עיבוד חורי מוט קשר בדיוק גבוה עבור אימפלרים של טורבינת גז

בפיתוח של דיסקים לטורבינת גז, חורי מוט קשר הם תכונה מרכזית לחיבור אימפלרים סמוכים, ודיוק המיקום שלהם משפיע ישירות על איכות ההרכבה של רוטור טורבינת הגז. טכנולוגיית העיבוד של חורי מוט קשר בדיסקים של גלגלי טורבינת גז נחקרת, ובאמצעות מיקום דיוק גבוה ועיבוד משעמם קשה, היא צפויה לספק התייחסות טכנית לעיבוד חורי מוט קשר בדיסקים של גלגלי טורבינת גז.

#01

כמרכיב הליבה של טורבינת הגז, לאימפלר הטורבינה יש מבנה מורכב ודורש דיוק עיבוד גבוה. פיתוח התהליך וייצור המוצר המוגמר הם המפתח. ביניהם, חור מוט הקשר משמש כמבנה המחבר בין אימפלרים סמוכים, וחשיבותו ברורה מאליה [1-3].

כפי שמוצג באיור 1, אימפלר הטורבינה מחובר על ידי התערבות של קצה קשת בין-שלבי, והוא מורכב לרוטור על ידי הכנסת מוטות חיבור דרך 12 חורי מוט חיבור המפוזרים בהיקפית על פני הדיסק. מכיוון שלשיניים של קצה הקשת יש פונקציה של ריכוז עצמי, לא ניתן לכוונן את המיקום של חור מוט החיבור לאחר שהאימפלרים הדו-שלביים הסמוכים מחוברים לרשת. לכן, מונחות דרישות גבוהות במיוחד למיקום חור מוט העניבה.

תְמוּנָה
איור 1 תרשים חיבור מערכת גל טורבינה

הקוטר של חור מוט הקשירה הוא 42 מ"מ, המעובד בדרך כלל על ידי קידוח וקימום. יחס הגובה-רוחב המרבי שלו עולה על פי 5 מהקוטר, וערך החספוס של פני השטח דורש Ra=1.6μm, מה שמציב אתגר גדול לתהליך השיעמום.

לאור דרישות העיבוד המוזכרות לעיל, אנו מתמקדים בעיקר בשני היבטים: מיקום דיוק גבוה ומשעמם ברמת קושי גבוהה.

2.1 טכנולוגיית עיבוד מיקום חורי מוט קשר

דרישות השרטוט עבור חורי מוט קשר הן: φ42.58 מ"מ, מיקום φ0.12 מ"מ וגליליות 0.012 מ"מ. על מנת להבטיח הרכבה חלקה, דרישות התהליך מוגדלות ל: φ42.58 מ"מ, מיקום φ 0.05 מ"מ, וגליליות של 0.012 מ"מ. לכן, נדרש אימות בדיקת תהליך. בדיקה זו מדמה את העיבוד של חורי מוט קשירה של האימפלר, ומבנה הדגימה מוצג באיור 2. נעשה שימוש במכונת קידוח וכרסום, שיטת ההידוק היא צלחת הידוק ברזל זווית, והדגימה מהודקת אנכית.

תְמוּנָה
איור 2: חתיכת בדיקה של חור מוט קשר

(1) השיטה המסורתית לעיבוד חורים מפוזרת צירית היא "לסובב את מרכז" מחוון חוגת המנוף, למצוא את מיקום השעה 4 של שמאל וימין של השמיים ושל כדור הארץ, לקבוע את מרכז המעגל, להשתמש מקדחה T כדי לקדוח את החור התחתון לפי מעגל הגובה של φ420 מ"מ, וקידוח דיוק של החור במוט הקשר.

1) תוצאות זיהוי שלוש קואורדינטות. ערך המיקום המרבי הוא 0.0756 מ"מ, ועגול המעגל החיצוני D600 מ"מ הוא 0.0056 מ"מ (ראה טבלה 1).

