新型结构大叶片制造技术工艺研究

崔喜亮， 廖冬梅

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150040）

1 新型结构大叶片简介

当今发电行业迅猛发展，日新月异，新型机组层出不穷。联合循环、空冷、超临界和超超临界都已广泛生产，新型结构大叶片也广泛应用于汽轮机机组中，因此，新型结构大叶片国产化制造工艺研究尤为重要。

新型大叶片结构上比较先进：叶根采用枞树形直齿结构，叶型是自由成形弯扭结构，叶型中间内背面有拉筋凸台，在汽道顶部进汽边焊424mm司太立合金片以防水蚀，叶顶围带内背凸凹形线成骨形，间隙装配。汽道全长进行喷丸强化处理，既提高了表面强度，也提高了叶片抗疲劳的性能。此种叶片结构设计是世界先进水平，在国外超临界、超超临界机组中已广泛应用，国内同行业中此种叶片也大量应用。新型结构大叶片具体结构如图1所示。

2 新型结构大叶片的加工

新型结构大叶片的关键技术如下：（1）粗模锻毛坯数控扫描铣汽道型线。（2）强力磨枞树形叶根齿型新设备的开发应用。（3）拉筋凸台加工工艺方法。（4）叶冠围带形线加工工艺方法。（5）喷丸强化的工艺方法、新设备的开发应用。（6）超长司太立合金片高频焊接工艺方法。

以往大叶片的加工方法是：先铣汽道，以汽道为准浇方箱，后铣叶根。新型结构叶片先以模锻毛坯汽道为准打顶针孔，浇方箱，以方箱为准加工叶根，再以叶根为准加工汽道、骨型围带及拉筋凸台。这样的加工方法，可使叶片加工状态与装配及工作状态一致，做到了基准统一，能够更好地保证叶片骨型围带及拉筋的装配要求。

在叶根装配的基础上又带有双重装配面（围带的装配和拉筋凸台的装配），并且相邻叶片拉筋凸台为装配间隙是0.4±0.4mm的平行平面，相邻叶片骨型围带装配间隙是3.3±0.4mm的平行平面。由于影响拉筋和围带间隙的主要原因是叶片叶根的装配，而枞树型叶根与叶轮为齿型配合，切向的窜动量相对较大，这样的摆动量会大大影响叶片拉筋凸台和骨型围带的装配间隙。另外，由于叶片汽道不仅长而且薄，这样加工和焊司太立合金片时均容易变形。虽可进行校型，但也很难达到加工时的效果。为尽可能缩小叶片汽道、围带及拉筋相对于叶根的加工偏差,我们采用以叶根为准定位夹紧、叶顶顶针孔定位夹紧，一次装夹完成叶片汽道、拉筋凸台、骨型围带及司太立合金槽的加工。

3 新型结构大叶片汽道的数控加工

大叶片汽道的数控加工过程包含汽道粗铣、汽道精铣、拉筋凸台粗铣、拉筋凸台精铣、围带粗铣、围带精铣、司太立合金槽粗铣30多个数控加工程序，采用盘铣刀、棒铣刀、球头铣刀、球头锥度刀等多种刀具交替铣削，分别采用分半铣削和堆积铣削等多种切削形式完成叶片形状的加工。

4 新型结构大叶片司太立合金片的焊接

此种叶片的司太立合金片长424mm，并且为开放式。以往我们生产机组的最长的叶片的焊片是1m，长为280mm，经过长期摸索，已经形成了完善的焊片工艺。而对于400mm以上长度的焊片我们还第一次遇到，这在焊接夹紧方式、叶片预热及冷却方式和时间上都需要重新考虑。由于叶片焊片部分的汽道比较薄很容易变形，又由于焊片长度大，很难使叶片受热均匀，这都给司太立合金片的焊接带来难度。针对这种情况，我们借鉴1m焊片的焊接经验，调整夹具液压夹爪的位置，在叶片装夹稳定的基础上尽量减小叶片变形量，经过多次试验、摸索，确定了合理的预热温度和预热时间。焊接后，司太立合金片与叶片汽道贴合效果良好，X光照相符合图纸标准要求。

5 结语

经过检测、试装配，新型结构大叶片的加工精度、装配尺寸满足设计要求，工艺方法合理，全面达到技术及质量指标。此种大叶片的加工实现了国产化，使叶片制造水平进入一个新的领域，为今后开发半转速超超临界大叶片加工打下良好基础，标志着我国汽轮机叶片的加工水平上升了一个新的台阶，在大叶片加工历史上具有至关重要的意义。

［1］ 曾向阳，等.UGNX基础及应用教程［M］.北京：电子工业出版社，2003.

［2］ Unigraphics Solutions Inc.UG高级铣加工应用培训教程［M］.北京：清华大学出版社，2002.

［3］ 王庆林，李莉敏.UG铣制造过程实用指导［M］.北京：清华大学出版社，2002.