Изготовление заготовки цельнолитого рабочего колеса

К точности изготовления отливок рабочих колес с максимальным диаметром 2000—2500 мм предъявляют следующие требования: 1) отклонение обеих поверхностей от пространственного шаблона допускается до 5 мм; 2) смещение чаш ковшей от расчетного положения ± 2 мм; 3) допустимое отклонение ковшей по шагу — ±3мм. Для отливок указанных размеров ЦНИИТмашем разработана специальная литейная технология, при которой литейная форма образуется стержнями 2 (рис. 6.2). В связи со сложностью отливок особое внимание было уделено обеспечению хорошей заполняемости металлом литейной формы, высокого качества поверхности и другим факторам, влияющим на качество и точность размеров отливок рабочих колес.

Исходя из особенностей конструкции отливки (массивная ступица в сочетании с ковшами переменной толщины), а также для получения плотного металла по всему сечению предусмотрена установка на ступице двух прибылей 4.

Рис. 6.2. Принципиальная схема литейной технологии изготовления рабочего колеса ковшовой турбины.

Основным фактором, влияющим на точность отливки, является стабильность и точность формы стержней 2, выполняющих ковши, и точность их установки в форме. Для обеспечения возможности установки последнего ковшевого стержня сборка их должна проводиться на специальной раздвижной плите 1. Точность сборки формы обеспечивается применением шагового шаблона, базирующегося на ось-шпиндель, установленную в центре плиты, и на расположенные равномерно по окружности отверстия, определяющие положение ковшей.

Учитывая литейные свойства стали марки 0Х12НДЛ, имеющей склонность к пленообразованию, необходима повышенная скорость заливки, что обеспечивается установкой двух заливочных стояков 6. Подвод металла осуществляется снизу несколькими питателями 7 из расчета: один питатель на два-три ковша. После заполнения нижней части ступицы на высоту 60—80 мм металл начинает поступать в ковши через технологические ребра 8. Благодаря этому заливка ковшей идет без перевалки металла через кромку ступицы. Для заполнения верхней части ковшей и для выхода газов из формы предусмотрена установка выпоров 3. При заполнении прибылей на 1/3 их высоты заливку следует вести через прибыльную литниковую систему 5.

Несмотря на большой комплекс мероприятий, направленных на повышение качества, отливка таких сложных по конфигурации деталей при высоких требованиях к точности формы и чистоте  поверхностей является весьма сложной задачей. Неизбежное наличие припусков на поверхностях ковшей приводит к необходимости их слесарной обработки в условиях ограниченной доступности. Обеспечение требований, предъявляемых к готовому колесу и особенно к профилю его ковшей, возможно лишь при условии использования высококвалифицированного ручного труда, что не может не сказаться на общем цикле производства. С учетом изложенного в объединении ЛM3 было принято решение об изготовлении рабочих колес для ковшовых гидротурбин Татевской ГЭС в сварном исполнении.