CN103659201A - 一种采用激光熔覆防水蚀的汽轮机叶片的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用激光熔覆防水蚀的汽轮机叶片的加工工艺，其目的是提供一种有利于保证叶片加工制造精度、熔覆变形量相对较小、刀具损耗合理的一种汽轮机叶片加工工艺。其包括以下工艺流程：（1）制坯；（2）模锻成型；（3）热处理；（4）粗铣毛坯型面及铣激光熔覆槽，通过铣加工去除一定锻件余量，并将熔覆槽加工至公差范围内；（5）在激光熔覆槽内激光熔覆司太立合金；（6）采用压力机对熔覆后的叶片进行校正；（7）对激光熔覆区域进行射线及渗透探伤；（8）对熔覆区域不合格的叶片进行氩弧焊补焊；（9）去应力热处理；（10）综合铣，将叶片加工至尺寸公差范围内；（11）抛光，去除表面加工刀痕；（12）对叶片面进行喷丸处理。

Description

一种采用激光熔覆防水蚀的汽轮机叶片的加工工艺
技术领域
本发明涉及汽轮机叶片的加工技术领域，尤其是涉及采用激光熔覆方法进行防水蚀处理的汽轮机叶片的加工领域，具体为一种采用激光熔覆防水蚀的汽轮机叶片的加工工艺。
背景技术
激光熔覆司太立合金是目前较新的叶片防水蚀表面强化技术，该技术通过激光将司太立合金粉末熔化并快速冷却与叶片基体形成冶金结合，其利用司太立合金的高硬度和高耐磨性来提高叶片抗水蚀能力，较传统钎焊结合强度高，并且可在汽轮机上直接修复。
相对传统钎焊激光熔覆尽管优点明显，但也存在自身的一些特点，如激光熔覆后残余应力大、大幅矫正易开裂，由于硬度高导致刀具损耗大以及搭接表面质量差，因此针对激光熔覆技术在汽轮机叶片上的应用特点，重新设计探索汽轮机叶片的制造流程，合理安排激光熔覆工序十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种有利于保证叶片加工制造精度、熔覆变形量相对较小、刀具损耗合理的一种汽轮机叶片加工工艺。
其技术方案是这样的，其特征在于：其包括以下工艺流程：
（1）制坯，将原料通过镦粗、叶根压颈及叶身拔长等步骤将原材料按照叶片形状分配，制成坯料；
（2）模锻成型，将所述坯料锻造至接近叶片形状的叶片锻件；
（3）热处理，对所述模锻成型后的叶片锻件通过热处理至性能满足要求；
（4）粗铣毛坯型面及铣激光熔覆槽，通过铣加工去除一定锻件余量，并将所述激光熔覆槽加工至公差范围内；
（5）在所述激光熔覆槽内激光熔覆司太立合金；
（6）校正，采用压力机对熔覆后的叶片进行校正；
（7）探伤，对司太立合金激光熔覆区域进行射线及渗透探伤；
（8）补焊，对所述熔覆区域不合格的叶片进行氩弧焊补焊；
（9）去应力热处理，去除激光熔覆、校正及补焊所产生的残余应力；
（10）综合铣，将叶片加工至尺寸公差范围内；
（11）抛光，去除叶片表面加工刀痕；
（12）喷丸，对叶片表面进行喷丸处理，形成压应力层。
其进一步特征在于：
所述模锻成型，根据叶片尺寸不同，单边余量3 mm ～5mm；
所述粗铣毛坯型面及铣激光熔覆槽，通过铣加工将叶片加工至背弧型面内弧型面保留1 mm～2mm余量；
所述激光熔覆，将司太立合金激光熔覆于所述激光熔覆槽内，直至司太立合金层至高于最终叶片尺寸0.5 mm～1.5mm；
所述校正，校正后叶片最大变形量小于0.3mm。
采用本发明工艺后，汽轮机叶片的激光熔覆变形量可以控制在合理范围内，即可以防止校正开裂、能保证叶片加工尺寸精度的要求，又可以保证司太立合金的熔覆质量，且刀具磨损也可以控制在一个合理范围内。
具体实施方式
实施例一：
一种使用0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢材料的汽轮机末级叶片，其加工工艺如下：
（1）制坯：将原料通过镦粗、叶根压颈及叶身拔长、叶顶搭子成型及叶冠压颈、叶身拔长及凸台成形、叶身前端方坯成型、叶根压扁步骤将原材料按照叶片形状分配；
（2）模锻成型：经过2~5火次将坯料锻造至接近叶片形状，叶片单边余量3mm；
（3）热处理，叶片锻件依次经过固溶、调整、时效热处理工艺使叶片性能满足要求；
（4）粗铣毛坯型面及铣激光熔覆槽：通过铣加工将叶片加工至背弧型面及内弧型面保留2mm余量，并将熔覆槽尺寸铣加工到公差范围内；
（5）激光熔覆，将司太立合金熔覆于激光熔覆槽内，直至司太立合金层高于最终叶片尺寸1mm；
（6）校正：采用压力机对叶片进行校正，校正后后叶片最大变形量小于0.3mm；
（7）探伤：对叶片的激光熔覆区域进行射线及渗透探伤；
（8）补焊：对熔覆区域不合格的叶片进行氩弧焊补焊；
（9）去应力热处理：去除激光熔覆、校正及补焊所产生的残余应力；
（10）综合铣：采用方箱定位将叶片叶身用锡铋合金固定铣叶根，然后以方箱为基准将叶根尺寸加工到公差范围内，再铣叶身，将叶片加工至尺寸公差范围内；
（11）抛光：对叶片表面进行抛光，去除加工刀痕；
（12）喷丸：对叶片表面进行喷丸处理，形成压应力层。
实施例二：
一种使用0Crl3Ni8Mo2Al不锈钢材料的汽轮机末级叶片，其加工工艺如下：
（1）制坯：将原料通过镦粗、叶根压颈及叶身拔长、叶顶搭子成型及叶冠压颈、叶身拔长及凸台成形、叶身前端方坯成型、叶根压扁、叶身压弯等步骤将原材料按照叶片形状分配；
（2）模锻：经过2~5火次锻造至接近叶片形状，叶片单边余量4mm；
（3）热处理：对叶片依次进行固溶处理、深冷处理；
（4）粗铣毛坯型面及铣激光熔覆槽：通过铣加工将叶片加工至背弧型面内弧型面保留2mm余量；并将熔覆槽尺寸铣加工到公差范围内
（5）激光熔覆，将司太立合金熔覆于激光熔覆槽内，直至司太立合金熔覆层高于最终叶片尺寸1.5mm；
（6）校正：采用压力机校正，校正后叶片最大变形量小于0.3mm；
（7）探伤：对激光熔覆区域进行射线及渗透探伤；
（8）补焊：对熔覆区域不合格的叶片进行氩弧焊补焊；
（9）去应力热处理：进行时效处理使得叶片达到性能要求并同时去除激光熔覆、矫正、补焊残余应力；
（10）综合铣：采用方箱定位将叶片叶身用锡铋合金固定铣叶根，然后以方箱为基准将叶根尺寸加工到公差范围内，再铣叶身，将叶片加工至尺寸公差范围内；
（11）抛光：去除加工刀痕；
（12）喷丸：表面进行喷丸，形成压应力层。

