En el desenvolupament de discos de turbina de gas, els forats de la barra d'acoblament són una característica clau per connectar impulsors adjacents i la seva precisió de posició afecta directament la qualitat del muntatge del rotor de la turbina de gas. S'explora la tecnologia de processament dels forats de la barra d'acoblament en els discos de les rodes de la turbina de gas i, mitjançant un posicionament d'alta precisió i un processament avorrit difícil, s'espera que proporcioni una referència tècnica per al processament dels forats de la barra d'acoblament en els discos de les rodes de la turbina de gas.
#01
Com a component bàsic de la turbina de gas, l'impulsor de la turbina té una estructura complexa i requereix una gran precisió de processament. El seu desenvolupament de processos i la fabricació del producte acabat són la clau. Entre ells, el forat de la barra d'acoblament serveix com a estructura de connexió entre els impulsors adjacents, i la seva importància és evident [1-3].
Tal com es mostra a la figura 1, l'impulsor de la turbina està connectat mitjançant una malla de dents d'extrem d'arc entre etapes i s'acobla en un rotor inserint tirants a través de 12 forats de tirants distribuïts circumferencialment a la superfície del disc. Com que les dents de l'extrem de l'arc tenen una funció d'autocentració, la posició del forat de la barra d'acoblament no es pot ajustar després que els impulsors de dues etapes adjacents estiguin engranats. Per tant, es fan requisits extremadament alts sobre la posició del forat de la barra d'acoblament.
imatge
Figura 1 Diagrama de connexió del sistema d'eix de turbina
El diàmetre del forat de la barra d'acoblament és de 42 mm, que generalment es processa mitjançant perforació i perforació. La seva relació d'aspecte màxima supera 5 vegades el diàmetre, i el valor de rugositat superficial requereix Ra=1.6μm, la qual cosa suposa un gran repte per al procés de perforació.
Tenint en compte els requisits de processament d'alta dificultat esmentats anteriorment, ens centrem principalment en dos aspectes: posicionament d'alta precisió i avorrit d'alta dificultat.
2.1 Tecnologia de processament de la posició del forat de la barra d'acoblament
Els requisits de dibuix per als forats de tirants són: φ42,58 mm, posició φ0,12 mm i cilindricitat 0.012 mm. Per tal de garantir un muntatge suau, els requisits del procés s'incrementen a: φ42,58 mm, posicionament φ 0,05 mm i cilindricitat 0,012 mm. Per tant, és necessària la verificació de la prova del procés. Aquesta prova simula el processament dels forats de la barra d'acoblament de l'impulsor, i l'estructura de la mostra es mostra a la figura 2. S'utilitza una màquina mandrinada i fresadora, el mètode de subjecció és una placa de subjecció de ferro d'angle i l'exemplar es subjecta verticalment.
imatge
Figura 2: peça d'assaig del forat de la barra d'acoblament
(1) El mètode tradicional de processament de forats distribuïts axialment és "girar el centre" de l'indicador de palanca, trobar la posició de les 4 en punt de l'esquerra i dreta del cel i la terra, determinar el centre del cercle, utilitzar un trepant en T per perforar el forat inferior segons el cercle de pas de φ420 mm i avorrir amb precisió el forat de la barra d'acoblament.
1) Resultats de detecció de tres coordenades. El valor de posició màxim és 0.0756 mm i la rodonesa del cercle exterior D600 mm és de 0,0056 mm (vegeu la taula 1).
Taula 1: la primera imatge de dades de detecció de tres coordenades
2) Ordenació de dades. Com es mostra a la figura 3, la posició del forat es desplaça en general cap a la direcció Y positiva.
imatge
Figura 3: Diagrama de dades de detecció de tres coordenades
3) Anàlisi de dades. Prenent com a exemple la posició I de la figura 3, la desviació de la direcció X és petita i el desplaçament és d'aproximadament 0.01 mm; la desviació de la direcció Y és gran i el desplaçament és d'aproximadament 0,035 mm. La direcció Y és el principal factor que influeix en la desviació de posició. Si s'exclou el desplaçament de la direcció Y de 0,03 mm, la situació de posicionament millorarà molt i el contorn general dels punts mesurats és millor, cosa que demostra que la precisió de posicionament repetida de la pròpia màquina-eina és millor. Les dades d'angle després de la conversió de les dades de detecció de tres coordenades es mostren a la taula 2. Es pot trobar clarament que el desplaçament principal és en la direcció Y.
