt weergegeven in Figuur 5.
afbeelding
Figuur 4: Coördinaatcompensatiediagram
afbeelding
a) Staat 1 b) Staat 2
Figuur 5 Verwerkingsstatus
1) Detectieresultaten met drie coördinaten. De maximale positiegraad is 0.0501 mm (zie Tabel 3).
Tabel 3: Het tweede beeld van detectiegegevens met drie coördinaten
2) Gegevens sorteren. De conversiegegevens van de tweede detectie met drie coördinaten worden weergegeven in Tabel 4.
Tabel 4: Conversiegegevens voor de tweede drie coördinaten [Eenheid: (graad)] Afbeelding
3) Gegevensanalyse. De belangrijkste offsetrichtingen van het gat zijn de negatieve X-richting en de positieve Y-richting, en de steekcirkel heeft een goede ronding. Op basis van deze verwerkingsmethode is de positioneringsgraad enigszins verbeterd.
(3) Tweede verbeteringsmethode Op basis van de bovenstaande methode werd de derde positionele verwerkingstest uitgevoerd en werd de voedingsmethode gewijzigd in tafelvoeding.
1) Detectieresultaten met drie coördinaten. De maximale positiewaarde is 0.0269 mm, en de steekrondheid van 12 gaten is 0,0106 mm (zie Tabel 5).
Tabel 5: Het derde beeld van detectiegegevens met drie coördinaten
2) Gegevens sorteren. De conversiegegevens van de derde detectie met drie coördinaten worden weergegeven in Tabel 6.
Tabel 6: De derde detectieconversiegegevens met drie coördinaten [Eenheid: (graad)] Afbeelding
3) Gegevensanalyse. De steekrondheid van het gat is beter. Deze verwerkingsmethode verbetert de positie van het spoorstanggat aanzienlijk.
2.2 Onderzoek naar moeilijke gatbewerking
Het materiaal van de waaier van de vierde trap van de turbine is 21501-5 (fabriekskwaliteit), dat een hoog Cr- en Ni-gehalte heeft, slechte materiaalsnijprestaties en de lengte-diameterverhouding van het trekstanggat groter is dan 5 keer de diameter, waardoor kotterbewerking moeilijk wordt.
Deze test is gebaseerd op een homogeen materiaaltestblok van de waaier, en dezelfde boor- en freesmachine wordt gebruikt als de apparatuur.
1) Walter modulaire boorgereedschapsbalk. Wanneer conventionele boorgereedschappen worden gebruikt om gaten met een grote aspectverhouding te bewerken, zijn de oppervlaktetrillingspatronen duidelijk en is de verwerking niet ideaal. De snijparameters worden weergegeven in Tabel 7.
Tabel 7 Snijparameters 1
afbeelding
2) Kies een trillingsdempende kotterbaar. De snijparameters worden weergegeven in Tabel 8. Kyocera wisselplaten slijten snel tijdens gebruik, daarom gebruiken we een combinatie van trillingsdempende kotterwerkbalk + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (of Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125) om zulke diepe gaten te bewerken. Vergelijking van de verwerkingskwaliteit goed. De vergelijking van de oppervlaktekwaliteit wordt getoond in figuren 6 en 7.
Tabel 8 Snijparameters 2
afbeelding
afbeelding
Figuur 6: Slechte oppervlaktekwaliteit
afbeelding
Figuur 7: Betere oppervlaktekwaliteit
#03
afbeelding
Toepassing van uiterst nauwkeurige bewerkingstechnologie voor trekstanggaten op turbinewaaiers
afbeelding
3.1 Spanplan
De waaier maakt gebruik van een hoekijzeren montageplaatmethode en wordt verticaal vastgeklemd. Zorg er vóór het spannen voor dat het verticale oppervlak van het hoekijzer loodrecht staat op de Z-as van de werktuigmachine. Bereken en bepaal de positie van het kussenblok op basis van de hoogte van het V-vormige blok en de totale afmetingen van de waaier. Alle posities die in contact komen met het werkstuk zijn beschermd door met koper bekleed ijzer (zie Figuur 8).
afbeelding
Figuur 8 Klemmethode turbinewaaier
Lijn na het vastklemmen de positie van de waaierdrukplaat uit op 4 punten aan de linker- en rechterkant van het eindvlak, met een fout van Kleiner dan of gelijk aan 0.01 mm.
3.2 Verwerkingsroute
De verwerkingsroute van het trekstanggat van de turbinewaaier is het boren van het onderste gat → ruw kotteren → fijn kotteren. Ten eerste worden traditionele uitlijningsmethoden gebruikt om de verwerking en semi-afwerking van de gaten voor de trekstangen te voltooien. Ten tweede gebruikt u de meetklok met hendel en de X-as en Y-as van de werktuigmachine om respectievelijk de lengtegegevens van A, B, C en D te meten (zie afbeelding 9). Gebruik de micrometer met binnendiameter om de twee gatdiameters D1 (φ42,3 mm) en D2 (φ42,3 mm) te meten. 4 mm).
afbeelding
Figuur 9 Coördineer compensatiegegevens
De offset van de X-as is [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2, en de offset van de Y-as is [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
De gegevens in Figuur 9 zijn de gegevens die tijdens de daadwerkelijke verwerking zijn gemeten. /2= 0.025 (mm), dat wil zeggen dat de nulpositie op de X-as van de werktuigmachine wordt aangepast met 0,025 mm in de positieve richting. Y-as: 321,25 ‒ (42,4/2)=300.05 (mm), 321,33 ‒ (42,3/2)=300.18 (mm), Y-as-offset (300,18 ‒ 300,05) / {{ 24}}.065 (mm), dat wil zeggen werktuigmachine Y. De nulpositie van de as wordt 0,065 mm in negatieve richting aangepast.
Ten slotte wordt op basis van de bovenstaande berekening geconcludeerd dat het middelpunt van de werkstukcirkel X met {{0}},025 mm in de positieve richting is aangepast en Y in de negatieve richting met 0,065 mm. Voer de nabewerking van 12 gaten uit met het verkregen nieuwe cirkelmiddelpunt.
3.3 Toepassingseffecten
Voor de waaier met trekstanggaten die door dit proces zijn bewerkt, hebben de trekstanggaten van de aangrenzende tweetraps waaiers, nadat de tanden van het eindvlak zelfcentrerend zijn, een hoge coaxialiteit, kunnen de trekstangen vrij worden ingebracht en kan de gasturbine rotor is succesvol gemonteerd.
#04
afbeelding
Conclusie
afbeelding
Onderzoek naar uiterst nauwkeurige verwerkingstechnologie voor trekstanggaten voor gasturbinewaaiers biedt garantie voor de montage van gasturbinerotoren. Tegelijkertijd kan dit proces op grote schaal worden gebruikt bij de verwerking van verschillende soorten axiale array-gaten, wat de verwerkingskwaliteit van onderdelen effectief kan verbeteren en de assemblagenauwkeurigheid van producten kan verbeteren.
