CN103418991A - 大型双相不锈钢叶轮的加工工艺 - Google Patents

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本发明涉及一种大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,包括铸造、热处理前变形防护、固溶化处理、铸件清理粗打磨、成分复检、机械性能检验、RT射线探伤、清理缺陷补焊粗打磨、粗加工、修整、消应力热处理、半精加工、精打磨、精加工及平衡试验去重等步骤,本发明加工硬化效应小,尺寸变形小,叶轮加工尺寸精度好,表面光洁度高。完工尺寸检查控制在40℃以下;并且加工效率高,质量好,能保证叶轮的尺寸精度和形位尺寸公差变形小,满足图纸尺寸要求和技术要求。

Description

大型双相不锈钢叶轮的加工工艺
技术领域
本发明涉及一种叶轮加工工艺,尤其涉及一种大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,特别适用于生产核电用大型双相不锈钢叶轮,属于材料加工工程技术领域。 
背景技术
大型双相不锈钢叶轮主要应用于核电站蜗壳式海水循环泵上。双相不锈钢叶轮在国内外各核电站海水循环泵、海水升压泵及海水淡化、输送中有广泛的应用。现有技术中,受材料和加工步骤的共同影响,尤其是叶轮直径超过2000mm的大型双相钢叶轮,加工过程很难控制,浇铸后铸件变形大,加工余量不均,在加工过程中由于加工余量不均,导致切削力大小不同,产生在加工件上的内应力不均,加工尺寸变形大,容易超出给定的公差,产生废品。 
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题,提供了一种大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,解决了现有技术中加工过程很难控制,加工尺寸变形大的问题,并且,本发明降低了成本,提高了生产效率。 
本发明的技术方案包括下述步骤: 
a.叶轮铸造,按ASTM 890 Gr5A标准配比钢水,并浇铸工件,同炉钢水试块;切割帽口清理打磨;
b.热处理前变形防护,将上述铸造所得的工件放在平托架上,工件进、出炉时吊装平托架,防止工件吊装热变形;
c.固溶化处理,固溶化处理,将上述防护后的工件加热到1120℃±10℃保温5-9H,然后迅速出炉,在水中淬火冷却,复检试块同炉热处理;
d.粗打磨I,将上述固溶化处理后的工件清理粗打磨,目视检查缺陷;
e.检验,将上述粗打磨后的工件进行成分复检、机械性能检验;
f.探伤I,将上述检验合格后的工件叶片与盖板面相交圆根处进行射线探伤(RT);
g.粗打磨II:对上述探伤合格后的叶轮过流面进行粗打磨; 
h.粗加工,将上述粗打磨II后的叶轮最大外圆、口环、轮毂轴孔及前后盖板面加工;
I.修整,经粗加工后,有了明确的定位基准,进行叶片入口边的修整,用成型样板检查入口边轮廓线;
j.消应力热处理,粗加工和修整后的叶轮经过300±10℃回火加热,保温30-36小时,进行低温消应力;
k.半精加工,半精加工选用数控刀具进行加工,按叶轮几何体做出等高圆直径后,检查盖板面各部变形量及加工余量,然后用刀尖触点检查轮毂和口环里孔、外圆、端面加工余量,确认加工面有足够的加工余量后,按图形尺寸编制加工程序进行加工;
l.探伤II,将上述半精加工后的工件进行液体渗透(PT)探伤;
m.精打磨,用打磨机、角磨机、抛光机精打磨使过流面粗糙度达到Ramax3.2μm;
n.精加工,钻叶轮轮毂端面销孔、螺纹孔、平衡孔;
o.平衡试验去重,达到平衡精度G6.3级;
p.清理检查和入库,工件车削完毕,修整出口边飞边毛刺,用洗油清洁工件;
成品。
所述的步骤a中,试块尺寸按ASTM A370标准执行;用zx5-1250气刨机切割冒口。 
所述的步骤c中,工件加热到1120℃±10℃保温7H,然后迅速出炉入水冷却。 
所述的步骤e中,机械性能检验中的力学性能试验方法按ASTM  a370标准执行。 
所述的步骤f中,按ASME SE1030 金属射线照相检验标准试验法,其余表面液体渗透检查。 
所述的步骤g中,将探伤检查的缺陷,进行缺陷清理,PT探伤检查,合格后按焊接工艺规程进行补焊,焊后进行粗打磨,对缺陷处重新进行探伤检查,对重大缺陷补焊后进行固溶化处理。 
所述的步骤h中,粗加工前对工件基准面进行找正,对叶轮进行基准确定,径向工艺基准与设计基准重合为中心线,轴向基准为前盖板上最大外圆与叶片出口交点为加工基准;然后用车刀刀尖在吐出口内边划吐出口宽度,划印0.1×0.1作为打磨线和长度基准,选YG8硬质合金、45°主偏角车刀进行车削,按最大外圆预留5mm加工。 
所述的步骤j中,保温33小时。 
所述的步骤k中,叶轮最大外圆、前后盖板面车成品,轴孔和口环外圆单面预留2mm,并在最大外圆划开口宽度线,按线修整叶片宽度。 