Claims (5)

1.一种采用激光熔覆防水蚀的汽轮机叶片的加工工艺，其特征在于：其包括以下工艺流程：
（1）制坯，将原料通过镦粗、叶根压颈及叶身拔长等步骤将原材料按照叶片形状分配，制成坯料；
（2）模锻成型，将所述坯料锻造至接近叶片形状的叶片锻件；
（3）热处理，对所述模锻成型后的叶片锻件通过热处理至性能满足要求；
（4）粗铣毛坯型面及铣激光熔覆槽，通过铣加工去除一定锻件余量，并将所述激光熔覆槽加工至公差范围内；
（5）在所述激光熔覆槽内激光熔覆司太立合金；
（6）校正，采用压力机对熔覆后的叶片进行校正；
（7）探伤，对司太立合金激光熔覆区域进行射线及渗透探伤；
（8）补焊，对所述熔覆区域不合格的叶片进行氩弧焊补焊；
（9）去应力热处理，去除激光熔覆、校正及补焊所产生的残余应力；
（10）综合铣，将叶片加工至尺寸公差范围内；
（11）抛光，去除叶片表面加工刀痕；
（12）喷丸，对叶片表面进行喷丸处理，形成压应力层。
2.根据权利要求1所述的一种采用激光熔覆防水蚀的汽轮机叶片的加工工艺，其特征在于：所述模锻成型，根据叶片尺寸不同，单边余量3mm～5mm。
3.根据权利要求2所述的一种采用激光熔覆防水蚀的汽轮机叶片的加工工艺，其特征在于：所述粗铣毛坯型面及铣激光熔覆槽，通过铣加工将叶片加工至背弧型面内弧型面保留1mm～2mm余量。
4.根据权利要求3所述的一种采用激光熔覆防水蚀的汽轮机叶片的加工工艺，其特征在于：所述激光熔覆，将司太立合金激光熔覆于所述激光熔覆槽内，直至司太立合金层至高于最终叶片尺寸0.5mm～1.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种采用激光熔覆防水蚀的汽轮机叶片的加工工艺，其特征在于：所述校正，校正后叶片最大变形量小于0.3mm。
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