GE-7E燃氣輪機CAP類轉接件加工技術研究

李雪梅 袁術林 姜通 周宏濤

摘? 要：本文通過對此零件成型和鈑金葉片釬焊間隙工藝試驗進行優化研究，得出采用雙向成型工藝可解決成型時裂紋、起皺等問題以及采用配磨內外環加工葉片可保證釬焊間隙的質量，在此基礎上，論述了雙向成型加工和成組葉片加工工藝，設計制造專用成型模具和配磨葉片的專用工裝，確保零件的加工質量，提高了加工效率，降低了零件的加工難點，滿足了設計圖尺寸和上級組件的裝配要求。

關鍵詞：成型;鈑金葉片釬焊間隙;配磨

中圖分類號：TK473? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2019）07-0000-00

0引言

GE能源CAP項目類零件具有尺寸小、剛性差、多焊縫等特點，對于不曾涉足的全新零件領域，通過技術攻關、產品試制，探索出一套CAP類零件的加工方法，并成功交付產品應用。

本項目研究的CAP零件具有以下兩個難點：（1）鈑金成型;（2）鈑金葉片釬焊間隙控制。此鈑金零件形狀類似于兩個小端結合在一起的倒錐，通常是采用兩套分瓣漲形模具，分別對零件兩端成型，這種方式會在零件中間型面過渡區域產生型面不連貫或兩端不同心等問題，因此無法滿足設計要求;而葉片與內外環釬焊間隙要求控制在0.13mm以內，由于葉片壁厚為1.57mm、外形尺寸小、型面復雜、數量多，且與之配合的內外環均為鈑金薄壁件，剛性差，間隙難以滿足圖紙要求。

對于鈑金成型，作者提出雙向一次性成型方案，并按此方案設計了模具;為確保葉片釬焊間隙，本文采用了模擬葉片裝配關系進行組裝配合加工的方法。通過試驗，掌握了此類零件的工藝方法，成功突破技術難點，順利地交付了零件，為同類零件的加工積累了寶貴經驗。

1鈑金成型和葉片的組合加工

此零件是由多個鈑金成型件組成，其中以成型和焊接工藝為主。成型包括直形面筒體成型和錐形面筒體成型，特別是錐形面筒體成型，零件漲型量大，易回彈、開裂。焊接工藝涉及氬弧焊和釬焊，其中多個零件完全是靠焊接保證設計尺寸，控制零件變形難度大，而釬焊的部分，要求釬焊間隙非常小，僅0.13mm，相對于易變形的鈑金薄壁件，保證釬焊間隙是其施工難點。

該項目主要研究的是鈑金成型和葉片的組合加工（注：葉片和內外環需釬焊，釬焊間隙要求不大于0.13mm，要保證釬焊間隙，因此葉片的裝配尺寸加工非常重要）。

2鈑金成型

一般鈑金筒體零件通常采用分瓣漲形模直接成形，由于此零件兩端直徑和中間直徑要求差值比較大，且中間直徑小兩端直徑大，如果分開兩端分別成型，由于兩次漲形定位基準不同，在兩次成型的過渡區域會產生型面過渡不均勻或不連續等缺陷，而且零件直徑須從毛料的φ92mm漲形到兩端直徑φ100.1mm和直徑φ101.6mm以及中間直徑φ92.8mm，局部漲形量非常大（見圖1），一是零件容易沿焊縫處開裂，二是零件兩端壁厚減薄超差[1]。所以成型時，必須一次性完成整個型面的成型，而且也要通過模具結構改變零件徑向的變形量。中間直徑在成型完后，回彈量較大，所以收口變形量越大，中間直徑超出圖紙要求越多。綜合壁厚變化規律，最終確定成型毛坯件的直徑為φ95。

此零件在成型時，約有10%左右的中間直徑超過圖紙所要求的上限值，根據之前的試驗結果，成型毛坯件的尺寸無法再減小，否則零件壁厚必然受此影響而減薄。如果在成型模具上進行二次壓型，去掉陽模，只使用陰模（見圖2），為研究其能否保證零件的中間直徑合格。本文，選出一批中間直徑超差的零件進行試驗，結果表明，此方法正確有效，零件尺寸全部合格。

