CN104033189A

CN104033189A - 一种汽轮机叶片及其加工工艺

Info

Publication number: CN104033189A
Application number: CN201410299445.4A
Authority: CN
Inventors: 孙彦颖; 王河平; 李志伟; 李亚辉; 刘达; 宗国翼
Original assignee: Nanjing Sai Da Machinery Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nanjing Sai Da Machinery Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: CN104033189B

Abstract

本发明公开了一种汽轮机叶片，汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.1-0.12%，Si：0.5-0.8%，Mn：0.3-0.6%，S：0.01-0.02%，P：0.1-0.022%，Cr：12-13%，Ni：0.02-0.06%，Cu：0.1-0.3%，Mo：0.2-0.5%，W：0.05-0.36%，V：0.33-0.55%，Nb：0.5-0.8%，其余为Fe和微量杂质，并提供了一种汽轮机叶片的加工工艺，该汽轮机叶片不仅使用寿命长，提高了抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，能适应各种恶劣的环境中工作，降低了成本，切削性能也得到了显著的提高，提供的加工工艺，不仅能降低加工成本，而且能提高工作效率。

Description

一种汽轮机叶片及其加工工艺

技术领域

本发明涉及汽轮机叶片，具体的说是一种汽轮机叶片及其加工工艺。

背景技术

汽轮机叶片是很重要的一个零部件之一，由于其使用环境复杂恶劣，对汽轮机叶片的要求就很多，如：抗腐蚀性、耐磨性、抗氧化性等等，并且汽轮机叶片的使用寿命直接影响到生产的效率和生产的安全性，其表面多为曲面，加工复杂，且制作周期较长，所以为了提高生产效率，降低成本，保证生产的安全可靠，急需一种稳定，使用寿命长的汽轮机叶片，且在生产方法上要比以往更加高效，成本更低，操作更简单，加工效率高的一种加工工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种汽轮机叶片及其加工工艺，该汽轮机叶片不仅使用寿命长，而且提高了抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，能适应各种恶劣的环境中工作，降低了成本，切削性能也得到了显著的提高，提供的加工工艺，不仅能降低加工成本，缩短加工周期，而且能提高工作效率，满足批量生产，更加快捷，简单的完成工作任务，提高企业的生产效益。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种汽轮机叶片，汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.1-0.12%，Si：0.5-0.8%，Mn：0.3-0.6%，S：0.01-0.02%，P：0.1-0.022%，Cr：12-13%，Ni：0.02-0.06%，Cu：0.1-0.3%，Mo：0.2-0.5%，W：0.05-0.36%，V：0.33-0.55%，Nb：0.5-0.8%，其余为Fe和微量杂质；

这样，加入Mo元素，能改善钢的耐腐蚀性，提高钢的强度，加入W元素，钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，加入V元素，在锻造中能细化晶粒，可加大钢的强度、韧性、抗腐蚀能力、耐磨能力和承受冲击负荷的能力等，加入Nb元素，能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力，加入Cu元素，能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能，通过加入微量元素来改善汽轮机叶片的化学性能和物理性能，提高了汽轮机叶片的使用寿命，提高了耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性。

本发明还提供了一种汽轮机叶片加工工艺，汽轮机叶片加工方法按以下步骤加工：

步骤（1）：首先检查扇形圆弧毛坯尺寸，然后先粗车一平面，深度小于5mm，再分别粗车内圆和外圆，单边留5mm的加工余量，然后进行退火热处理，退火温度在850-900℃，先空冷至700-730℃，在水冷至室温；

步骤（2）：然后再精车外圆、内圆及两端面的尺寸，把圆弧毛坯安装在线切割机床上，分别加工出两端的圆弧面，然后在用铣床粗铣出汽槽再铣背平面，留0.5mm的精加工余量；采用软件对叶片进行实体造型及编制数控程序，采用球头铣刀，将叶片放入数控铣床中进行加工；

步骤（4）：按图纸尺寸检测叶片尺寸，合格后把加工好的叶片先进行淬火处理，淬火温度在950-1050℃，然后油冷却以15-25℃的冷却速度冷却至室温，在进行回火，回火温度在720-750℃，保持30-45min，然后空冷至室温；

步骤（5）：将加工好的叶片，以空气压缩机为动力，将喷料高速喷射到需要处理的汽轮机叶片表面，厚度为0.02-0.05mm，在进入二次热处理工序处理；

步骤（6）：对汽轮机叶片表面进行抛磨，去除毛刺。

这样，通过合理的加工工艺，通过退火、淬火和回火等热处理工艺，提高汽轮机叶片的综合性能，起到细化晶粒的作用，增加其强度，通过油冷和水冷结合的方式，提高其抗腐蚀，抗高温等等，并且合理的加工步骤，降低了加工周期和加工成本，并且提高了产品的加工质量，并且在叶片表面喷涂一种喷料，使工件外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的汽轮机叶片，汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.1%，Si：0.5%，Mn：0.3%，S：0.01%，P：0.1%，Cr：12%，Ni：0.02%，Cu：0.1%，Mo：0.2%，W：0.05%，V：0.33%，Nb：0.5%，其余为Fe和微量杂质。

