CN111805078A - 一种300mw级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法 - Google Patents

一种300mw级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法，解决了现有制造300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的方法生产效率不高的问题，属于重型燃机制造技术领域。本发明包括：制作三个工装，确定各零件装配焊接顺序，利用1号工装半径大的一端和2号工装与旋流器和前接头组装，使旋流器和前接头同轴且接触，同时将旋流器与外环装配，对旋流器和前接头的接触位置进行焊接；翻转旋流器，利用1号工装半径小的一端将波纹管组件与旋流器同轴且接触，进行焊接；将后接头从1号工装半径小的一端套入，穿过波纹管组件，利用3号工装将后接头与旋流器同轴，对后接头与旋流器接触位置进行焊接；将外环、前环与旋流器进行焊接；焊完成后卸除装焊定位工装件。

Description

一种300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件，特别涉及其制造方法，属于重型燃机制造技术领域。
背景技术
300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件为多层镶套式管组零件焊接结构，在生产制造的先后顺序未严格明确的情况下将影响产品的制造效率。因结构多为薄壁件焊接结构，薄壁件在焊接过程中受焊接温度场影响，将产生内部应力对工件产生变形影响，而薄壁件产品自身刚度不够，变形尤为严重，且图纸设计对产品的同心度等制造精度极为严格(0.3mm)，若不采取一定的方法措施将严重影响产品合格率。
发明内容
针对现有制造300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的方法生产效率不高的问题，本发明提供一种提高一次性合格率及生产效率的300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法。
本发明的一种300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法，所述方法包括：
S1、根据300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的结构及设计要求，确定焊接方式；
S2、制作装焊定位工装件，包括1号工装7、2号工装8和3号工装9，1号工装为一整根紫铜圆棒车而成，包括大头和小头两段圆柱1号工装7的第一段圆柱的半径小于第二段圆柱的半径，所述第二段圆柱的半径与旋流器2中心孔的半径一致；2号工装8为圆环，其内径与1号工装7第二段圆柱的半径一致，2号工装8的外径与前接头11的内径一致，2号工装8的侧壁上开有轴向通孔；3号工装9为两段外径相同的圆环，整体用圆钢车制而成，3号工装9的第一段圆环的内径小于第二段圆环的内径，且在3号工装9的侧壁上开有一个轴向通孔，所述3号工装9的第一段圆环的内径与所述1号工装7的第一段圆柱的半径一致，3号工装9的外径与后接头内径一致；
S3、确定各零件装配焊接顺序，并进行焊接，包括：
S31、将1号工装7半径大的一端依次穿入旋流器2的中心孔和前接头1，1号工装7半径大的一端的外径与旋流器2的中心孔内径适配，在前接头1与1号工装7半径大的一端之间套入2号工装8，2号工装8的外径与旋流器2中心孔的内径和前接头1的内径适配，使旋流器2和前接头1同轴且接触，同时将旋流器2与外环4装配，对旋流器2和前接头1的接触位置进行焊接，焊接时，向2号工装8的通孔通入氩气；
S32、在旋流器2与前接头1焊接完成并探伤合格后，翻转旋流器2，继续让焊口位置处于接近转台卡爪位置，将波纹管组件6从1号工装7半径小的一端套入，使波纹管组件6与旋流器2同轴且接触，并对波纹管组件6与旋流器2的接触位置进行焊接；
S33、将后接头从1号工装7半径小的一端套入，穿过波纹管组件6，与旋流器2接触，将3号工装9的***后接头与1号工装7之间，3号工装9内径大的一端的内径与1号工装7半径小的一端的内径适配，3号工装半径小的一端内径与波纹管组件6端部外径适配，3号工装使后接头与旋流器2同轴，对后接头与旋流器2接触位置进行焊接，焊接时，向3号工装9的通孔通入氩气；
S34、将外环4、前环3与旋流器2进行焊接；
S4、焊完成后工件恢复至室温，卸除装焊定位工装件。