טבלה 1: תמונת נתוני זיהוי שלוש הקואורדינטות הראשונה

2) מיון נתונים. כפי שמוצג באיור 3, מיקום החור מוזז בסך הכל לכיוון Y החיובי.

תְמוּנָה
איור 3: דיאגרמת נתוני זיהוי שלוש קואורדינטות

3) ניתוח נתונים. אם לוקחים את מיקום ה-I באיור 3 כדוגמה, סטיית כיוון ה-X קטנה וההיסט הוא בערך 0.01 מ"מ; הסטייה בכיוון ה-Y גדולה וההיסט הוא בערך 0.035 מ"מ. כיוון ה-Y הוא הגורם המשפיע העיקרי על סטיית המיקום. אם לא נכלל היסט כיוון Y של 0.03 מ"מ, מצב המיקום ישתפר מאוד, והקונטור הכולל של הנקודות הנמדדות טוב יותר, מה שמראה שדיוק המיקום החוזר של הכלי עצמו טוב יותר. נתוני הזווית לאחר המרה של נתוני זיהוי שלוש הקואורדינטות מוצגים בטבלה 2. ניתן למצוא בבירור שההיסט העיקרי הוא בכיוון Y.

טבלה 2: נתוני ההמרה הראשונים לזיהוי שלוש קואורדינטות [יחידה: (מעלה)] תמונה

4) ניתוח סיבה אפשרית. שיטת יישור כיוון X היא: מחוון חוגת המנוף נוגע בשתי נקודות במעגל החיצוני של הדגימה בכיוון שמאל וימין כדי לקבוע את הכיוון האופקי; שיטת יישור כיוון Y היא: מחוון חוגת הידית נוגע בשתי נקודות במעגל החיצוני של הדגימה בכיוונים למעלה ולמטה כדי לקבוע את הכיוון האנכי. כיוון כדי לקבוע את המיקום המרכזי של הדגימה. כאן, כאשר מחוון כיוון ה-Y נוגע בשתי הנקודות של העיגולים החיצוניים העליונים והתחתונים, עקב כוח המשיכה של חרט מחוון החוגה, הוא עלול לפגר או להיסוג, וכתוצאה מכך לסטייה בין המיקום בפועל לבין המיקום המוצג. לאחר השלמת עיבוד החור, זה עשוי להיות הגורם העיקרי הגורם לסטייה בכיוון Y. בנוסף, הדיוק של מחוון החיוג הוא 0.01 מ"מ, והשגיאה שלו תשפיע גם על סטיית כיוון ה-Y, שהיא גורם משפיע משני עם השפעה קטנה. כיוון X הוא בכיוון האופקי, ואין סטיית מיקום יחסית הנגרמת על ידי כוח הכבידה. הגורם המשפיע הוא שגיאת הדיוק של מחוון החיוג עצמו, שיש לו השפעה קטנה יותר וביצועים טובים יותר.

(2) שיטת שיפור: השתמש במחוון החוגה הנ"ל כדי "להפוך את המרכז" כדי למצוא את המרכז ובהתחלה לשעמם שני חורים במיקומים סימטריים. מחוון החוגה מודד את הגודל מנקודת המעגל החיצונית לכל כיוון ועד לקצה הרחוק ביותר של החור דרך תנועת הכלי, ולאחר מכן מוריד את שתי קבוצות הנתונים בכיווני X ו-Y בהתאמה כדי לקבל את ערכי הסטייה ב כיווני X ו-Y, וזה מפוצה ו-12 חורים סוף סוף משועממים במדויק.

כפי שמוצג באיור 4, פיצוי כיוון X הוא הנתונים הנמדדים בשיטה זו הם ערכים יחסיים, שיכולים לבטל את השפעת כוח המשיכה על נסיגת מחוון החוגה. יחד עם זאת, מכיוון שהמדידה היא אותו מחוון חוגה, ניתן לבטל גם את השפעת שגיאת הדיוק של כלי המדידה. לאחר שעמום עדין, בדוק שוב את נתוני המיקום באמצעות שלוש קואורדינטות. בהתבסס על השיטה לעיל, בוצעה מבחן העיבוד המיקום השני. מצב העיבוד מוצג באיור 5.

