CN115055926A - 一种三元流叶轮的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三元流叶轮的成型方法，涉及三元流加工方法技术领域，包括如下步骤，S100：根据三元流叶轮的结构，划分其组成部分，S200：进口圈、轮盖、轮毂、轮盘、叶片单独成型；S300：前盘组合体、后盘组合体及叶片预组合成型，检查配合度，修配硬角处；S400：以前盘组合体为基准，在上划叶片成型线，布置后点焊固定；S500：在前盘外侧加装工艺筒体，在前盘、叶片组焊件内侧填充凝固剂固定，凝结后车加工叶片高度及出口外圆；S600：整体组合成型，焊接后盘组合件与叶片之间的焊缝。达到了可大幅度降低整体连铸或整体车加工成本，不受材质限制，操作方便的效果。
Description
技术领域
本发明涉及三元流加工方法技术领域，特别涉及一种三元流叶轮的成型方法。
背景技术
三元流鼓风机，工质从轴向进入叶轮转子，在外径处沿径向离开转子（轮盘），通过叶轮的高速旋转获得压力。
与普通二元流鼓风机相比，两者的通流部分有以下主要差别：
1）三元流叶轮叶片为空间扭曲状；
2）三元流叶轮叶片宽，轮毂减小，通流能力增大；
3）子午流道三元流叶轮直径减小，而出口宽度增大；
4）三元流叶轮叶片进口边向来流进口方向伸展，减少了进口损失；
5）三元流叶轮减少了进口冲击和出口尾迹脱流等损失。
三元流动把叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型，依据三元流动理论设计出来的叶片形状为不规则曲面形状，叶轮叶片的结构可适应流体的真实流态，能够控制叶轮内部全部流体质点的速度分布，减少了叶轮内部的冲撞损失和摩擦损失等各种损失，提高了叶轮效率。
而和普通叶轮不同，三元流叶轮叶片型线曲折，流道较窄，叶片数量多，大多数三元流叶轮均采用整体连铸或整体车加工的方式加工而出，铸模费用较大，整体车加工则效率低下，人工成本及材料成本惊人。
发明内容
本发明的目的是提供一种三元流叶轮的成型方法，将三元流各部件单独成型，且组合成型后便于后续焊接，可大幅度降低整体连铸或整体车加工成本，不受材质限制，操作方便，整体组合焊接成型后满足图纸设计要求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种三元流叶轮的成型方法，包括如下步骤，
S100：根据三元流叶轮的结构，划分其组成部分，包括前盘、后盘以及之间的叶片，前盘包括外端的进口圈和内端的轮盖，后盘包括内周的轮毂和外周的轮盘；
S200：进口圈、轮盖、轮毂、轮盘、叶片单独成型；
S300：前盘组合体、后盘组合体及叶片预组合成型，检查配合度，修配硬角处，使所有零部件完全贴合；
S400：以前盘组合体为基准，在上划叶片成型线，布置后点焊固定，并在叶片进口及出口位置加装工艺加强圈，焊接进口圈轮盖及叶片之间的焊缝；
S500：在前盘外侧加装工艺筒体，在前盘、叶片组焊件内侧填充凝固剂固定，凝结后车加工叶片高度及出口外圆；
S600：整体组合成型，焊接后盘组合件与叶片之间的焊缝。
更进一步地，包括步骤S210：进口圈留余量粗车成型。
更进一步地，还包括步骤S220：轮盖采用旋压法单独成型。
更进一步地，所述进口圈单部件粗车后，与轮盖以进口圈内孔为基准组合焊接。
更进一步地，所述轮盘与轮毂成型后，组合焊接。
更进一步地，所述轮盘与轮毂接成一体后再对内侧流道进行机加工。
更进一步地，所述叶片开模压制成型，设计叶片压模时型线深度比图纸的型线加深一个补偿量，以补偿叶片压制成型后的回弹量。
更进一步地，步骤S500中，车加工后叶片高度留1-1.5mm最终焊接收缩余量，外圆留最终精加工余量。
更进一步地，所述叶片成型后对与前盘接触部分修型，保证与前盘的配合间隙后将叶片与前盘焊接成一体，焊接成型后整体退火。
更进一步地，步骤S600中，整体焊接后对叶轮进行退火热处理。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