Taula 2: Les primeres dades de conversió de detecció de tres coordenades [Unitat: ( grau )] Imatge
4) Anàlisi de possibles causes. El mètode d'alineació de la direcció X és: l'indicador de dial de palanca toca dos punts del cercle exterior de la mostra en les direccions esquerra i dreta per determinar la direcció horitzontal; el mètode d'alineació de la direcció Y és: l'indicador del dial de palanca toca dos punts del cercle exterior de la mostra en les direccions amunt i avall per determinar la direcció vertical. direcció per determinar la posició central de la mostra. Aquí, quan l'indicador de marcat de direcció Y toca els dos punts dels cercles exteriors superior i inferior, a causa de la gravetat del llapis de l'indicador de dial, pot endarrerir-se o retreure, donant lloc a una desviació entre la posició real i la posició mostrada. Un cop finalitzat el processament del forat, pot ser que sigui el principal factor que causa la desviació de la direcció Y. A més, la precisió de l'indicador de marcatge és de 0,01 mm, i el seu error també afectarà la desviació de la direcció Y, que és un factor d'influència secundari amb un petit impacte. La direcció X és en la direcció horitzontal i no hi ha cap desviació de posició relativa causada per la gravetat. El factor que influeix és l'error de precisió del propi indicador de marcatge, que té un impacte menor i un millor rendiment.
(2) Mètode de millora: utilitzeu l'indicador de dial de palanca esmentat anteriorment per "girar el centre" per trobar el centre i, inicialment, perforar dos forats en posicions simètriques. L'indicador de marcatge mesura la mida des del punt del cercle exterior en cada direcció fins a l'extrem més allunyat del forat a través del moviment de la màquina-eina, i després resta els dos conjunts de dades en les direccions X i Y respectivament per obtenir els valors de desviació en les direccions X i Y, i es compensa i finalment es foren 12 forats amb precisió.
Com es mostra a la figura 4, la compensació de la direcció X és. Les dades mesurades amb aquest mètode són valors relatius, que poden eliminar la influència de la gravetat en la retracció del dial indicador. Al mateix temps, com que la mesura és el mateix indicador de marcat, també es pot eliminar la influència de l'error de precisió de l'eina de mesura. Després d'un avorriment fi, torneu a comprovar les dades de posició mitjançant tres coordenades. A partir del mètode anterior, es va dur a terme la segona prova de processament posicional. L'estat del processament es mostra a la figura 5.
imatge
Figura 4: Diagrama de compensació de coordenades
imatge
a) Estat 1 b) Estat 2
Figura 5 Estat de processament
1) Resultats de detecció de tres coordenades. El grau de posició màxim és 0,0501 mm (vegeu la Taula 3).
Taula 3: la segona imatge de dades de detecció de tres coordenades
2) Ordenació de dades. Les dades de conversió de la segona detecció de tres coordenades es mostren a la taula 4.
Taula 4: Dades de conversió de la segona detecció de tres coordenades [Unitat: ( grau )] Imatge
3) Anàlisi de dades. Les principals direccions de compensació del forat són la direcció X negativa i la direcció Y positiva, i el cercle de pas té una bona rodonesa. A partir d'aquest mètode de processament, el grau de posicionament s'ha millorat fins a cert punt.
(3) Segon mètode de millora A partir del mètode anterior, es va dur a terme la tercera prova de processament posicional i el mètode d'alimentació es va canviar a l'alimentació de taula.
1) Resultats de detecció de tres coordenades. El valor de posició màxim és 0.0269 mm i la rodonesa de pas de 12 forats és de 0,0106 mm (vegeu la taula 5).
Taula 5: la tercera imatge de dades de detecció de tres coordenades
2) Ordenació de dades. Les dades de conversió de la tercera detecció de tres coordenades es mostren a la taula 6.
Taula 6: Les terceres dades de conversió de detecció de tres coordenades [Unitat: (graus)] Imatge
3) Anàlisi de dades. La rodonesa de pas del forat és millor. Aquest mètode de processament millora significativament la posició del forat del tirant.
2.2 Recerca sobre processament de forats difícils
El material de l'impulsor de la quarta etapa de la turbina és 21501-5 (grau de fàbrica), que té un alt contingut de Cr i Ni, un rendiment de tall de material deficient i la relació longitud-diàmetre del forat de la barra d'acoblament supera 5 vegades. el diàmetre, dificultant el processament avorrit.