前述的汽轮机叶片，汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.12%，Si：0.8%，Mn：0.6%，S：0.02%，P：0.022%，Cr：13%，Ni：0.06%，Cu： 0.3%，Mo：0.5%，W：0.36%，V：0.55%，Nb：0.8%，其余为Fe和微量杂质。

前述的汽轮机叶片，汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.5%，Si：0.6%，Mn：0.45%，S：0.015%，P：0.02%，Cr：12.8%，Ni：0.04%，Cu：0.2%，Mo：0.35%，W：0.22%，V：0.45%，Nb：0.6%，其余为Fe和微量杂质。

前述的汽轮机叶片的加工工艺，喷料为铜矿砂或石英砂或金刚砂，使用铜矿砂或石英砂或金刚砂，其强度高，在高温下稳定，提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。

前述的汽轮机叶片的加工工艺，二次热处理工序处理：先把汽轮机叶片迅速加热到1100-1200℃，保持15-30min，在进行水冷至600-630℃，在使用油冷却至350-380℃，最后空冷至室温，这样使汽轮机叶片得到细化晶粒的作用，极大的改善了叶片的综合机型性能，提高了其耐磨性、耐高温、抗氧化性和抗腐蚀性等，增加了叶片的使用寿命。

本发明的有益效果是：通过本发明的技术方案，加入Mo元素，能改善钢的耐腐蚀性，提高钢的强度，加入W元素，钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，加入V元素，在锻造中能细化晶粒，可加大钢的强度、韧性、抗腐蚀能力、耐磨能力和承受冲击负荷的能力等，加入Nb元素，能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力，加入Cu元素，能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能，通过加入微量元素来改善汽轮机叶片的化学性能和物理性能，提高了汽轮机叶片的使用寿命，提高了耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性。

通过合理的加工工艺，通过退火、淬火和回火等热处理工艺，提高汽轮机叶片的综合性能，起到细化晶粒的作用，增加其强度，通过油冷和水冷结合的方式，提高其抗腐蚀，抗高温等等，并且合理的加工步骤，降低了加工周期和加工成本，并且提高了产品的加工质量，并且在叶片表面喷涂一种喷料，使工件外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的A-A的剖视图；

其中：1-圆弧面，2-铣出汽槽，3-背平面。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明：

实施例1

本实施例提供的一种汽轮机叶片及其加工工艺，汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.1%，Si：0.5%，Mn：0.3%，S：0.01%，P：0.1%，Cr：12%，Ni：0.02%，Cu：0.1%，Mo：0.2%，W：0.05%，V：0.33%，Nb：0.5%，其余为Fe和微量杂质；汽轮机叶片加工方法按以下步骤加工：

步骤（1）：首先检查扇形圆弧毛坯尺寸，然后先粗车一平面，深度小于5mm，再分别粗车内圆和外圆，单边留5mm的加工余量，然后进行退火热处理，退火温度在850℃，先空冷至700℃，在水冷至室温；

步骤（2）：然后再精车外圆、内圆及两端面的尺寸，把圆弧毛坯安装在线切割机床上，分别加工出两端的圆弧面1，然后在用铣床粗铣出汽槽2再铣背平面3，留0.5mm的精加工余量；采用软件对叶片进行实体造型及编制数控程序，采用球头铣刀，将叶片放入数控铣床中进行加工；

步骤（4）：按图纸尺寸检测叶片尺寸，合格后把加工好的叶片先进行淬火处理，淬火温度在950℃，然后油冷却以15℃的冷却速度冷却至室温，在进行回火，回火温度在720℃，保持30min，然后空冷至室温；

步骤（5）：将加工好的叶片，以空气压缩机为动力，将铜矿砂高速喷射到需要处理的汽轮机叶片表面，厚度为0.02mm，在进入二次热处理工序处理，二次热处理工序：先把汽轮机叶片迅速加热到1100℃，保持15min，在进行水冷至600℃，在使用油冷却至350℃，然后空冷至室温；

步骤（6）：对汽轮机叶片表面进行抛磨，去除毛刺。

实施例2

本实施例提供的一种汽轮机叶片及其加工工艺，汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.5%，Si：0.6%，Mn：0.45%，S：0.015%，P：0.02%，Cr：12.8%，Ni：0.04%，Cu：0.2%，Mo：0.35%，W：0.22%，V：0.45%，Nb：0.6%，其余为Fe和微量杂质；汽轮机叶片加工方法按以下步骤加工：

