550MW汽輪機反動中壓隔板車削加工

■ 南京汽輪電機集團有限責任公司 （江蘇 210037）

余 翔 柳 政 蔡 偉

1. 項目背景

550M W汽輪機反動式中壓隔板分別安裝在中壓內缸和隔板套中，共有32級，其主要作用是蒸汽通過各級，使壓力降低，速度提高，并按一定的方向噴射出來，進入到動葉片做功，即將蒸汽的熱能轉變為動能。因此，其加工質量將直接影響整個機組的運行效率。

2. 技術難點

32級中壓隔板，其中每一級由80～90片靜葉組成，其總成尺寸從φ 1 325～φ 1 831mm，結構比較復雜，各項精度要求比較高，加工時需要一次裝夾完成，如圖1所示。

圖 1

主要技術難點如下：

（1）如何控制在組裝和加工過程中各接觸面的間隙在規定范圍內是難點之一。

（2）如何選擇理想的刀具是難點之二。

（3）如何掌握加工方法保證其加工精度是難點之三。

3. 解決方案

（1）專用裝夾工裝的設計。圖2所示為加工中壓隔板的專用工裝組合。首先以各級隔板葉片出汽側端面為定位基準，放在磁性工作臺上，再以定位板的內圓作為葉片外圓的定位基準，而首末定位塊是為了在組裝葉片時，能夠快速確定首葉片的位置，從而按順序安裝葉片，保證組裝精度和組裝效率。

圖 2

圖3所示為利用等高定位塊的高度差，控制葉片出汽側為臺階式的高低差在公差范圍內，從而保證工件出汽側在同一基準面上。為了增加工裝的整體裝夾剛性，使切削平穩進行，在隔板的內環端面處墊上蓋板，蓋板上各點處搭上壓板，使隔板整體均勻壓緊（見圖4）。

力學性能和物理性能

圖 3

圖 4

（2）刀具的設計。工件材料的分析：工件的材料為2Cr12NiMo1W1V，是高強度耐熱不銹鋼，與45鋼做了個比較（見圖5、附表）。度遠遠高于4 5 鋼，強度、硬度越高，切削力就越大，切削溫度也就越高，刀具磨損就越快，材料的加工性能就越差。②2Cr12NiMo1W1V的導熱系數λ遠低于45鋼，導熱系數小，熱傳導性能差，就意味著切削熱不易被切屑帶走，容易集中在刀尖處加快刀具的磨損。③含有少量的Ni元素，熱強性高，會存在一定的加工硬化現象。

刀具材料的選擇與結構設計：由于工件硬度、強度高，切削時產生溫度高且不易散熱，因此決定提高刀片的強度和硬度，并具有一定的耐磨和耐沖擊性能，因此選擇了粉末冶金高速鋼涂層。

圖 7

根據工件的槽型，選擇了自行設計的直槽與勾槽刀，如圖6所示。裝好后，以定位外圓為準，找準工件中心。②內圓、止口、直槽和勾槽要求一次裝夾完成切削。③此材料屬于難加工材料，同時為了方便排屑，采用半圓的方式進行加工，且由于半圓加工，在開始切入時產生一定的沖擊。為了保證加工精度，采用粗、精分開的方法。圖8所示為現場加工情況。

圖 8

圖 5

從圖5、附表中可以看出：①2C r12N i M o1W1V塑性、韌性略低于4 5 鋼，但硬度和強

圖 6

通過對槽型的確定和材料的選擇，確定了刀具的結構，如圖7所示。

（3）加工方法。①在工件安

4. 取得的成果

（1）刀具上的突破。采用粉末冶金高速鋼涂層后，刀具的使用壽命比普通材料的刀片提高近4～5倍，同時在切削參數（進給與轉速）上有了一定的提高，加工中刀具損壞次數少了，不僅提高了生產率，還降低了勞動強度。

（2）工藝方法上的突破。原工藝方法：各葉片留加工余量→工裝上拂配組裝→車焊接坡口→焊接→除應力→校形→磁性工作臺，車削（二次裝夾）；現工藝方法：葉片外圓與出汽邊加工到位，其余留余量→磁性工作臺上拂配組裝，吸緊壓牢→車削（一次裝夾）。

工藝方法改進后，減少了工裝、減少了多道工序（包括：加工、焊接及熱處理）。不僅減少了工裝制作成本和加工成本，而且也降低了生產時間，大大提高了生產效率。

5. 結語

工藝方法上的改進確實可行，加工后產品的合格率達到了100%。同時，在加工中能夠利用材料的性能和涂層技術的應用進行國產化自制，并取得很好的加工效果。這在未來的加工生產中可以得到很好的借鑒。

[1] 王章忠.機械工程材料[M].北京：機械工業出版社，2001.

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[3] 陳宏鈞.簡明機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業出版社，2007.

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