תְמוּנָה
איור 4: דיאגרמת פיצוי קואורדינטות

תְמוּנָה
א) מצב 1 ב) מצב 2
איור 5 מצב עיבוד

1) תוצאות זיהוי שלוש קואורדינטות. דרגת המיקום המקסימלית היא 0.0501 מ"מ (ראה טבלה 3).

טבלה 3: תמונת נתוני זיהוי שלוש הקואורדינטות השנייה

2) מיון נתונים. נתוני ההמרה של זיהוי שלוש הקואורדינטות השני מוצגים בטבלה 4.

טבלה 4: נתוני המרה שניים לזיהוי שלוש קואורדינטות [יחידה: (מעלה)] תמונה

3) ניתוח נתונים. כיווני ההיסט העיקריים של החור הם כיוון X השלילי וכיוון Y חיובי, ולמעגל הגובה יש עגולות טובה. בהתבסס על שיטת עיבוד זו, דרגת המיקום שופרה במידה מסוימת.

(3) שיטת השבחה שנייה בהתבסס על השיטה הנ"ל, בוצעה מבחן העיבוד המיקום השלישי, ושיטת ההאכלה שונתה להאכלה בשולחן.

1) תוצאות זיהוי שלוש קואורדינטות. ערך המיקום המקסימלי הוא 0.0269 מ"מ, וגובה הגובה של 12 חורים הוא 0.0106 מ"מ (ראה טבלה 5).

טבלה 5: תמונת נתוני זיהוי שלוש הקואורדינטות השלישית

2) מיון נתונים. נתוני ההמרה של זיהוי שלוש הקואורדינטות השלישי מוצגים בטבלה 6.

טבלה 6: נתוני ההמרה השלישית של זיהוי שלוש קואורדינטות [יחידה: (מעלה)] תמונה

3) ניתוח נתונים. העגלגלות של החור טובה יותר. שיטת עיבוד זו משפרת באופן משמעותי את מיקומו של חור מוט העניבה.

2.2 מחקר על עיבוד חורים קשה

החומר של אימפלר השלב הרביעי של הטורבינה הוא 21501-5 (דרגת מפעל), שיש לו תכולת Cr ו-Ni גבוהה, ביצועי חיתוך חומר גרועים, ויחס האורך לקוטר של חור מוט החיבור עולה על פי 5 הקוטר, מה שמקשה על עיבוד משעמם.

בדיקה זו מבוססת על בלוק בדיקת חומר הומוגני של האימפלר, ואותה מכונת קידוח וכרסום משמשת כציוד.

1) סרגל כלים משעמם מודולרי של Walter. בעת שימוש בכלים משעממים קונבנציונליים לעיבוד חורים עם יחס רוחב-גובה גדול, דפוסי הרטט של פני השטח ברורים והעיבוד אינו אידיאלי. פרמטרי החיתוך מוצגים בטבלה 7.

טבלה 7 פרמטרי חיתוך 1
תְמוּנָה

2) בחר סרגל כלים משעמם נגד רעידות. פרמטרי החיתוך מוצגים בטבלה 8. תוספות Kyocera נשחקות במהירות במהלך השימוש, לכן אנו משתמשים בשילוב של סרגל כלים משעמם נגד רטט + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (או Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125) כדי לעבד חורים עמוקים כאלה. השוואה של איכות עיבוד טובה. השוואת איכות פני השטח מוצגת באיורים 6 ו-7.