步骤（1）：首先检查扇形圆弧毛坯尺寸，然后先粗车一平面，深度小于5mm，再分别粗车内圆和外圆，单边留5mm的加工余量，然后进行退火热处理，退火温度在900℃，先空冷至730℃，在水冷至室温；

步骤（4）：按图纸尺寸检测叶片尺寸，合格后把加工好的叶片先进行淬火处理，淬火温度在1050℃，然后油冷却以25℃的冷却速度冷却至室温，在进行回火，回火温度在750℃，保持45min，然后空冷至室温；

步骤（5）：将加工好的叶片，以空气压缩机为动力，将铜矿砂或石英砂或金刚砂高速喷射到需要处理的汽轮机叶片表面，厚度为0.05mm，在进入二次热处理工序处理，二次热处理工序：先把汽轮机叶片迅速加热到1200℃，保持30min，在进行水冷至630℃，在使用油冷却至380℃，然后空冷至室温。

步骤（6）：对汽轮机叶片表面进行抛磨，去除毛刺。

实施例3

步骤（1）：首先检查扇形圆弧毛坯尺寸，然后先粗车一平面，深度小于5mm，再分别粗车内圆和外圆，单边留5mm的加工余量，然后进行退火热处理，退火温度在880℃，先空冷至720℃，在水冷至室温；

步骤（4）：按图纸尺寸检测叶片尺寸，合格后把加工好的叶片先进行淬火处理，淬火温度在1000℃，然后油冷却以20℃的冷却速度冷却至室温，在进行回火，回火温度在730℃，保持40min，然后空冷至室温；

步骤（5）：将加工好的叶片，以空气压缩机为动力，将铜矿砂或石英砂或金刚砂高速喷射到需要处理的汽轮机叶片表面，厚度为0.04mm，在进入二次热处理工序处理，二次热处理工序：先把汽轮机叶片迅速加热到1150℃，保持20min，在进行水冷至620℃，在使用油冷却至360℃，然后空冷至室温；

步骤（6）：对汽轮机叶片表面进行抛磨，去除毛刺。

这样通过本发明的技术方案，该汽轮机叶片不仅使用寿命长，而且提高了抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，能适应各种恶劣的环境中工作，降低了成本，切削性能也得到了显著的提高，提供的加工工艺，不仅能降低加工成本，缩短加工周期，而且能提高工作效率，满足批量生产，更加快捷，简单的完成工作任务，提高企业的生产效益。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims

1.一种汽轮机叶片，其特征在于：所述汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.1-0.12%，Si：0.5-0.8%，Mn：0.3-0.6%，S：0.01-0.02%，P：0.1-0.022%，Cr：12-13%，Ni：0.02-0.06%，Cu：0.1-0.3%，Mo：0.2-0.5%，W：0.05-0.36%，V：0.33-0.55%，Nb：0.5-0.8%，其余为Fe和微量杂质。

2.根据权利要求1所述的汽轮机叶片，其特征在于：所述汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.1%，Si：0.5%，Mn：0.3%，S：0.01%，P：0.1%，Cr：12%，Ni：0.02%，Cu：0.1%，Mo：0.2%，W：0.05%，V：0.33%，Nb：0.5%，其余为Fe和微量杂质。

3.根据权利要求1所述的汽轮机叶片，其特征在于：所述汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.12%，Si：0.8%，Mn：0.6%，S：0.02%，P：0.022%，Cr：13%，Ni：0.06%，Cu： 0.3%，Mo：0.5%，W：0.36%，V：0.55%，Nb：0.8%，其余为Fe和微量杂质。

4.根据权利要求1所述的汽轮机叶片，其特征在于：所述汽轮机叶片化学成分的质量百分比为：C：0.5%，Si：0.6%，Mn：0.45%，S：0.015%，P：0.02%，Cr：12.8%，Ni：0.04%，Cu：0.2%，Mo：0.35%，W：0.22%，V：0.45%，Nb：0.6%，其余为Fe和微量杂质。

5.一种汽轮机叶片的加工工艺，其特征在于：所述汽轮机叶片加工方法按以下步骤加工：

步骤（6）：对汽轮机叶片表面进行抛磨，去除毛刺。

6.根据权利要求5所述的汽轮机叶片的加工工艺，其特征在于：所述喷料为铜矿砂或石英砂或金刚砂。

7.根据权利要求5所述的汽轮机叶片的加工工艺，其特征在于：所述二次热处理工序处理：先把汽轮机叶片迅速加热到1100-1200℃，保持15-30min，在进行水冷至600-630℃，在使用油冷却至350-380℃，最后空冷至室温。