新型結構大葉片制造技術工藝研究

崔喜亮， 廖冬梅

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150040）

1 新型結構大葉片簡介

當今發電行業迅猛發展，日新月異，新型機組層出不窮。聯合循環、空冷、超臨界和超超臨界都已廣泛生產，新型結構大葉片也廣泛應用于汽輪機機組中，因此，新型結構大葉片國產化制造工藝研究尤為重要。

新型大葉片結構上比較先進：葉根采用樅樹形直齒結構，葉型是自由成形彎扭結構，葉型中間內背面有拉筋凸臺，在汽道頂部進汽邊焊424mm司太立合金片以防水蝕，葉頂圍帶內背凸凹形線成骨形，間隙裝配。汽道全長進行噴丸強化處理，既提高了表面強度，也提高了葉片抗疲勞的性能。此種葉片結構設計是世界先進水平，在國外超臨界、超超臨界機組中已廣泛應用，國內同行業中此種葉片也大量應用。新型結構大葉片具體結構如圖1所示。

2 新型結構大葉片的加工

新型結構大葉片的關鍵技術如下：（1）粗模鍛毛坯數控掃描銑汽道型線。（2）強力磨樅樹形葉根齒型新設備的開發應用。（3）拉筋凸臺加工工藝方法。（4）葉冠圍帶形線加工工藝方法。（5）噴丸強化的工藝方法、新設備的開發應用。（6）超長司太立合金片高頻焊接工藝方法。

以往大葉片的加工方法是：先銑汽道，以汽道為準澆方箱，后銑葉根。新型結構葉片先以模鍛毛坯汽道為準打頂針孔，澆方箱，以方箱為準加工葉根，再以葉根為準加工汽道、骨型圍帶及拉筋凸臺。這樣的加工方法，可使葉片加工狀態與裝配及工作狀態一致，做到了基準統一，能夠更好地保證葉片骨型圍帶及拉筋的裝配要求。

在葉根裝配的基礎上又帶有雙重裝配面（圍帶的裝配和拉筋凸臺的裝配），并且相鄰葉片拉筋凸臺為裝配間隙是0.4±0.4mm的平行平面，相鄰葉片骨型圍帶裝配間隙是3.3±0.4mm的平行平面。由于影響拉筋和圍帶間隙的主要原因是葉片葉根的裝配，而樅樹型葉根與葉輪為齒型配合，切向的竄動量相對較大，這樣的擺動量會大大影響葉片拉筋凸臺和骨型圍帶的裝配間隙。另外，由于葉片汽道不僅長而且薄，這樣加工和焊司太立合金片時均容易變形。雖可進行校型，但也很難達到加工時的效果。為盡可能縮小葉片汽道、圍帶及拉筋相對于葉根的加工偏差,我們采用以葉根為準定位夾緊、葉頂頂針孔定位夾緊，一次裝夾完成葉片汽道、拉筋凸臺、骨型圍帶及司太立合金槽的加工。

3 新型結構大葉片汽道的數控加工

大葉片汽道的數控加工過程包含汽道粗銑、汽道精銑、拉筋凸臺粗銑、拉筋凸臺精銑、圍帶粗銑、圍帶精銑、司太立合金槽粗銑30多個數控加工程序，采用盤銑刀、棒銑刀、球頭銑刀、球頭錐度刀等多種刀具交替銑削，分別采用分半銑削和堆積銑削等多種切削形式完成葉片形狀的加工。

4 新型結構大葉片司太立合金片的焊接

此種葉片的司太立合金片長424mm，并且為開放式。以往我們生產機組的最長的葉片的焊片是1m，長為280mm，經過長期摸索，已經形成了完善的焊片工藝。而對于400mm以上長度的焊片我們還第一次遇到，這在焊接夾緊方式、葉片預熱及冷卻方式和時間上都需要重新考慮。由于葉片焊片部分的汽道比較薄很容易變形，又由于焊片長度大，很難使葉片受熱均勻，這都給司太立合金片的焊接帶來難度。針對這種情況，我們借鑒1m焊片的焊接經驗，調整夾具液壓夾爪的位置，在葉片裝夾穩定的基礎上盡量減小葉片變形量，經過多次試驗、摸索，確定了合理的預熱溫度和預熱時間。焊接后，司太立合金片與葉片汽道貼合效果良好，X光照相符合圖紙標準要求。

5 結語

經過檢測、試裝配，新型結構大葉片的加工精度、裝配尺寸滿足設計要求，工藝方法合理，全面達到技術及質量指標。此種大葉片的加工實現了國產化，使葉片制造水平進入一個新的領域，為今后開發半轉速超超臨界大葉片加工打下良好基礎，標志著我國汽輪機葉片的加工水平上升了一個新的臺階，在大葉片加工歷史上具有至關重要的意義。

［1］ 曾向陽，等.UGNX基礎及應用教程［M］.北京：電子工業出版社，2003.

［2］ Unigraphics Solutions Inc.UG高級銑加工應用培訓教程［M］.北京：清華大學出版社，2002.

［3］ 王慶林，李莉敏.UG銑制造過程實用指導［M］.北京：清華大學出版社，2002.