末级动叶片创新工艺方案的研究

孙成慧

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046）

末级动叶片创新工艺方案的研究

孙成慧

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046）

对汽轮机末级动叶片加工工艺进行创新，借助原有四轴的加工力量，给五轴精加工去余量，先加工汽道及装配面，然后再加工叶根，取得较好的效果。

末级动叶片；喷丸强化处理；新工艺方案；毛坯重检；汽道型线加工

0 引言

汽轮机末级叶片，尤其是大型机组的末级叶片几何尺寸大、结构复杂、叶片汽道相对薄，是标准的柔性叶片，因而制造工艺复杂、检测难度高，并且涉及数控加工、测量、材料、热处理等多个领域。针对末级叶片复杂的物理特性，进行加工工艺研究、制造设备研发及检测技术研究，进而可以延伸推广到其他大叶片的制造和检测，为未来超大型叶片的制造技术打下坚实的基础。

1 原工艺方案介绍

一般机组末级动叶片叶根采用枞树形直齿结构，叶型是自由成形弯扭结构，叶型中间内背面自带有拉筋凸台，在汽道顶部进汽边焊司太立合金片防水蚀，叶顶围带内背凸凹型线呈骨形，间隙装配。在早期四轴加工“1029”叶片时已经发现此种叶片加工时易变形，装配时效果非常不好。现在通过工艺性的改进及法拉利大型五轴设备的引进，此级叶片现在可以很好地加工出来。

以往的工艺方案为以毛坯三顶针定位，直接浇方箱，基准转换后加工叶根，以叶根为主基准，加工汽道、拉筋及叶冠装配面。加工时先加工准叶根，再以叶根齿形完全定位进行汽道、装配面的加工，这样的方法在中小型枞树型叶根叶片上大量运用，但是对于大叶片来说，由于齿形工作面非常小，精度对其他部位的加工影响非常大，尤其是此级叶片叶根与型线部位的比例接近1∶10，叶根微小的误差对叶顶的误差放大效果非常明显，毛坯有缺陷时，汽道无法铣，只能报废；叶根加工后，汽道铣出变形时进行的矫形后热处理非常复杂；单只叶片加工后变形情况较多，装配后超差。

2 改进后新的工艺方案

是否可以采取逆向思维，以大面保小面，先加工汽道型线及装配面各部位，再以加工好的基准面反过来加工叶根型线呢？依此进行细化分析，先将汽道及凸台、叶冠型线装配面一起加工，相对位置能有一个比较好的保证。然后再以加工好的汽道型线等定位加工叶根，这样，一个新的工艺方案就诞生了，如图1所示。

图1 新方案加工主要工艺流程

1）模锻毛坯重检及校孔。哈汽加工的大叶片模锻毛坯都是外购的。因供货厂家不同，同一产品相同技术协议的毛坯仍有很大差别。工艺第一步就是要求检验部门按照技术协议和毛坯图样要求检查、检测毛坯是否满足要求，并及时反馈到工艺部门和加工部门，进行重打三顶针孔等相应工艺措施来满足加工要求，见图2。

2）汽道型线加工。汽道型线加工，是此次末级动叶片加工时工艺性变化最大的工序。粗加工时，充分考虑到毛坯的因素，首先用四轴机床粗加工，使下序加工时余量均匀化，并进行相应热处理去除应力。

图2

图3

在法拉利机床加工时，为了防止因粗铣后叶片变型过大而引起精加工报废，在此序创造性地加入了应用对刀仪做的一种检测程序，通过检测程序的控制，当在五轴加工的叶片余量均匀时，则调用正常的加工程序来加工。若正常检测余量不均匀时，则调用相应的转角程序将叶片完全加工出来，见图3。

3）叶根加工。叶根加工时，仍采用浇方箱定位的传统模式，这种方式目前应用效果较好。

4）装配面加工。大叶片工艺性好坏，不仅仅体现在单只叶片的尺寸精度上，更多体现在装配精度及一致性上。在叶根加工完成后，以叶根为基准，将装配面加工出来，使其基准统一，装配一致性好。

5）完工成品检查。此级动叶片在精加工完成后，仍存在一定量的后续变型。在装配前，需要进行成品的检查，以进一步将变形量消除。完工检查时，要有校型、三坐标检测等工艺手段进行配合。

3 结语

工艺改进后有下列特点：以毛坯三顶针定位，首先机加汽道，再将汽道基准转换到三顶针。以三顶针为基准浇注方箱，加工叶根，再以叶根为基准，精加工叶冠装配面及拉筋。由于优先加工汽道，毛坯有缺陷时，叶根部位不受影响，可以铣出，不造成报废；汽道铣出变形时，进行矫形后热处理简单；叶片单只变形量控制效果好，组装后效果好，不超差。当然因为改进后要进行几次基准转换，需要严格控制几次转换基准重合，避免基准变化导致的加工超差。

经实际验证，改进后的工艺能够更好地保证叶片的加工及装配效果，方案合理可行。

（编辑：昊 天）

TG659;TK 266

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1002－2333（2014）04－0242－02

孙成慧（1978—），男，助理工程师，从事汽轮机制造相关工作。

2014-01-18