Изготовление заготовки цельнокованого вала
Основные технологические операции изготовления поковки вала приведены в табл. 7.2. Исходным материалом является кузнечный слиток, у которого отношение длины к диаметру равно примерно двум. Ковка производится в интервале температур 1250—800° С на мощных ковочных прессах усилием 10 000— 12 000 тс. После биллетирования от слитка отрезаются донная и прибыльная части, составляющие соответственно 5% и 25% от полной массы слитка. Прошивкой отверстия после осадки слитка удаляется его центральная часть (5—7%), пораженная осевой рыхлостью. Таким образом, для изготовления заготовки вала используется наиболее качественная часть слитка.
Операция, переход | Эскиз перехода |
Биллетирование слитка Вырубка блока |
|
Осадка слитка Прошивка отверстия |
|
Выравнивание стенок раскаткой | |
Протяжка на оправке Разметка и засечка Съем с оправки |
|
Обжим концов в меру Обжим середины Съем с оправки Правка |
|
Примечание. Перед началом ковки и между переходами производится нагрев заготовки в печи до 1250° С. |
С наружной стороны фланцев оттягиваются кольцевые припуски 2 (см. рис. 7.2) длиной не менее 500 мм, служащие для вырезки проб, определения механических свойств и остаточных напряжений заготовки. Наружный и внутренний диаметры кольцевых припусков целесообразно выполнять равными диаметру средней части тела заготовки. Это обеспечивает одинаковую с основным телом вала степень укова металла припусков и идентичную степень его прорабатываемости при термических обработках. Для получения мелкозернистой структуры стали, обеспечивающей требуемый уровень прочностных и пластических свойств, заготовка проходит нормализацию. Далее следует разметка заготовки, ее грубая механическая обработка и испытание механических свойств.
Здесь была рассмотрена типовая последовательность технологических операций изготовления заготовки цельнокованого вала с двумя фланцами и гладкой трубой. Ковка заготовок валов более сложной конфигурации (например, с направляющим поясом под подшипник) осуществляется по этой же схеме с добавлением операций выполнения кольцевого утолщения в месте расположения направляющего пояса.
Заготовка вала поставляется на завод-изготовитель турбины в грубо обработанном по наружной поверхности состоянии. Припуски для чистовой механической обработки составляют 10—15 мм на сторону. Центральное отверстие заготовки растачивается на заводе-изготовителе поковки окончательно с шероховатостью не более Rz 20, обеспечивающей достаточно высокое качество визуального контроля. При назначении припусков на поковку исходят из сложности ковки на прессах уникальных по размерам и массе заготовок, необходимости компенсации деформаций при их термической обработке. Припуск по внутреннему отверстию помимо перечисленных факторов в большой мере зависит от диаметра использованной конической оправки. Заготовки валов с диаметром центрального отверстия менее 300 мм куются сплошными. В этом случае производится глубокое сверление и расточка центрального отверстия в заготовке при ее грубой механической обработке.
Для цельнокованых валов мощных гидротурбин расход металла (масса исходного слитка) более чем в три раза превышает массу готового вала. Если учесть, что масса слитка ограничивается техническими возможностями металлургических заводов и не может быть выбрана сколь угодно большой, то ясно, что размеры цельнокованых валов гидротурбин также имеют свои пределы.