所述的步骤n中,用机夹车刀进行车削,选TNMG160408-MF-GC2025和CCMT120404-MF-GC2015涂层硬质合金数控刀具,工件转速5/min,刀具切削深度0.2mm,刀具进给0.3mm/prn。 
本发明的优点效果如下: 
1、用zx5-1250气刨机,可快速切割冒口,保证铸件尺寸。
2、将工件放在平托架上,工件进、出炉时吊装平托架,可防止工件吊装热变形。 
3、本发明的粗加工可确保叶轮出口位置尺寸精度达到规定的要求,使出口宽度均匀,误差小,保证在图纸公差范围内。 
4、粗加工和修整后的叶轮铸件内部产生大量的应力。经过消应力热处理后,进行低温消应力,稳定尺寸,确保加工后的尺寸精度。 
综述,本发明加工硬化效应小,尺寸变形小,叶轮加工尺寸精度好,表面光洁度高。完工尺寸检查控制在40℃以下;并且加工效率高,质量好,能保证叶轮的尺寸精度和形位尺寸公差变形小,满足图纸尺寸要求和技术要求。 
具体实施方式
本发明通过具体实施例,对本发明技术方案进行详细说明如下。 
实施例1
a.叶轮铸造,按ASTM 890 Gr5A标准配比钢水,并浇铸工件,同炉钢水试块;试块尺寸按ASTM A370标准执行;切割帽口清理打磨;用zx5-1250气刨机,可快速切割冒口,保证铸件尺寸;
b.热处理前变形防护,将上述铸造所得的工件放在平托架上,工件进、出炉时吊装平托架,防止工件吊装热变形;
c.固溶化处理,将上述防护后的工件加热到1120℃±10℃保温7H,然后迅速出炉,在水中淬火冷却,复检试块同炉热处理;
d.粗打磨I,将上述固溶化处理后的工件清理粗打磨,目视检查缺陷;
e.检验,将上述粗打磨后的工件进行成分复检、机械性能检验;力学性能试验方法按ASTM  a370标准执行;
f.探伤I,将上述检验合格后的工件叶片与盖板面相交圆根处进行RT射线探伤。按ASME SE1030 金属射线照相检验标准试验法。其余表面液体渗透检查;
g.粗打磨II:对上述探伤合格后的叶轮过流面进行粗打磨;将上述探伤检查的缺陷,进行缺陷清理,PT探伤检查,合格后按焊接工艺规程进行补焊,焊后进行粗打磨。对缺陷处重新进行探伤检查,对重大缺陷补焊后进行固溶化处理;   
h.粗加工,将上述粗打磨II后的叶轮最大外圆、口环、轮毂轴孔及前后盖板面的加工;加工前对工件基准面进行找正,对叶轮进行基准确定,径向工艺基准与设计基准重合为中心线,轴向基准为前盖板上最大外圆与叶片出口交点P为加工基准。然后用车刀刀尖(车刀头部)在吐出口内边划吐出口宽度划印0.1×0.1作为打磨线和长度基准。确保叶轮出口位置尺寸精度达到规定的要求,使出口宽度均匀,误差小,保证在图纸公差范围内,选YG8硬质合金、45° 主偏角车刀进行车削。按最大外圆预留5mm加工;
I.修整,经粗加工后,有了明确的点、线、面定位基准,进行叶片入口边的修整,用成型样板检查入口边轮廓线;
j.消应力热处理,粗加工和修整后的叶轮经过300±10℃回火加热,保温33小时,进行低温消应力;
k.半精加工,半精加工选用数控刀具进行加工,按叶轮几何体做出等高圆直径后,检查盖板面各部变形量及加工余量,然后用刀尖触点检查轮毂和口环里孔、外圆、端面加工余量,确认加工面有足够的加工余量后,按图形尺寸编制加工程序进行加工;叶轮最大外圆、前后盖板面车成品,轴孔和口环外圆单面预留2mm。并在最大外圆划开口宽度线,按线修整叶片宽度;
l.探伤II,将上述半精加工后的工件进行液体渗透PT探伤;
m.精打磨,用打磨机、角磨机、抛光机精打磨使过流面粗糙度达到Ramax3.2μm;
n.精加工,钻叶轮轮毂端面销子孔、螺纹孔、平衡孔;立车:机夹车刀进行车削。TNMG160408-MF-GC2025和CCMT120404-MF-GC2015涂层硬质合金数控刀具,工件转速5/min,刀具切削深度0.2mm,刀具进给0.3mm/prn;
o.平衡试验去重,达到平衡精度6.3;
p.清理检查和入库,工件车削完毕,修整出口边飞边毛刺,用洗油清洁工件;
成品。
实施例2
所述的步骤c中,保温9H,然后迅速出炉在水中淬火冷却;所述的步骤j中,保温30H,其它步骤同实施例1。
实施例3
所述的步骤c中,保温5H,然后迅速出炉在水中淬火冷却;所述的步骤j中,保温36H,其它步骤同实施例1。
本发明步骤a中钢水的成分重量百分组成如表1所示,其余成份为铁和不可避免的微量元素。 
本发明的机械性能经检验如表2所示。 
[0025] 本发明加工用于大型核电站窝壳式海水循环泵百万千瓦发电使用的叶轮进行试验,最大外圆φ3135、高1615、吸入口口环φ2548、φ2613h7、轮毂轴孔φ395H7。尺寸检查合格率100%,形位公差合格率100%,表面粗糙度合格率100%,叶片出口宽合理100%。经验收检查达到图纸和技术要求。而且试验使用时,整机的运行质量很好。 
Figure DEST_PATH_RE-DEST_PATH_IMAGE001

