CN102658342B - 不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法 - Google Patents
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Abstract
不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法，取料：取不锈钢圆管制桨毂，取不锈钢板制桨叶坯料；滚压前加热：将桨叶坯料放入加热炉中加热至800℃—1150℃；滚压：用滚压机对加热后的桨叶坯料进行滚压；定型加热：将斜平面桨叶放入加热炉中二次加热至700℃—900℃；模压定型：模压定型设备包括油压机和定型模具，将二次加热后桨叶放在定型模具中，通过定型模具压迫成型后得曲面不锈钢桨叶；焊接：采用电焊把成型后桨叶焊接到桨毂上；打光：先用砂轮对焊接后的桨叶表面的氧化层和焊接处进行砂光，再用布抛光轮进行抛光后制得不锈钢船用螺旋桨。本发明用不锈钢厚板材料，通过加热滚压，再加热模压定型等工序，使成型的螺旋桨结构灵巧，强度好，船只能耗省，速度快。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动船用螺旋桨的加工方法，特别是涉及不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法。
背景技术
机动船在航行中的推进装置主要是螺旋桨，螺旋桨构造直接影响推进效率，在相同马力（功率）下，螺旋桨叶的厚度和重量与推进速度成比例关系，螺旋桨的桨叶越薄，重量越轻，推进效果好，船速就越快。由于船在海洋咸水的环境中行驶，经不起海水腐蚀的碳钢、铸铁都不能加工螺旋桨，所以已有螺旋桨多选用铸铜生产，但如果铸铜螺旋桨叶薄，在浅水碰到障碍物的情况下，强度就不能保证，很容易断裂损坏，因此，只能加工成厚壁的桨叶，笨重的铸铜螺旋桨制约了船的速度，而且使用寿命短，更换维修费用高。另一方面，已有铸铜螺旋桨桨叶的随边为弧形边，使推进效果又受到一定的影响，减慢了船速，增加了能耗。为了改变铸铜螺旋桨的缺点，人们试用不锈钢材料生产船用螺旋桨，由于不锈钢钢液的流动性很差，如果采用不锈钢铸造螺旋桨叶却无法实现，另一种办法应用不锈钢薄板通过复合焊接制成螺旋桨的桨叶，但复合层中间有空腔，造成整体桨叶外形壁厚，达不到节能增速的要求。若是采用锻造加工不锈钢螺旋桨叶，需要严格控制加工温度为900℃—1100℃，由于桨叶边缘薄，在空气中很容易冷却，不能保持高温状态，另外，螺旋桨叶的周边薄，中部厚，叶片厚度不均匀，空气锤很难锻造加工。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺点，提供一种采用不锈钢厚板材料，通过加热滚压，再加热模压定型等工序，使成型的螺旋桨结构灵巧，强度好，船只的能耗省，速度快的不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法。
本发明不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法的技术方案是：其特征在于：
第一步取料：取不锈钢圆管制成不锈钢桨毂，取不锈钢板制桨叶坯料；
第二步滚压前加热：采用加热炉，将不锈钢板桨叶坯料放入加热炉中加热至800℃—1150℃；
第三步滚压：应用滚压机对加热后的不锈钢桨叶坯料进行滚压，所述的滚压机包括机架和滚压机构，所述的机架包括底座，底座上设置下固定板，下固定板的四角设置导柱，导柱的顶部安装上固定板，下固定板与上固定板之间有活动板，活动板四角有导向孔与导柱活动相配合，所述的滚压机构包括上滚压辊和下转动辊，所述的活动板下面安装上轴承，上滚压辊的两头与上轴承相配合，上滚压辊由上辊电机经减速机构变速后的转轴带动转动，上滚压辊转速n=1—3转/分钟，上固定板上设置液压缸，液压缸经输油管连接油泵，液压缸的活塞杆连接活动板，液压缸通过活动板对上滚压辊作下压或上升移动；所述下转动辊的两头与下轴承配合，下轴承安装在下固定板上，下转动辊由下辊电机经齿轮箱减速后的输出轴带动转动，下转动辊的转速与上滚压辊的转速同步，在底座和下固定板上设置滚道，滚道的高度与下转动辊的上面高度相一致，加热后的不锈钢桨叶坯料经滚道进入上滚压辊与下转动辊之间，通过滚压后制成斜平面桨叶；
第四步定型加热：将斜平面桨叶放入加热炉中二次加热至700℃—900℃；
