堆焊有钴基高温合金的薄壁衬套制造工艺.pdf
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1、No.2Jun.2023DONGFANG TURBINE2023 年 6 月第 2 期0前言在机械结构中通常有一些薄壁套筒零件袁 在机械运行中起到关键作用1袁如汽轮机阀门中的衬套袁 但薄壁零件强度低尧 刚性差袁 加工过程中极易变形袁 难以保证零件的加工精度2袁 在制造工艺设计安排时要着重考虑和研究遥汽轮机阀门衬套在阀门开关时为阀杆提供导向作用袁 确保阀门开关顺畅尧 位置准确袁 为机组安全运行有重要作用遥 随着汽轮机技术的发展进步袁 汽轮机蒸汽的温度达到 600 益以上袁 也要求DOI:10.13808/ki.issn1674-9987.2023.02.011堆焊有钴基高温合金的薄壁衬套制造工艺
2、堆焊有钴基高温合金的薄壁衬套制造工艺第一作者简介院 杨德存 渊1989-冤袁 男袁 本科袁 高级工程师袁 毕业于华中科技大学机械设计制造及其自动化专业袁 主要从事汽轮机相关零部件制造研究工作遥基金项目院 四川省区域创新项目 渊2022YFQ0016冤杨德存1,2袁 文小山1袁 邓亚弟1袁 向志杨1袁 江磊2渊1.东方电气集团东方汽轮机有限公司袁 四川 德阳袁 618000曰 2.西南交通大学机械工程学院袁 四川 成都袁 610031冤摘要院薄壁套类零件的制造是行业难题袁 文章分析堆焊有钴基高温合金的高精度薄壁衬套的结构和材料特点袁 针对其容易夹持变形尧 内应力大的制造难点袁 从工艺流程合理安排
3、尧 轴向夹具的设计应用尧 切削刀具和切削参数 3 个方面优化制造工艺方案袁 使内应力和切削夹持变形得到有效控制袁 工艺方案应用于生产后袁 产品质量合格尧 稳定遥关键词院薄壁衬套袁钴基高温合金袁变形袁工艺中图分类号院T匀16文献标识码院月文章编号院1674-9987渊2023冤02-0045-04Overlay Welding Manufacturing Process of Thin-walledBushing with Cobalt-based SuperalloysYANG Decun1,2袁 WEN Xiaoshan1袁 DENG Yadi1袁 XIANG Zhiyang1袁 JIANG
4、 Lei2渊1.Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000;2.School of Mechanical Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu Sichuan,610031冤Abstract院 The manufacture of thin-walled sleeve parts is an industry problem,this paper analyzes the structure and material char鄄acteristics of high-precisi
5、on thin-walled bushings welded with cobalt-based superalloys,according to its easy clamping deformation,large internal stress manufacturing difficulties,from the process flow reasonable arrangement,axial fixture design and application,cutting tools and cutting parameters three aspects of optimizatio
6、n of the manufacturing process,internal stress and cutting clampingdeformation is effectively controlled,the process scheme is applied to production,product quality is qualified and stable.Key words院 thin-walled bushing,cobalt-based superalloys,deformation,process45窑窑窑窑Jun.2023No.2DONGFANG TURBINE20
7、23 年 6 月第 2 期1.60.40.6D0.05D堆焊前车削衬套钻孔衬套精车衬套内孔珩磨堆焊钴基高温合金去应力热处理基材和堆焊层去余量去应力热处理抗拉强度袁Rm/MPa930585屈服强度Rp0.2/MPa520415伸长率袁A/%520硬度HRC38-42HB195-248线膨胀系数渊20500 益冤14.212.2材料司太立6#渊堆焊层冤F91渊基材冤阀门漏汽更少袁 这导致衬套的精度要求更高袁 结构更薄袁 同时衬套内壁还需耐高温氧化袁 在衬套内孔堆焊有抗氧化钴基高温合金袁 薄壁和堆焊钴基高温合金给衬套的制造带来了很大挑战遥1薄壁衬套分析堆焊有司太立合金的汽轮机阀门薄壁衬套结构如图 1
8、 所示袁 其壁厚最大部位为 5.9 mm袁 其中包含约 1.5 mm 的司太立合金袁 衬套外径 108 mm袁径厚比 18袁 是典型的薄壁衬套遥 衬套长度只有 65mm袁 长径比 0.6袁 相对于长衬套更容易发生扭曲翻转变形遥 衬套内孔中部有深 2 mm 的环槽和圆周均布的径向孔袁 这进一步降低了薄壁衬套的尺寸稳定性遥图 1堆焊有司太立合金的薄壁衬套结构示意图图 1 所示薄壁衬套外径公差 0.022 mm袁 内径公差 0.035 mm袁 这个公差等级对薄壁衬套来说是非常高的要求袁 需严格控制制造过程衬套的受力变形以及衬套的内应力遥 薄壁衬套内孔钴基高温合金表面粗糙度 Ra0.4袁 钴基高温合金
9、硬度高袁 需通过磨削加工才能达到曰 外壁耐热钢表面粗糙度Ra1.6袁 该表面粗糙度通过车削加工即可达到遥上述薄壁衬套是在耐热钢基材上堆焊钴基高温合金司太立 6#合金后袁 经机械加工而成遥 由于钢材和钴基高温合金两种金属材料在强度尧 硬度尧热膨胀系数等方面的差异袁 见表 1袁 在钴基高温合金堆焊后衬套有较大的内应力袁 根据文献3堆焊并经热处理后内应力可达 136 MPa袁 这对薄壁衬套在加工过程中及加工完成后尺寸精度的保持有重大影响袁 降低薄壁衬套的内应力是保证衬套尺寸精度的必要方式遥表 1薄壁衬套基材和堆焊层金属的力学性能4-52制造工艺方案及实施2.1制造工艺流程安排薄壁衬套为在堆焊司太立合
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