摘要：汽轮机是一种将蒸汽能量转换成机械功的旋转动力机械，它是工业的动力，它的发展水平代表一个国家的制造业水平。静子部分主要包括高、中、低压缸、内缸、隔板套等，这些部件的质量精度是汽轮机后期运行可靠性的重要保证。如果出现问题，可能导致汽轮机的蒸汽泄漏，影响系统的运行，并造成重大的安全问题和经济损失。研究如何保证零件在制造过程中的质量，具有重要的意义。通过对隔板套中的平面变形问题进行分析，找出了该问题产生的根源，并提出了防止工艺后期出现平面变形的技术预防技术。
关键词：汽轮机；隔板套；中分面加工；变形
1问题介绍
我公司为一家重工业公司生产汽轮机隔板套。在加工工艺评定过程中，公差标准按常规图纸标准加倍。有二组隔板套，一组是外方提供的原材料，另一组是我公司生产的参考材料（以下参考材料除外，均指外方原材料）。在对国外原料加工后的最终检验过程中发现了一些问题。
2问题描述
该产品的主要工艺路线为：(1)划线→(2)粗加工→(3)划线→(4)镗序(中分面、把合孔、立车基准的加工)→(5)二半把合→(6)立车(沟槽加工)→(7)二半拆分→(8)镗序(剩余孔槽台)→(9)检验。
在检查过程中发现隔板套表面有变形。如图1和图2所示，图中的数据单位为mm，高度值由外径千分尺测量，其余的是百分米跳动值。从图中可以看出，上端面检测过程中的定位误差小于0.02mm，高度误差小于0.04mm，均满足图纸公差的要求，但上半部中间面的跳动误差为0.14mm，，下半部跳动误差为0.18毫米，均超过图纸所规定的＜0.05毫米。但是，重新组装两半后，中间间隙满足图纸要求，上端跳动满足图纸要求。因此，我们需要分析中间平面变形的原因。
图1上半测量数据
图2下半测量数据
3问题原因分析
根据原工艺文件，我们生产了两套产品，一套供国外原材料，一套供参考。对参考材料的重新检验表明，被测零件的尺寸公差和形位公差均满足图纸要求，中面变形误差在0.05mm以内。基于此，得出结论，同一组操作人员根据同一加工工艺生产的两组产品只有一组存在问题，不能证明加工工艺存在问题，也不能证明处理器的操作。
程序（4）镗孔和顺序夹紧方法，如图3所示。装夹平台的平面度小于0.03mm，工件水平放置在装夹平台上，0.03mm的塞尺不能通过两者之间的接触。压板放置在工件上平面的45度方向上的两个位置，加载后上平面的对准误差为0.02mm，没有加载变形的条件。加工后检查表面平整度，检测结果为0.02mm。在松开压板，静置48小时后，自由状态下的表面平整度没有变化。这证明：（4）钻孔顺序的加载和卸载不存在问题，加工后由于过大的加载应力和应力释放不存在变形问题。
设备在加工产品前经过精密的调整和检验，满足设备厂的要求。此外，上下半部分在同一位置进行处理。如果设备精度不佳，则同一位置上下半部的表面跳动值应接近。在图1和图2中，在同一加工位置上的-0.025和+0.17的值应该接近，但现在它们并不接近。考虑上下半部分拆离后的应力释放效应，跳动值的绝对差在0.05mm以内，上半部分对应下半部分的较高点，如-0.13mm对应+0.17mm。这恰恰证明了上述问题是分裂后上下半部的变化。过程的设备（4）没有问题。
图4是中分面把合情况。0.03mm插塞尺不能穿过拼接间隙的周边。在组装前，上下半中面无夹杂物和压痕，证明工艺（5）没有问题，中面无变形条件。
图5是立式车床加工中的装夹。可以看出，所有的约束点都处于压力之下，并且力相互抵消。同时，利用百分位计实时监测内外四个零件的加工情况，没有发现百分位计的变化。此外，如果产品在过程中是活动的，它将导致的倾斜结果，加工完成后，我们的检验员和外国专家共同检验了尺寸和位置精度，没有发现问题。这证明过程（5）加载不是问题。
图4中分面把合情况
图5立车加工中装卡情况
其余工序与中面无关，不构成中面变形的条件，并最终重新组装两半。当用塞尺检查结合面时，没有发现任何问题。中平面和下平面满足图纸要求。
最后，我们发现，国外部分与参考部分的原材料存在差异。国外零件存在较多的裂纹缺陷，但参考零件中没有裂纹缺陷。我们认为，产生这一问题的主要原因是零件在加工过程中受到裂纹和加工应力的影响，应力高度的方向逐渐减小。如果中面半径变化0.2mm，高度变化1/3(高度：半径＝386：1198_1/3)，即高度变化0.07mm，并且由于轻微的变化，每次释放发生。
考虑到两半组合在一起后，与中间面无关的尺寸精度和位置精度满足图纸要求，而中间面塞尺0.03mm不通过，不影响实际使用，故特许权进入。实施产品认证。
4技术性预防工艺
为了减少出现这些问题的可能性，我们对这类产品制定了技术预防程序：
1）在工艺（4）后停留48小时。如果中间表面没有变化，下一个过程将继续。如果有变化，中表面的高度将被再次去除，以满足平整度的要求。
2)对产品进行最终检验后，如果误差不超过0.03mm，误差面积不超过中间表面的1/10，不超过100mm*100mm，则对中间表面进行研磨；如果缺陷数据不满足上述任何条件，则进行再加工，但需要保证其他尺寸精度和位置精度。
在实际实施上述技术预防措施时，我们发现，技术性预防可以解决这些问题的80%。如果中间表面经过长时间稳定后仍然超差，则采用上述加工方法解决，在后期不会出现进一步的问题。但如果零件在精加工后有缺陷，缺陷的修复将在一定程度上影响中平面的形状和位置精度。如果其他位置相关，也会影响其他位置的大小和位置精度。此时，研磨和预检查处理是一个很好的解决方案。
结论
本文分析了汽轮机隔板套表面加工中的变形问题，重点讨论了外件、控制部件的测量数据和加工工艺，为找出变形根源提供了确切依据。针对变形产生的根本原因，提出了技术预防措施，实施效果证明是有效的。这为改进汽轮机组的加工工艺提供了切实可行的思路。今后，轻质薄壁铸件在汽轮机和燃气轮机上的应用也是大势所趋。本文的研究对解决此类产品的加工变形问题具有一定的参考价值。
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论文作者:谭娟,姜大伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：隔板论文; 加工论文; 汽轮机论文; 中分论文; 位置论文; 误差论文; 精度论文; 《电力设备》2018年第27期论文;