第五步模压定型：模压定型设备包括油压机和定型模具，将二次加热后的不锈钢桨叶放在定型模具中，定型模具的曲面根据船用螺旋桨的要求设计，模具分为下定型模和上动模，通过定型模具压迫成型后得曲面不锈钢桨叶；
第六步焊接：取不锈钢桨毂和成型后的曲面不锈钢桨叶，采用电焊把成型后的不锈钢桨叶焊接到不锈钢桨毂上；
第七部打光：首先用砂轮对焊接后的不锈钢桨叶表面的氧化层和焊接处进行砂光，再用布抛光轮进行抛光后制得不锈钢船用螺旋桨。
本发明公开了一种不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法，取用不锈钢圆管料制成桨毂，要根据制造螺旋桨的大小选用直径和管壁厚度相符合的材料，这样只要切割长短，而不用加工桨毂的外形和孔径的大小，节省材料，降低加工费用。螺旋桨的桨叶与桨毂相焊接的一头比较厚，越往外桨叶就越薄，这种一头厚而逐渐减薄的桨叶依靠滚压出来，所以取用的不锈钢板材厚度略厚于或者相等于桨叶根部的厚度，先在大块不锈板上进行大小和形状的划线，再进行切割成不锈钢桨叶坯料，切割工具包括采用等离子切割或者锯割或者气割等。滚压前加热，采用加热炉，将不锈钢桨叶坯料放入加热炉中加热，加热温度为800℃—1150℃状态，滚压与锻打的设备和方法不同，本发明的关键技术在于滚压的工艺和设备，采用一种特殊的滚压机，该滚压机包括机架部分和滚压机构部分，所述的机架包括底座、下固定板、上固定板和中间活动板，三块板由四根导柱（或称立柱）串连，上、下两块板固定不动，中间活动板作上下活动。滚压机构包括一根只能转动的下转动辊，另一根既能转动又作下压的上滚压辊，被加工的桨叶在上、下辊之间通过时受滚和压的双重作用，特别是上滚压辊产生的向下压力为不断加大，所以被滚压后的桨叶开始厚，而后逐渐减薄，这符合桨叶根部厚、尖部薄的要求。而且该滚压工艺即使加热后的不锈钢板在温度下降的情况下还可继续加工，关于滚压机构的具体构造和连接关系，包括在活动板下面安装上轴承，上滚压辊的两头制成轴与上轴承相配合，在机架的底座上设置上辊电机，上辊电机经过减速机构变速，为了使较小的电机功率带动上滚压辊，所以减速机构为多节齿轮减速，将转速变得很慢，减速机构经变速后的输出转轴通过联轴器带动上滚压辊，上滚压辊的转速n=1—3转/分钟，这样转动力矩很大。上滚压辊不仅转动，同时要下压，才能使被加工的桨叶变薄，起到滚压功能，对上滚压辊下压的机构包括安装在底座上的油泵，设置在上固定板上的液压缸，液压缸的活塞杆连接活动板，压力控制可调，在油泵压力的作用下使活动板对上滚压辊下压。下转动辊产生的转动，是在底座上设置下辊电机，下辊电机同样经多节齿轮箱减速后输出轴的转速很慢带动下转动辊，使下转动辊与上滚压辊的转速同步，上滚压辊与下转动辊对被加工的桨叶进行滚压加工后，使不锈钢桨叶的金相组织发生了变化，强度得到提高。试制产品经上海宝钢工业技术服务有限公司检测，拉伸强度为270MPa，超过设计要求250MPa以上，延伸率达到640MPa左右，超过标准指标500MPa。在底座和下固定板上设置滚道，滚道的高度（上表面）与下转动辊（上面）的高度一致，被加工的不锈钢桨叶坯料通过滚道从上滚压辊与下转动辊之间通过，加工结束后，又在油泵的作用下使上滚压辊升高，取出加工后的桨叶，本滚压机不仅可对桨叶的长方向加工，还可以对桨叶的两宽边进行加工。通过滚压机使桨叶达到设计要求的厚度后，再把桨叶放入加热炉中进行二次加热，桨叶通过二次加热至700℃—900℃软化后，放到定型模具中，定型模具安在油压机（油压机的具体构造为已有技术，可从市场上采购）中，包括下定型模和上动模，模具的模腔按照螺旋桨的形状进行设计和制造，通过定型模压后桨叶成曲面，曲面桨叶焊接到桨毂上，用砂轮对焊接处和桨叶表面的氧化层进行砂光、抛光处理，得到成型的不锈钢船用螺旋桨。
本发明不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法，所述的加热炉为电热炉或者焦炭炉。所述不锈钢板桨叶坯料放入加热炉中加热至1000℃—1100℃。所述斜平面桨叶放入加热炉中二次加热，加热至800℃。所述液压缸为两只，液压缸压力为300MPa—800MPa。
附图说明
图1是不锈钢船用螺旋桨滚压机的主视结构示意图；
图2是不锈钢船用螺旋桨滚压机的俯视结构示意图；
图3是油压机和定型模具的主视结构示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法，如图1—图3所示，其特征在于：
