Изготовление сварной лопатки
Конструктивная схема исполнения сварной лопатки приведена на рис. 9.7. Перо лопатки изготовляют из двух листов 3 и 6, согнутых в штампе под прессом, и плоского листа 7, образующего ее выходную кромку. Цапфы 1 и 4 наиболее целесообразно делать коваными, соединяя их с пером лопатки сварными швами 2 и 5 на необходимой по прочности длине. В случае недостаточной прочности такого соединения верхнюю цапфу можно выполнить в виде отливки, включающей в себя часть пера 8. Применение литой заготовки цапфы несколько снижает эффективность сварной конструкции в связи с необходимостью лечения литейных дефектов и с высокой стоимостью литья. По условиям прочности такое соединение цапфы с пером несколько предпочтительнее, так как при этом сварной шов будет находиться в зоне малых напряжений.
Целесообразность сварного исполнения лопаток, по-видимому, ограничена турбинами, работающими при напоре не более 80—90 м. Как видно из табл. 9.2, довольно существенная экономия металла и стоимости, полученная именно на таких турбинах, сопровождалась в объединении ЛМЗ значительным увеличением трудозатрат, что послужило причиной отказа от сварного исполнения лопаток.
| Показатели | Заготовка | |
| Сварная | Отливка | |
| Масса детали, т Норма расхода материала, т Стоимость материала, тыс. руб. Трудоемкость, нормо-ч: Экономическая эффективность: |
60,86 86,00 12,78 11 240 1 749 2 244 3 993 15 233 46,732 47,08 — 10,388 |
92,34 133,08 44,92 40 2410 1933 4343 4383 57,120 — 10 850 — |
Рис. 9.7. Основные варианты сварного исполнения лопаток. а — с коваными цапфами; б — с литой верхней и кованой нижней цапфами.
С увеличением высоты пера лопаток возрастает эффективность сварного исполнения. В экономических показателях это объясняется увеличением доли затрат на материалы — основной составляющей снижения стоимости сварного исполнения. В то же время увеличение размеров отливок приводит к снижению их точности и качества. При сварном исполнении влияние размеров сказывается в значительно меньшей мере. Так, на первых сварных лопатках с высотой пера 3647 мм отклонения от прямолинейности кромок касания не превышали 5 мм. В подобных по размерам отливках отклонения составляют 15—20 мм. В литых лопатках в местах перехода от цапф к перу для получения требуемой формы часто приходится осуществлять наплавки недостающего и удаление лишнего металла. В сварных лопатках эти работы не требуются.
К качеству изготовления сварных лопаток предъявляют следующие требования: 1) отклонения от чертежного контура не должны превышать +3 мм для самых больших лопаток, утонение пера не допускается; 2) отклонение образующих пера от прямолинейности должно быть не более 4 мм при длине пера 3500 мм; 3) смещение осей цапф лопатки от их чертежного положения не должно превышать 2—3 мм; 4) качество сварных швов должно соответствовать нормам контроля неразрушающими методами при выборочной проверке от 10 до 25% их протяженности.
Технологический процесс изготовления сварной лопатки с коваными цапфами включает в себя следующие операции.
1. Кованые заготовки цапф на токарно-центровых станках проходят грубую механическую обработку — обдирку по цилиндру с наименьшими припуском 5 мм на сторону и подрезкой торцев в заданный размер по длине.
2. Галтельный переход на заготовках цапф обрабатывается на расточных станках цилиндрической фрезой (при радиусе галтели до 60 мм) или резцом.
3. Листы 3 и 6 (см. рис. 9.7) после вырезки по контуру с припуском подвергаются гибке в штампе без подогрева. Проверка формы осуществляется шаблоном в отдельных сечениях, а прямолинейность образующих — линейкой.
4. На разметной плите производится окончательная проверка листов и нанесение линий обработки кромок под сварку между собой и с листом 7. Одновременно =на листах размечаются места вырезов для установки цапф лопатки.
5. Сборка и сварка лопаток выполняется в приспособлении (рис. 9.8), которое обеспечивает правильную установку и контроль положения цапф по отношению к перу лопатки. В процессе сборки все элементы лопатки закрепляются друг относительно друга ручной дуговой сваркой прерывистыми швами малого катета (прихватками).
Рис. 9.8. Сборка и сварка лопатки на приспособлении.
6. Для изготовления лопаток применяется сварка в среде углекислого газа сварочной проволокой Св08Г2С. Сварка лопаток осуществляется в двух положениях с кантовкой заготовки в процессе работ на 180°.
7. После сварки швы, соединяющие листы и цапфы лопатки, зачищаются заподлицо с основным телом детали.
8. Проводится термическая обработка лопаток — отпуск для снятия напряжений при температуре 630 10° С.
9. В соответствии с действующей на заводе инструкцией выполняется контроль качества основных несущих сварных швов.
10. Осуществляется контрольная проверка формы и размеров лопатки, результаты обмера заносятся в специальный формуляр.
При большой длине деталей иногда применяли сварно-литое исполнение лопаток. В этом случае лопатку разделяли на две отливки, соединяемые между собой сваркой. Цель такой технологии — создание условий для применения формовочных машин и избавление от трудоемкой ручной формовки. Решение является половинчатым, ибо оно мало разгружает литейное производство и не позволяет полностью использовать преимущества сварного исполнения.