①本专利叶片部分通过开模压制成型，叶片模具制作费用低，轮盖采用旋压法单独成型，前盘旋压模具可反复利用，其余工装均可重复利用；
②本专利便于窄间隙窄流道叶轮的焊接，且不受尺寸限制，当叶轮直径更大时，可将后盘剖分为两节身或三节身；
③本专利大幅度降低成型修配时间，叶片及前盘型线趋近于图纸要求；
④本专利采用合理的制作成型顺序，可很好地控制叶片的垂直度与叶轮的整体高度。
附图说明
图1是本发明中三元流叶轮的侧面剖视图；
图2是本发明中三元流叶轮隐藏前盘后的示意图；
图3是本发明中前盘旋压辊子部分的结构示意图；
图4是叶片模具部分的结构示意图；
图5是本发明中工艺固定工装部分的使用示意图；
图6是本发明中固定夹具部分的结构示意图。
图中，1、进口圈；2、轮盖；3、轮盘；4、轮毂；5、叶片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
本发明提供了一种三元流叶轮的成型方法，包括如下步骤：
S100：根据三元流叶轮的结构，划分其组成部分，如图1和图2所示，包括前盘、后盘以及之间的叶片5，
由于前盘和后盘Y方向高度尺寸大于普通叶轮，如采用整体钢构件机加工制作则材料消耗量大、切削加工量大，使得制作加工周期变长，大幅提高了加工制作成本，严重影响叶轮制作加工效率；
所以，本实施例中，将前盘拆分为外端的进口圈1和内端的轮盖2，将后盘拆分为内周的轮毂4和外周的轮盘3；
S200：进口圈1、轮盖2、轮毂4、轮盘3、叶片5单独成型；
具体包括步骤S210：进口圈1在其内孔及外端面留余量粗车成型，
S220：轮盖2采用旋压法单独成型，
其中，以轮盖2型线为基础，设计制作相应旋压机辊子，如图3所示，本实施例中，旋压辊子设有两个，需经整体淬火，硬度值达到HRC60-HRC65，轮盖2整体旋压制作；
进口圈1单部件粗车后，与轮盖2以进口圈1内孔为基准组合焊接，并探伤检查。
S230：轮盘3根据焊缝处尺寸选择钢板厚度，下料校平后卷制成锥盘并根据前盘型线旋压成型，
S240：轮毂4锻后内孔留余量车加工，
轮盘3与轮毂4成型后，组合焊接，并进行探伤检查；
轮盘3与轮毂4接成一体后，再对内侧流道进行机加工；
S250：叶片5形状为不规则曲面形状，叶片形状一致度要求高，为保证叶片尺寸的一致性，选择模具将叶片加热后红压，满足尺寸要求且大幅提高制作效率；
具体的，如图4所示，叶片5开模压制成型，成型过程中，开模时尽量的减少模具的厚度，减少模具的制作成本，在设计叶片5压模时型线深度比图纸的型线加深3mm（补偿量），补偿叶片5压制成型后的回弹量，叶片5高度及出口方向留余量；
S251：三元流叶片模具型线上下落差较大，本实施例中在压型前叶片5先用卷板机预弯卷制，将叶片5进口及出口卷压出落差，以解决三元流叶片5叶顶与叶根间落差大而导致叶片5无法卡入定位销中的问题（定位销共4只，分布于压型模具四端，叶片压型时定位销起引导作用，且固定叶片，避免压歪、压偏等现象发生）；
S252：叶片5进炉加热至250℃，加热至指定温度后出炉压制，压入后回收再压入（压入时不可一次性压制到底，压入至下模一半时将上模往回收，调整叶片后再压入），保压时间5min；
S300：前盘组合体、后盘组合体及叶片5预组合成型，检查配合度，修配硬角处，使所有零部件完全贴合；
S400：以前盘组合体为基准，在上划叶片5成型线，布置后点焊固定，并在叶片5进口及出口位置加装工艺加强圈（即焊接有两圈，且内圈和外圈顶部高度一致，通过工艺加强圈防止叶片在后续焊接过程中产生挠曲变形），焊接进口圈1轮盖2及叶片5之间的焊缝（在上述部件焊接成型为整体并进行一次退火完毕后可拆除工艺加强圈）；
具体的，在叶片5成型后先对与前盘接触部分修型，保证与前盘的配合间隙后，根据叶片5及轮盖2型线用白铁皮剪制专用定位工具确定叶片安装角度，其可通过角度尺/角度块等形式确定安装角度，符合设计要求后再将叶片5与前盘焊接成一体，焊接成型后整体进行一次退火；