第一步取料：取不锈钢圆管制成不锈钢桨毂，取不锈钢板制桨叶坯料；
第二步滚压前加热：采用加热炉，将不锈钢板桨叶坯料放入加热炉中加热至800℃—1150℃；
第三步滚压：应用滚压机对加热后的不锈钢桨叶坯料进行滚压，所述的滚压机包括机架和滚压机构，所述的机架包括底座1，底座上设置下固定板12，下固定板的四角设置导柱11，导柱11的顶部安装上固定板13，下固定板12与上固定板13之间有活动板14，活动板四角有导向孔141与导柱11活动相配合，所述的滚压机构包括上滚压辊2和下转动辊3，所述的活动板14下面安装上轴承142，上滚压辊2的两头与上轴承142相配合，上滚压辊2由上辊电机21经减速机构22变速后的转轴28带动转动，上滚压辊转速n=1—3转/分钟，上固定板13上设置液压缸24，液压缸24经输油管27连接油泵26，液压缸的活塞杆25连接活动板14，液压缸24通过活动板14对上滚压辊2作下压或上升移动；所述下转动辊3的两头与下轴承31配合，下轴承安装在下固定板12上，下转动辊3由下辊电机32经齿轮箱35减速后的输出轴33带动转动，下转动辊3的转速与上滚压辊2的转速同步，在底座和下固定板12上设置滚道5，滚道的高度与下转动辊3的上面36高度相一致，加热后的不锈钢桨叶坯料经滚道进入上滚压辊2与下转动辊3之间，通过滚压后制成斜平面桨叶；
第四步定型加热：将斜平面桨叶放入加热炉中二次加热至700℃—900℃；
第五步模压定型：模压定型设备包括油压机6和定型模具7，将二次加热后的不锈钢桨叶放在定型模具7中，定型模具7的曲面根据船用螺旋桨的要求设计，模具分为下定型模72和上动模71，通过定型模具压迫成型后得曲面不锈钢桨叶；
第六步焊接：取不锈钢桨毂和成型后的曲面不锈钢桨叶，采用电焊把成型后的不锈钢桨叶焊接到不锈钢桨毂上；
第七部打光：首先用砂轮对焊接后的不锈钢桨叶表面的氧化层和焊接处进行砂光，再用布抛光轮进行抛光后制得不锈钢船用螺旋桨。
取用不锈钢圆管料，要根据制造螺旋桨的大小选用直径和管壁厚度相符合的材料制成桨毂，这样只要切割长短，而不用加工桨毂的外形和孔径的大小，节省材料，降低加工费用。螺旋桨的桨叶与桨毂相焊接的一头比较厚，越往外桨叶就越薄，这种一头厚而逐渐减薄的桨叶依靠滚压出来，所以取用的不锈钢板材厚度略厚于或者相等于桨叶根部的厚度，先在大块不锈板上进行大小和形状的划线，再进行切割成不锈钢桨叶坯料，切割工具包括采用等离子切割或者锯割或者气割等。滚压前加热，采用加热炉，将不锈钢桨叶坯料放入加热炉中加热，加热温度为800℃—1150℃状态，滚压与锻打的设备和方法不同，本发明的关键技术在于滚压的工艺和设备，采用一种特殊的滚压机，该滚压机包括机架部分和滚压机构部分，所述的机架包括底座1、下固定板12、上固定板13和中间活动板14，三块板由四根导柱11（或称立柱）串连，上、下两块板固定不动，中间活动板14作上下活动。滚压机构包括一根只能转动的下转动辊3，另一根既能转动又作下压的上滚压辊2，被加工的桨叶在上、下辊之间通过时受滚和压的双重作用，特别是上滚压辊2产生的向下压力为不断加大，所以被滚压后的桨叶开始厚，而后逐渐减薄，这符合桨叶根部厚、尖部薄的要求。而且该滚压工艺即使加热后的不锈钢板在温度下降的情况下还可继续加工，关于滚压机构的具体构造和连接关系，包括在活动板14下面安装上轴承142，上滚压辊2的两头制成轴与上轴承142相配合，在机架的底座1上设置上辊电机21，上辊电机经过减速机构22变速，为了使较小的电机功率带动上滚压辊2，所以减速机构22为多节齿轮减速，将转速变得很慢，减速机构经变速后的输出转轴通过联轴器带动上滚压辊2，上滚压辊的转速n=1—3转/分钟，这样转动力矩很大。上滚压辊不仅转动，同时要下压，才能使被加工的桨叶变薄，起到滚压功能，对上滚压辊2下压的机构包括安装在底座1上的油泵26，设置在上固定板13上的液压缸24，液压缸的活塞杆25连接活动板，压力控制可调，在油泵26压力的作用下使活动板对上滚压辊2下压。下转动辊3产生的转动，是在底座1上设置下辊电机32，下辊电机同样经多节齿轮箱35减速后输出轴33的转速很慢带动下转动辊3，使下转动辊与上滚压辊的转速同步，上滚压辊2与下转动辊对被加工的桨叶进行滚压加工后，使不锈钢桨叶的金相组织发生了变化，强度得到提高。试制产品经上海宝钢工业技术服务有限公司检测，拉伸强度为270MPa，超过设计要求250MPa以上，延伸率达到640MPa左右，超过标准指标500MPa。