Claims (10)

1.大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于包括下述步骤:
a.叶轮铸造,按ASTM 890 Gr5A标准配比钢水,并浇铸工件,同炉钢水试块;切割帽口清理打磨;
b.热处理前变形防护,将上述铸造所得的工件放在平托架上,工件进、出炉时吊装平托架,防止工件吊装热变形;
c.固溶化处理,将上述防护后的工件加热到1120℃±10℃保温5-9H,然后迅速出炉,在水中淬火冷却,复检试块同炉热处理;
d.粗打磨I,将上述固溶化处理后的工件清理粗打磨,目视检查缺陷;
e.检验,将上述粗打磨后的工件进行成分复检、机械性能检验;
f.探伤I,将上述检验合格后的工件叶片与盖板面相交圆根处进行RT射线探伤;
g.粗打磨II:对上述探伤合格后的叶轮过流面进行粗打磨; 
h.粗加工,将上述粗打磨II后的叶轮最大外圆、口环、轮毂轴孔及前后盖板面加工;
I.修整,经粗加工后,有了明确的定位基准,进行叶片入口边的修整,用成型样板检查入口边轮廓线;
j.消应力热处理,粗加工和修整后的叶轮经过300±10℃回火加热,保温30-36小时,进行低温消应力;
k.半精加工,半精加工选用数控刀具进行加工,按叶轮几何体做出等高圆直径后,检查盖板面各部变形量及加工余量,然后用刀尖触点检查轮毂和口环里孔、外圆、端面加工余量,确认加工面有足够的加工余量后,按图形尺寸编制加工程序进行加工;
l.探伤II,将上述半精加工后的工件进行液体渗透PT探伤;
m.精打磨,用打磨机、角磨机、抛光机精打磨使过流面粗糙度达到Ramax3.2μm;
n.精加工,钻叶轮轮毂端面销子孔、螺纹孔、平衡孔;
o.平衡试验去重,达到平衡精度6.3;
p.清理检查和入库,工件车削完毕,修整出口边飞边毛刺,用洗油清洁工件;
成品。
2.根据权利要求1所述的大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于所述的步骤a中,试块尺寸按ASTM A370标准执行;用zx5-1250气刨机切割冒口。
3.根据权利要求1所述的大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于所述的步骤c中,工件加热到1120℃±10℃保温7H,然后出炉在水中淬火冷却。
4.根据权利要求1所述的大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于所述的步骤e中,机械性能检验中的力学性能试验方法按ASTM  a370标准执行。
5.根据权利要求1所述的大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于所述的步骤f中,按ASME SE1030 金属射线照相检验标准试验法,其余表面液体渗透检查。
6.根据权利要求1所述的大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于所述的步骤g中,将探伤检查的缺陷,进行缺陷清理,PT探伤检查,合格后按焊接工艺规程进行补焊,焊后进行粗打磨,对缺陷处重新进行探伤检查,对重大缺陷补焊后进行固溶化处理。
7.根据权利要求1所述的大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于所述的步骤h中,粗加工前对工件基准面进行找正,对叶轮进行基准确定,径向工艺基准与设计基准重合为中心线,轴向基准为前盖板上最大外圆与叶片出口交点为加工基准;然后用车刀刀尖在吐出口内边划吐出口宽度,划印0.1×0.1作为打磨线和长度基准,选YG8硬质合金、45°主偏角车刀进行车削,按最大外圆预留5mm加工。
8.根据权利要求1所述的大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于所述的步骤j中,保温33小时。
9.根据权利要求1所述的大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于所述的步骤k中,叶轮最大外圆、前后盖板面车成品,轴孔和口环外圆单面预留2mm,并在最大外圆划开口宽度线,按线修整叶片宽度。
10.根据权利要求1所述的大型双相不锈钢叶轮的加工工艺,其特征在于所述的步骤n中,用机夹车刀进行车削,选TNMG160408-MF-GC2025和CCMT120404-MF-GC2015涂层硬质合金数控刀具,工件转速5/min,刀具切削深度0.2mm,刀具进给0.3mm/prn。
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