根據試驗結果，確認了此零件的成型方式以及成型毛坯件的尺寸，成型時，模具的上下陽模和陰模聯動，對零件整體成型，對個別尺寸超差的零件，使用模具的陰模進行一次校型，可保證零件尺寸;而成型毛坯件的尺寸，最終確定為直徑φ95mm。

通過上述設計的模具以及對零件工藝尺寸的調整，零件的尺寸完全滿足設計圖紙要求，同時有效的解決了零件成型過程中的開裂和壁厚減薄問題。

3 葉片加工

鈑金葉片的加工，螺旋型面的鈑金葉片是由成型落料復合模一次加工而成，僅在內、外環配合端面留磨加工余量。此葉片零件厚度只有1.57mm，成型后單片葉片型面符合設計要求，而11片葉片組裝成整環時卻難以保證裝配尺寸，設計圖要求每片葉片和內外環裝配間隙不大于0.13mm，零件在夾具上不易裝夾，每個零件狀態相互之間有一定的差異，而且磨加工時是按照配套關系，每11個葉片一組進行，加上公差影響，葉片在裝配時的互換性比較差，另一方面零件定位前多次上下夾具，誤差會累積，導致葉片和筒體之間的間隙很多都無法滿足釬焊間隙0.13mm的要求[2]。

為了保證釬焊間隙，對部分工藝方法及順序調整如下：

原工藝路線為：配磨葉片內圓→配磨葉片外圓→定位焊，調整為：配磨葉片內圓→定位焊→配磨葉片外圓→定位焊。即更改后將葉片與內筒體的定位焊調整到配磨葉片外圓之前，即采用了成組加工技術。同時研制了磨加工葉片內外圓配合面的夾具，每組葉片裝夾在夾具上后，位置與實際裝配關系完全一致，磨加工時，用與其相配合內外環直徑確定與之相配的成組葉片的內外直徑，并進行試裝，保證兩者之間的間隙0.13mm。

磨加工葉片內外圓配合面時，采用了成組加工技術，與內外環配裝，保證釬焊間隙，每11個葉片為一組，在周轉過程中，每組葉片必須和與其裝配的內外環成套存放。通過調整加工順序，以及對夾具結構進行合理設計，既提高了葉片的加工效率，同時又保證了釬焊間隙不大于0.13mm的要求。

4結論

該項目采用陰陽模聯動雙向成型技術，解決了CAP類零件成型中存在的表面開裂、皺褶、兩端不同心等問題;同時采用葉片組合加工方式保證葉片與內外環焊接間隙，提高了產品合格率，主要創新點如下：（1）提出了雙向一次性成型工藝方法，研制了陰陽模聯動雙向成型模具，優選出了模具制造和零件成型的各項工藝參數，保證了零件在成型過程中內外表面均勻受力，減少了變形量，消除了表面褶皺等缺陷;（2）提出葉片組合加工的成組加工方法，研制了葉片內外圓磨加工工裝，保證了葉片與內外環的焊接間隙要求。

參考文獻

[1]馮炳堯，王南根，王曉曉.模具設計與制造簡明手冊[M].上海：上海科學技術出版社，2015.

[2]陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京：機械工業出版社，2009.

收稿日期：2020-05-28

作者簡介：李雪梅（1973—），女，四川名山人，本科，高級工程師，從事航空發動機成型、焊接、機械加工方面的工作。

Research on Processing Technology of CAP Type Adapter for GE-7E Gas Turbine

LI Xuemei，YUAN Shulin，JIANG Tong，ZHOU Hongtao

（AECC CHENGDU ENGINE CO.，LTD.，Chengdu? Sichuan? 610503）

Abstract： Through the optimization of the brazing gap technology of the part into the plow and the fan gold blade， the two-way molding process is used to solved the cracks. The group processing technology of wrinking and grinding the inner and outer ring processing blades to ensure the brazing gap. The two-way forming processing and group blade processing technology are discussed. It is designed to manufacture special forming molds and special tooling with grinding blades to ensure the processing quality of parts， and solve the difficult processing of parts. It meets the design drawing size and assembly requirements of superior components.

Keywords：forming;brazing gap of fan gold;matching grinding