燃氣輪機錐筒加工工藝研究

董生權

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司 工藝處，哈爾濱150046）

1 燃氣輪機介紹

燃氣輪機源出于航空發動機，是一種高端的機電產品。燃氣輪機產品和產業的技術水平，往往代表該國家制造業的發展水平。

2 錐筒的結構及加工工藝

2.1 錐筒結構

本文介紹的錐筒是燃氣輪機核心部件燃燒室的主要構成部件，由于錐筒需要承受1100℃的高溫，因此錐筒材料采用的是高溫合金，同時為了減少高溫對錐筒機體的破壞，在錐筒周身加工65 個φ1.2mm 孔，使錐筒機體表面形成一層薄薄的氣體冷卻膜，大大地降低了機體溫度。其結構如圖1。

錐筒是由1.5mm高溫合金板卷制，再用氬弧焊對接焊合，通過壓型得到此結構。由于壓型存在一定誤差，在錐筒左右兩端（如圖所示）需要留有一定的余量，再通過機械加工方式去除余量，才能得到一個合格的產品。由于錐筒具有薄壁（1.5mm 厚）、難加工（材質為高溫合金）、難裝夾（裝夾變形）、基準難確定等特點，使得成型后錐筒端面加工工作異常困難。

圖1 錐筒結構

2.2 錐筒加工工藝

針對錐筒結構進行深入研究，除兩個端面安排在車床加工外，還需要進行如下幾項工作：

（1）高溫合金加工參數選擇稍有不當，會使工件表面產生微裂，因此需要對此種高溫合金車削參數進行摸索試驗。

（2）由于工件壁薄，無法直接進行裝夾，同時圖紙設計基準在兩個R2.5 處，無法直接通過測量得到相關尺寸，因此需要設計一個專業夾具，既可進行裝夾又可以定位基準，以保證生產制造。

通過大量試驗反復調試，最終確定了工藝參數。在該加工參數下進行加工，經過熒光探傷確定工件表面無裂紋存在，確保了產品質量，而且工件表面粗糙度能達到Ra6.3 以下，刀具磨損情況也不嚴重。經過熒光探傷，確定表面無裂紋存在，證明選用的加工參數是合理的，具體參數如表1。

圖2 為工裝的主要結構：4 個脹塊8 為整圓加工出來，加工過程中嚴格控制加工精度，尤其是R 定位處到下端面的尺寸精度，只有此處精度控制準確，工裝才能正確。在加工后通過樣板進行檢驗合格后，再將其加工成4部分，每一部分都在87°，這樣在4 部分合攏時錐筒能夠順利裝入。工裝裝配時要求圓板1 平面與4 個脹塊的下平面平行度在0.02mm 之內，圓板的圓度與4 個脹塊脹開時同心度在0.02mm 之內。使用時通過旋轉螺母4 向下施加壓力帶動錐體5 下落使脹塊脹開，錐體5 下降到理論尺寸（即錐筒的理論圓度）螺母4 不能再向下旋轉，錐體5不再下降，錐筒被脹塊脹開脹圓達到圖紙要求。而脹塊的定位部位即工件錐筒的設計基準重合，脹塊端面距離圓板1 距離設定，臥式車床裝夾住工裝圓板，按工裝找好圓跳動以及端面跳動，此時工件與工裝同心，在加工錐筒時通過測量圓板平面計算理論數值即是錐筒的加工尺寸。當加工完成后，通過螺母4 向上旋轉松開，帶動錐體5 向上松開4 個脹塊，脹塊在彈簧的作用下向里收縮，使得工件錐筒與脹塊松開，取下工件，整個加工結束。

表1

圖2 錐筒裝夾工裝圖

在這個加工中，通過工裝的脹塊夾緊，工件緊密貼合在脹塊上，使得工件與工裝成為一體增加了工件的剛性，避免了在加工過程中因壁薄發生振動，提高了切削速度，保證了加工質量，避免了刀具蹦刃現象發生；工裝上的定位尺寸通過裝配關系可以反映到工裝的底面圓板上，加工時僅需要通過機床數顯（或數控）值確定具體加工尺寸，檢驗時也僅需要通過測量工裝到工件的距離是否滿足即可，方便了檢驗工作，保證了產品質量。

3 結 論

綜上所述，通過對高溫合金加工參數的摸索，已經完全掌握了高溫合金的切削性能，為同行業提供了技術借鑒，同時針對工件特點制造的工裝操作簡單，方便裝夾，制造成本低廉、適用燃機批量生產的特點，降低了操作者的勞動強度，提高了生產效率，保證了產品質量，增加了企業效益。