水压试验热紧螺栓防咬合方法研究

2013-12-23潘泽宇曹世明骆占山张国斌

机械工程师 2013年2期

关键词：螺孔攻丝底孔

潘泽宇，曹世明，骆占山，张国斌

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046）

1 引言

300MW 以上汽轮机内缸泵水时，要求使用产品螺栓进行热紧。但是根据近年来的实践经验，热紧过程中经常会出现螺栓与汽缸咬合现象，导致螺栓报废。由于每根产品螺栓成本在几千元不等，因此造成的成本浪费是极大的，同时也影响产品的质量和生产进度。

本文介绍解决使用产品螺栓做水压试验时热紧后咬合问题的方法。主要从降低螺纹下表面粗糙度、采用能够打磨螺纹毛刺的工具、增大螺纹与未攻丝部分的间隙等方面解决螺纹咬合问题。

2 改进措施

2.1 引进新型打磨工具——旋风砂碟

在高压内缸水压试验过程中，产品螺栓与螺孔多发生咬合现象，但工艺螺栓却很少出现此现象。小组成员针对此情况分析后得出结论：产品螺栓及攻丝后的螺孔均存在不同程度的毛刺，而在拧紧过程中毛刺可能挤在两接配螺纹间，导致螺纹咬合；同时，用反光镜观察螺孔螺纹下表面，发现其粗糙度较高，存在一定的鳞刺现象。而热紧后的承力面恰是螺孔螺纹的下表面，此面的粗糙度决定了两螺纹间的摩擦力。经询问，厂内尚没有能够打磨螺纹的工具。经与相关刀具厂商联系沟通，引进了新型螺纹打磨工具——旋风砂碟。

通过对打磨前后的螺纹进行对比验证，发现毛刺已基本去除，手触非常光滑，且试验前后塞规检验均合格，保证了螺纹的原有精度。随后，用反光镜进行观察，发现螺纹下表面粗糙度也有了较大的改善。

为方便对产品螺栓螺纹的打磨，还设计制作了可伸缩旋转工装，根据螺栓的实际长度，可调节转轮间距（伸缩范围在245～355mm 之间），以便钳工打磨各种长度螺栓的螺纹。

图1

2.2 在螺孔底部增加工艺垫片

经计算，螺栓栽入端120°斜面与螺孔底部120°斜面接触定位后，螺栓螺纹与底孔未攻丝部分间隙仅有1.8mm。而钻床在加工底孔时，不可避免地使定位斜面出现台阶，从而加深了底孔，极大增加了螺栓螺纹咬入螺孔未攻丝部分的可能。

技术人员制作工艺垫片放于螺孔底部，不但增加了螺栓螺纹与底孔的相对位置间隙，还能够满足定位斜面的接触要求。

2.3 将工艺用平垫圈更改为球面垫圈

鉴于螺栓对下半螺孔与中分面垂直度、上半刮面与中分面平行度要求较高，而工艺用平垫圈无法自动调位，若位置度偏差较大，则会出现热紧后螺纹一侧受力大于另一侧或螺栓强制弯曲的现象。针对此问题，科研人员决定改进工装，用球面垫圈代替平垫圈。由于球面垫圈具有自动调位的作用，能够保证螺母端面与螺杆垂直，从而达到把紧力均匀、螺纹受力均匀的目的。

2.4 螺纹加工的改进

技术人员对加工过程中可能产生鳞刺现象的几点要因进行跟踪调查，逐项分析、排除、解决，试图从改进攻丝参数、丝锥规格等方面进行突破，以达到减少鳞刺现象的目的，如表1 所示。

表1 影响螺纹粗糙度的因素分析

2.5 设计改进建议

如前所述，螺栓栽入螺孔定位后，螺栓螺纹与螺孔底孔的理论间隙仅有1.8mm。鉴于间隙过小会增大螺栓咬入螺孔未攻丝部分的可能，经与设计人员进行沟通，对螺栓图纸进行了更改，将栽入端光轴长度增大了25mm，从而能消除实际中产生偏差带来的影响，实现了设计优化。

3 结语

此次科研从6 个方面进行攻关，分别对增加工艺垫片、引进螺纹打磨工具、更改工艺垫圈共3 项进行了革新；为设计部门提出了1 条合理化建议。鉴于螺纹加工方法已足够成熟，此次试验仅对切削速度、丝锥类型选用及产前提示方面进行细微改动，排除了尝试使用新型高温防咬合剂的1 项方案。通过小组成员的紧密协作及各部门的大力配合，取得了显著的成效，如表2 所示。