S500：进口圈1、轮盖2、叶片5所形成的组焊件一次退火后，拆除工艺加强圈，随后在前盘外侧加装工艺筒体，并点焊一圈固定，点焊长度不短于50mm，间距100-150mm，流道内各叶片间填充凝固剂石膏固定，凝结后对叶片与后盘配合侧的叶片高度进行铣削加工，铣加工后叶片5高度留1-1.5mm最终焊接收缩余量，随后车加工叶轮出口外圆，外圆留最终精加工余量；
由于凝固剂对叶片的支撑作用极大加强了悬臂叶片5的刚度，有效降低切削力对底部焊缝的冲击影响，减小了叶片5变形量，保证加工精度；
S600：整体组合成型，加工完成后的组合件用风铲及錾子去除凝固剂，风铲及錾子端部需磨圆滑以防止伤害母材本体，焊接轮盘3、轮毂4组合件与叶片5之间的焊缝，整体焊接后对叶轮进行二次退火热处理；
与后盘一起放置在专用固定夹具（如图6所示的变位器）中焊接成型，专用夹具能大幅提高定位精度，有效控制焊接变形，确保工件位置满足设计要求。整体焊接后对叶轮进行二次退火热处理，最后对叶轮外圆和轮毂内孔进行机加工。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：包括如下步骤，
S100：根据三元流叶轮的结构，划分其组成部分，包括前盘、后盘以及之间的叶片，前盘包括外端的进口圈和内端的轮盖，后盘包括内周的轮毂和外周的轮盘；
S200：进口圈、轮盖、轮毂、轮盘、叶片单独成型；
S300：前盘组合体、后盘组合体及叶片预组合成型，检查配合度，修配硬角处，使所有零部件完全贴合；
S400：以前盘组合体为基准，在上划叶片成型线，布置后点焊固定，并在叶片进口及出口位置加装工艺加强圈，焊接进口圈轮盖及叶片之间的焊缝；
S500：在前盘外侧加装工艺筒体，在前盘、叶片组焊件内侧填充凝固剂固定，凝结后车加工叶片高度及出口外圆；
S600：整体组合成型，焊接后盘组合件与叶片之间的焊缝。
2.根据权利要求1所述的一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：包括步骤S210：进口圈留余量粗车成型。
3.根据权利要求1或2所述的一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：还包括步骤S220：轮盖采用旋压法单独成型。
4.根据权利要求2所述的一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：所述进口圈单部件粗车后，与轮盖以进口圈内孔为基准组合焊接。
5.根据权利要求1所述的一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：所述轮盘与轮毂成型后，组合焊接。
6.根据权利要求5所述的一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：所述轮盘与轮毂接成一体后再对内侧流道进行机加工。
7.根据权利要求1所述的一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：步骤S200中，所述叶片开模压制成型，设计叶片压模时型线深度比图纸的型线加深一个补偿量，以补偿叶片压制成型后的回弹量。
8.根据权利要求1所述的一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：步骤S500中，车加工后叶片高度留1-1.5mm最终焊接收缩余量，外圆留最终精加工余量。
9.根据权利要求1所述的一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：所述叶片成型后对与前盘接触部分修型，保证与前盘的配合间隙后将叶片与前盘焊接成一体，焊接成型后整体退火。
10.根据权利要求1所述的一种三元流叶轮的成型方法，其特征在于：步骤S600中，整体焊接后对叶轮进行退火热处理。
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