Aquesta prova es basa en un bloc de prova de material homogeni de l'impulsor, i s'utilitza la mateixa màquina de mandrinar i fresar que l'equip.
1) Barra d'eines de mandrinat modular Walter. Quan s'utilitzen eines de perforació convencionals per processar forats amb una relació d'aspecte gran, els patrons de vibració de la superfície són evidents i el processament no és ideal. Els paràmetres de tall es mostren a la taula 7.
Taula 7 Paràmetres de tall 1
imatge
2) Trieu una barra d'eines avorrida antivibració. Els paràmetres de tall es mostren a la Taula 8. Les insercions de Kyocera es desgasten ràpidament durant l'ús, de manera que utilitzem una combinació de barra d'eines per avorriment antivibració + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (o Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125) per processar forats tan profunds. Comparació de la qualitat del processament bona. La comparació de la qualitat de la superfície es mostra a les figures 6 i 7.
Taula 8 Paràmetres de tall 2
imatge
imatge
Figura 6: Mala qualitat superficial
imatge
Figura 7: Millor qualitat superficial
#03
imatge
Aplicació de la tecnologia de mecanitzat de forats de tirants d'alta precisió a l'impulsor de la turbina
imatge
3.1 Pla de subjecció
L'impulsor adopta el mètode de la placa de muntatge de ferro d'angle i es subjecta verticalment. Abans de subjectar, assegureu-vos que la superfície vertical de l'angle de ferro sigui perpendicular a l'eix Z de la màquina-eina. Calculeu i determineu la posició del bloc de pastilles en funció de l'alçada del bloc en forma de V i les dimensions totals de l'impulsor. Totes les posicions en contacte amb la peça de treball estan protegides per ferro revestit de coure (vegeu la figura 8).
imatge
Figura 8 Mètode de subjecció de l'impulsor de la turbina
Després de subjectar, alineeu la posició de la placa de pressió de l'impulsor en 4 punts dels costats esquerre i dret de la cara extrema, amb un error inferior o igual a 0,01 mm.
3.2 Ruta de tramitació
La ruta de processament del forat de la barra d'acoblament de l'impulsor de la turbina és perforar el forat inferior → avorriment rugós → avorrit fi. En primer lloc, s'utilitzen mètodes d'alineació tradicionals per completar el processament i el semiacabat dels forats de la barra d'acoblament. En segon lloc, utilitzeu l'indicador de palanca i l'eix X i l'eix Y de la màquina-eina per mesurar les dades de longitud de A, B, C i D respectivament (vegeu la figura 9). Utilitzeu el micròmetre de diàmetre interior per mesurar els dos diàmetres de forats D1 (φ42,3 mm) i D2 (φ42,3 mm). 4 mm).
imatge
Figura 9 Dades de compensació de coordenades
El desplaçament de l'eix X és [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2 i el desplaçament de l'eix Y és [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
Les dades de la figura 9 són les dades mesurades durant el processament real. /2= 0.025 (mm), és a dir, la posició zero de l'eix X de la màquina-eina s'ajusta 0,025 mm en sentit positiu. Eix Y: 321,25 ‒ (42,4/2)=300,05 (mm), 321,33 ‒ (42,3/2)=300,18 (mm), desplaçament de l'eix Y (300,18 ‒ 300,05) / {{ 24}},065 (mm), és a dir, màquina-eina Y La posició zero de l'eix s'ajusta 0,065 mm en direcció negativa.
Finalment, mitjançant el càlcul anterior, es conclou que el centre del cercle de la peça X s'ajusta en {{0}},025 mm en sentit positiu i Y en sentit negatiu en 0,065 mm. Realitzar mecanitzats d'acabat de 12 forats amb el nou centre del cercle obtingut.
3.3 Efectes de l'aplicació
Per a l'impulsor amb forats de tirant mecanitzats mitjançant aquest procés, després de la malla autocentrant de les dents de la cara de l'extrem, els forats de tirant dels impulsors de dues etapes adjacents tenen una alta coaxialitat, els tirants es poden inserir lliurement i la turbina de gas el rotor s'ha muntat correctament.
#04
imatge
Conclusió
imatge
La investigació sobre la tecnologia de processament de forats de tirants d'alta precisió per a impulsors de turbines de gas ofereix una garantia per al muntatge del rotor de la turbina de gas. Al mateix temps, aquest procés es pot utilitzar àmpliament en el processament de diversos tipus de forats de matriu axial, que poden millorar eficaçment la qualitat de processament de les peces i millorar la precisió del muntatge dels productes.
