+7 (351) 210 00 42
210 00 40
ru
Уралэнергомаш Клиентам Статьи Изготовление рабочих лопаток турбин

Технология изготовления рабочих лопаток паровых турбин

В процессе изготовления рабочих лопаток одно из главных условий - строгое соблюдение алгоритма производства

Есть перечень способов обработки изделий, самыми популярными из которых на данный момент являются фрезерное вытачивание, строгание или точение изделий.

Станковое вытачивание рабочих лопаток

Форма изготавливаемых рабочих лопаток, вырезаемых фрезой, зачастую подбираются таким образом, чтобы внешние и внутренних поверхности частей имели форму цилиндра или конуса. Такое условие дает возможность вытачивать контуры изделия с единственной профильной фрезой. Продольные лопатки нижних ступеней тоже могут вытачиваться фрезой. И внешний и внутренний профили таких изделий обладают сложной структурой и вытачивание их выполняется профильными фрезами с применением специально подобранных копиров.

Способы изготовления лопаток турбин путем строгания или точения с использованием шаблона не обязуют инженера к соблюдениею радиусов контура по высоте изделия, что необходимо в случае метода фрезерования. Контуры изделия, сконструированные согласно данным методикам, планируются на чертеже по точкам и радиусам, смещающимся от среза к срезу. Здесь достигаются предъявляемые критерии аэродинамических условий работы.

Повсеместно используются светлокатанные профили, подразумевающие наименьшие траты стали. Выполнение изделий в светлокатанном контуре доступнее вытачиваемых фрезой. Контуры лопаток не нуждаются в длительной дополнительном вытачивании в связи с тем, что внешняя структура обладает высокой чистотой вытачивания и осуществляется с высоким уровнем точности.

Отрицательные качества изготовления рабочих лопаток из светлокатанного профиля проявляются в сравнительной низкой прочности хвостовых стыков, из-за чего их чаще используют для изделий с низкой массой. Дополнительный недостаток уменьшение границ усталости, определяемое воздействующим давлением и эрозийным разрушением в местах стыков изделия и промежуточного тела.

Литье рабочих лопаток

Точные и высокопрочные формы рабочих лопаток также получают посредство литья. Наиболее распространенным является литье с использованием высокого давления и с применением моделей изделия, литье в оболочку и кокиль, в зависимости от необходимых размеров.

Для производства лопаток по выплавляемым моделям подготавливаются отливки небольшого размера из сплавов с фиксированными размерами без последующего дополнительной механической обработки. При необходимости корректировки поверхностей и достижения масксимальной точности, выполняется шлифовка и последующая полировка модели.

Процесс изготовления включает несколько этапов:

  1. Изготовление модели из стали или сплавов меди, впоследствии обрабатываемой до максимального соответствия размеров заданным.
  2. Производство пресс-формы из легких не тугоплавких металлических сплавов.
  3. В выплавленнх формах отливают восковые модели будущих деталей. Чаще используются искусственные заменители воска, например, парафин.

Далее полученная модель изделия окрашивается и покрывается тонким слоем прокаленного кварцевого или корундового порошка и высушивается в течении нескольких часов. Затем производится выплавка дополнительных восковых моделей с выдержкой в 1,5-2 часа и прокаливанием моделей при температуре 800-850ᵒ. После полной подготовки форм осуществляется заливка. Для наиболее точного заполнения формы лопатки расплавленным металлом используется давление пресса или центробежной силы.

Материал для изготовления

При производстве рабочих лопаток турбин используются полосовая, катанная или штампованная заготовки. В производстве изделий с использованием полосовой стали коэффициент использования металла низкий и находится в пределах от 10% до 25%, а остаток массы металла преобразуется в стружку. Изделия, изготовляемые из катанной, штампованной сталей обладают большим коэффициентом и используются с наименьшими затратами усилий при вытачивании изделия. Вытачивание лопаток выполняется с использованием фрезерных, строгальных и токарных станков.

Стандарты качества рабочих лопаток паровых турбин

  • Отсутствие внешних повреждений – трещин, сколов на изделии, следов воздействия химически-активных веществ, существенных коррозионных повреждений.
  • Соответствие размеров изделия заданным в соответствующей регламентирующей документации.
  • Успешное прохождение вибрационных испытаний, устойчивость изделия к влиянию допустимы деформирующих воздействий.

Актуальные способы проектирования и производства дают возможность выполнять лопатки разных размеров и конструкций как цилиндрических форм размерами от 15 до 20 мм, так и сложных, обладающих винтовой формой, до 1000-1100 мм.