水轮机叶片模拟件的锻造成形工艺研究

于海艳，杨开黎

（1. 哈尔滨电气动力装备有限公司，哈尔滨 150000；2. 哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）

引言

叶片是水轮机中的关键部件，叶片的质量直接影响到整个水轮机组的运行寿命、效率、空化性能、出力、抗气蚀性能和运行稳定性等。水轮机叶片由于其曲面形状较为复杂，表面质量要求很高，所以其制造工艺尤为重要[1]。

目前水轮机叶片的加工工艺主要有三种：(1)砂型铸造工艺(2)数控加工(3)热成形工艺。砂型铸造工艺容易在叶片表面出现缩孔、裂纹和缺肉等铸造缺陷，而且后续的打磨抛光劳动强度很大，得到的叶片形线不准确，叶片的表面质量较差。数控加工方法是目前应用较广的方法之一，但是此加工方法对原材料利用率低，而且由于毛坯表面的流线被切断、微观组织较粗大，所以成形后的叶片综合机械性能较差。热成形工艺是指利用模锻的方法来成形水轮机叶片，此工艺可以提高毛坯的利用率，锻后的叶片表面状态较好，叶片内的微观组织细小且均匀，叶片的综合机械性能较高[2-4]。

由于常规的水轮机叶片尺寸巨大，所需的成形温度高、压力机的开间大、吨位高、热成形模具造价昂贵。本课题拟对水轮机叶片的模拟件进行热模锻，以得到合理的工艺路线。

1 试验材料与方法

本文采用Q235钢为叶片模拟件的材料。Q235钢的晶粒形态为等轴状，包含先共析的铁素体，位于晶界处的珠光体，该材料的强度、塑性等综合性能较好。

2 试验结果与讨论

2.1 传统锻造工艺试验方案

根据试验要求，设计了如下的叶片坯形状与尺寸，如图1所示。……