導葉鑄件長軸冷隔缺陷的產(chǎn)生及修復

哈爾濱電機廠有限責任公司 （黑龍江 150040） 馮秀民 陳立杰 王清宇 袁學智

導葉是水輪機導水機構的重要過流部件，其起著導向、調(diào)節(jié)及關閉機器的重要作用。主要是由短軸、瓣體和長軸三部分組成，如圖1所示。導葉長期工作在泥沙和水流的沖擊環(huán)境下，要求具有良好的耐磨損、耐腐蝕、耐汽蝕、抗沖擊及硬度高等性能，因此要求鑄造導葉具有非常好的內(nèi)部組織和力學性能。

1. 鑄造工藝

在導葉鑄件的生產(chǎn)中，因其立澆工藝簡單，鑄件組織性能好，以及不易產(chǎn)生應力、變形等優(yōu)點成為主流的澆注方法。然而，由于導葉結構特殊，即瓣體在長短軸之間，瓣體厚度要小于長短軸的厚度，因此瓣體與長軸連接處極容易出現(xiàn)軸線縮松，且軸線縮松區(qū)域面積很大，有時無法進行補焊修復，導致整件導葉報廢。在實際生產(chǎn)中，根據(jù)軸頸尺寸、長軸長度和瓣體的厚度決定澆注方式。

導葉材質(zhì)為 ZG06Cr16Ni5Mo，凈重740kg，瓣體較長1185mm×522mm×130mm，長軸直徑小，長度達1682mm，立澆時在結構上不利于補縮，特別易在長短軸與瓣體相交處產(chǎn)生超標的縮松、縮孔缺陷。鑄件全部進行無損檢測（UT執(zhí)行 ASTM609二級、MT執(zhí)行 CCH70—3二級、PT執(zhí)行 CCH70—3二級）。如果按傳統(tǒng)工藝，很難保證導葉的質(zhì)量。在此鑄件生產(chǎn)過程中，采用了橫向澆注工藝（見圖2），并在瓣體和長軸上設置冒口，以確保鑄件的內(nèi)部質(zhì)量。

2. 存在問題

導葉粗加工完畢，在長軸中間兩個冒口之間的表面上有類似裂紋缺陷，經(jīng)工藝員對導葉鑄造工藝進行重新驗證及計算機模擬，該位置不存在縮松而引起裂紋的可能，最后確認為是澆注時兩股液流冷端融合不良產(chǎn)生的冷隔缺陷，如圖3所示。

通過鑄造工藝和澆注操作的調(diào)整，在后續(xù)生產(chǎn)中改善了鑄件的質(zhì)量，但是解決前期生產(chǎn)的鑄件存在的缺陷問題就成為了當務之急。

3. 焊修工藝

鑄件加工后長軸直徑現(xiàn)為150mm、長1690mm，屬典型的細長件，焊修極易變形，需進行細致、全面的考慮，制訂具有針對性和可行性的修復工藝方案。詳細工藝如下：

（1）清除缺陷 用角磨機徹底清除缺陷，經(jīng)滲透檢測合格后方可進行補焊。

（2）焊前預熱 預熱溫度300℃，保溫2h。

（3）補焊工藝 ①導葉放在平臺上墊平，進行剛性固定。②采用TIG方法補焊，焊材：HS13/5，焊絲直徑為1.2mm。③焊接電流170～200A、焊接電壓22～26V，層間溫度控制在200～350℃。④多層補焊時焊道寬度不超過10mm，每層厚度不超過3mm。⑤焊后立即錘擊焊道（先錘焊道中部，后錘擊焊道兩端，錘痕應緊湊有序）。⑥進行多層補焊，直至補焊區(qū)域超出母材0.5mm以上。

（4）焊的處理 焊后立即進行去氫處理，溫度（320±20）℃，保溫2h。

（5）清理打磨 打磨焊縫高于母材表面的焊道，與原件表面齊平圓滑。

4. 效果與結論

焊修后的導葉鑄件，變形量在80μm左右，焊縫與鑄件本體全部一次無損檢測合格，完全符合鑄件的加工公差精度要求（見圖4）。

在此次導葉鑄件焊補修復過程中，為獲得理想的產(chǎn)品質(zhì)量，從缺陷的去除、焊補工藝及操作都進行了改進和創(chuàng)新，確保了鑄件的修復質(zhì)量，縮短了工期，減少了廢品，降低了生產(chǎn)成本。