טבלה 8 פרמטרי חיתוך 2
תְמוּנָה

תְמוּנָה
איור 6: איכות פני השטח ירודה

תְמוּנָה
איור 7: איכות פני שטח טובה יותר

#03

תְמוּנָה

יישום של טכנולוגיית עיבוד חורים במוט קשר ברמת דיוק גבוהה על אימפלר טורבינה

תְמוּנָה

3.1 תוכנית הידוק

האימפלר מאמץ את שיטת צלחת הרכבה זווית של ברזל והוא מהודק אנכית. לפני ההידוק, ודא שהמשטח האנכי של ברזל הזווית מאונך לציר ה-Z של הכלי. חשב וקבע את מיקומו של בלוק הרפידה בהתבסס על גובה הבלוק בצורת V והממדים הכוללים של האימפלר. כל העמדות במגע עם חומר העבודה מוגנים על ידי ברזל מצופה נחושת (ראה איור 8).

תְמוּנָה
איור 8 שיטת הידוק אימפלר טורבינה

לאחר ההידוק, ישר את המיקום של לוחית הלחץ של האימפלר ב-4 נקודות בצד שמאל וימין של פני הקצה, עם שגיאה של פחות או שווה ל-0.01mm.

3.2 מסלול עיבוד

מסלול העיבוד של חור מוט החיבור של אימפלר הטורבינה הוא קידוח החור התחתון → משעמם גס → משעמם עדין. ראשית, נעשה שימוש בשיטות יישור מסורתיות להשלמת העיבוד והגימור למחצה של חורי מוט העניבה. שנית, השתמש במחוון החוגה ובציר ה-X ובציר ה-Y של כלי המכונה כדי למדוד את נתוני האורך של A, B, C ו-D בהתאמה (ראה איור 9). השתמש במיקרומטר הקוטר הפנימי כדי למדוד את שני קוטרי החורים D1 (φ42.3 מ"מ) ו-D2 (φ42.3 מ"מ). 4 מ"מ).

תְמוּנָה
איור 9 נתוני תאום פיצוי

היסט ציר ה-X הוא [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2, והיסט ציר ה-Y הוא [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.

הנתונים באיור 9 הם הנתונים הנמדדים במהלך העיבוד בפועל. /2= 0.025 (מ"מ), כלומר, מיקום האפס של ציר X של כלי המכונה מותאם ב-0.025 מ"מ בכיוון החיובי. ציר Y: 321.25 ‒ (42.4/2)=300.05 (מ"מ), 321.33 ‒ (42.3/2)=300.18 (מ"מ), היסט של ציר Y (300.18 ‒ 300.05) / {{ 24}}.065 (מ"מ), כלומר, כלי מכונה Y מיקום אפס הציר מותאם 0.065 מ"מ בכיוון השלילי.

לבסוף, באמצעות החישוב לעיל, המסקנה היא שמרכז מעגל העבודה X מותאם ב-{{0}}.025 מ"מ בכיוון החיובי ו-Y בכיוון השלילי ב-0.065 מ"מ. בצע עיבוד גימור של 12 חורים עם מרכז המעגל החדש שהתקבל.

3.3 אפקטים של יישום

עבור האימפלר עם חורי מוט קשר שעובדו במכונה בתהליך זה, לאחר רשת שיני הקצה המרוכזת בעצמה, לחורי מוט הקשירה של האימפלרים הדו-שלביים הסמוכים יש קואקסיאליות גבוהה, ניתן להכניס את מוטות הקשר בחופשיות ואת טורבינת הגז. הרוטור מורכב בהצלחה.

#04

תְמוּנָה

סיכום

תְמוּנָה

מחקר על טכנולוגיית עיבוד חורי מוט קשרים ברמת דיוק גבוהה עבור אימפלרים של טורבינות גז מספק אחריות להרכבת רוטור טורבינת גז. יחד עם זאת, תהליך זה יכול לשמש באופן נרחב בעיבוד סוגים שונים של חורים במערך צירי, אשר יכול לשפר ביעילות את איכות העיבוד של חלקים ולשפר את דיוק ההרכבה של המוצרים.