在底座1和下固定板12上设置滚道5，滚道的高度（上表面）与下转动辊3（上面）的高度一致，被加工的不锈钢桨叶坯料通过滚道5从上滚压辊2与下转动辊3之间通过，加工结束后，又在油泵26的作用下使上滚压辊升高，取出加工后的桨叶，本滚压机不仅可对桨叶的长方向加工，还可以对桨叶的两宽边进行加工。通过滚压机使桨叶达到设计要求的厚度后，再把桨叶放入加热炉中进行二次加热，桨叶通过二次加热至700℃—900℃软化后，放到定型模具中，定型模具7安在油压机6（油压机的具体构造为已有技术，可从市场上采购）中，包括下定型模72和上动模71，模具的模腔按照螺旋桨的形状进行设计和制造，通过定型模压7后桨叶成曲面，曲面桨叶焊接到桨毂上，用砂轮对焊接处和桨叶表面的氧化层进行砂光、抛光处理，得到成型的不锈钢船用螺旋桨。所述的加热炉为电热炉或者焦炭炉。所述不锈钢板桨叶坯料放入加热炉中加热至1000℃—1100℃。所述斜平面桨叶放入加热炉中二次加热，加热至800℃。所述液压缸24为两只，液压缸压力为300MPa—800MPa。
Claims (5)
1. 不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法，其特征在于：
第一步取料：取不锈钢圆管制成不锈钢桨毂，取不锈钢板制桨叶坯料；
第二步滚压前加热：采用加热炉，将不锈钢板桨叶坯料放入加热炉中加热至800℃—1150℃；
第三步滚压：应用滚压机对加热后的不锈钢桨叶坯料进行滚压，所述的滚压机包括机架和滚压机构，所述的机架包括底座（1），底座上设置下固定板（12），下固定板的四角设置导柱（11），导柱（11）的顶部安装上固定板（13），下固定板（12）与上固定板（13）之间有活动板（14），活动板四角有导向孔（141）与导柱（11）活动相配合，所述的滚压机构包括上滚压辊（2）和下转动辊（3），所述的活动板（14）下面安装上轴承（142），上滚压辊（2）的两头与上轴承（142）相配合，上滚压辊（2）由上辊电机（21）经减速机构（22）变速后的转轴（28）带动转动，上滚压辊转速n=1—3转/分钟，上固定板（13）上设置液压缸（24），液压缸（24）经输油管（27）连接油泵（26），液压缸的活塞杆（25）连接活动板（14），液压缸（24）通过活动板（14）对上滚压辊（2）作下压或上升移动；所述下转动辊（3）的两头与下轴承（31）配合，下轴承安装在下固定板（12）上，下转动辊（3）由下辊电机（32）经齿轮箱（35）减速后的输出轴（33）带动转动，下转动辊（3）的转速与上滚压辊（2）的转速同步，在底座和下固定板（12）上设置滚道（5），滚道的高度与下转动辊（3）的上面（36）高度相一致，加热后的不锈钢桨叶坯料经滚道进入上滚压辊（2）与下转动辊（3）之间，通过滚压后制成斜平面桨叶；
第四步定型加热：将斜平面桨叶放入加热炉中二次加热至700℃—900℃；
第五步模压定型：模压定型设备包括油压机（6）和定型模具（7），将二次加热后的不锈钢桨叶放在定型模具（7）中，定型模具（7）的曲面根据船用螺旋桨的要求设计，模具分为下定型模（72）和上动模（71），通过定型模具压迫成型后得曲面不锈钢桨叶；
第六步焊接：取不锈钢桨毂和成型后的曲面不锈钢桨叶，采用电焊把成型后的不锈钢桨叶焊接到不锈钢桨毂上；
第七部打光：首先用砂轮对焊接后的不锈钢桨叶表面的氧化层和焊接处进行砂光，再用布抛光轮进行抛光后制得不锈钢船用螺旋桨。
2.如权利要求1所述的不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法，其特征在于所述的加热炉为电热炉或者焦炭炉。
3.如权利要求1所述的不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法，其特征在于所述不锈钢板桨叶坯料放入加热炉中加热至1000℃—1100℃。
4.如权利要求1所述的不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法，其特征在于所述斜平面桨叶放入加热炉中二次加热，加热至800℃。
5.如权利要求1所述的不锈钢船用螺旋桨的滚压式加工方法，其特征在于所述液压缸（24）为两只，液压缸压力为300MPa—800MPa。
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