作为优选，S1中，确定以高能激光束的方式进行焊接；在S3中，焊接过程中采用激光枪头固定不动，各零件与旋流器2装配后匀速圆周转动的方式进行焊接，内壁输入氩气进行背氩保护。
作为优选，1号工装7第一段圆柱的直径的范围在37到36.9mm之间，长度为230mm，第二段圆柱的直径范围在39.88到39.75mm之间，长度为135mm；
2号工装8的内径为40mm，外径为56mm，厚度为4mm，采用不锈钢；
3号工装9的外径的范围在69.95到69.85之间，3号工装9的第一段圆环内径的范围在37.15到37.05之间，长度为45mm，第二段圆环的半径47到47.1mm之间，长度为40mm。
本发明的有益效果：针对产品结构特点，制定合理的装配焊接顺序，针对每一步的装配、焊接操作制作专用的工装，通过工装控制每一步的装配精度，并在每步焊接过程中用工装加固定位，避免激光焊接中不均匀热输入而影响整体装焊精度。通过确定装配顺序、特制工装、控制工艺参数的方法保证喷嘴旋流器2装焊后的同心度等制造精度满足设计要求，以此方法生产制造300MW重燃喷嘴旋流器2，确保制造出合格的产品，进而保证后续装配及工况运行时不受影响。通过此种方法，可以高效有序的进行300MW级F级重型燃气轮机燃烧室头部喷嘴的旋流器2进行生产制造，并控制生产制造过程中的装配精度，控制薄壁件焊接过程中产生的变形，保证图纸设计的同心度要求，提高一次性合格率及生产效率。
附图说明
图1为300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件结构示意图；
图2为三个工装使用结构示意图；
图3为1号工装7的结构示意图；
图4为2号工装8的结构示意图；
图5为3号工装9的结构示意图；
图6为图5的A-A剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本实施方式的一种300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法，确定旋流器2的装焊制造方法方式，结合产品结构制定的各零件装配焊接的先后顺序，制作专用装焊定位工装，保证装配精度及控制薄壁件焊接过程中的变形情况，使焊后能够满足设计的精度要求，具体包括：
步骤一、根据300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的结构及设计要求，选用以高能激光束的方式进行焊接；
步骤二、制作装焊定位工装件，包括1号工装7、2号工装8和3号工装9，如图3所示，1号工装7为两段圆柱，为紫铜材质(T2)车制而成，采用一根圆铜整体车制而成，1号工装7的第一段圆柱的半径小于第二段圆柱的半径，所述第二段圆柱的半径与旋流器2中心孔的半径一致；如图4所示，2号工装8为圆环，其内径与1号工装7第二段圆柱的半径一致，2号工装8的外径与前接头11的内径一致，2号工装8的侧壁上开有轴向通孔；如图5和图6所示，3号工装9为两段外径相同的圆环，整体车制而成，3号工装9的第一段圆环的内径小于第二段圆环的内径，且在3号工装9的侧壁上开有一个轴向通孔，所述3号工装9的第一段圆环的内径与所述1号工装7的第一段圆柱的半径一致，3号工装9的外径与后接头内径一致；
本实施方式的2号工装8与3号工装9所开具通孔为氩气输入孔，如图2所示，用于背氩保护使用，焊接时氩气从此氩气输入孔输入工件焊缝背部。1号工装7选用紫铜材质，以避免焊接过程中与产品焊缝融为一体，焊接完成后轻锤至活动即可取出。
焊接过程中采用激光枪头固定不动，各零件与旋流器2装配后匀速圆周转动的方式进行焊接，内壁输入氩气进行背氩保护。
步骤三、参照图1和图2，确定各零件装配焊接顺序，并进行焊接，包括：
第1步、结合转台夹持能力限制，出于保证激光焊接接头处圆周匀速转动过程中平稳的目的，先进行旋流器2与前接头1进行装配焊接工作，将1号工装7半径大的一端依次穿入旋流器2的中心孔和前接头1，1号工装7半径大的一端的外径与旋流器2的中心孔内径适配，在前接头1与1号工装7半径大的一端之间套入2号工装8，2号工装8的外径与旋流器2中心孔的内径和前接头1的内径适配，使旋流器2和前接头1同轴且接触，同时将旋流器2与外环4装配，以免夹持过程中对旋流器2产生损坏，对旋流器2和前接头1的接触位置进行焊接，焊接时，向2号工装8的通孔通入氩气；
第2步、在旋流器2与前接头1焊接完成并探伤合格后，翻转旋流器2，继续让焊口位置处于接近转台卡爪位置，将波纹管组件6从1号工装7半径小的一端套入，使波纹管组件6与旋流器2同轴且接触，并对波纹管组件6与旋流器2的接触位置进行焊接；
第3步、将后接头从1号工装7半径小的一端套入，穿过波纹管组件6，与旋流器2接触，将3号工装9的***后接头与1号工装7之间，3号工装9内径大的一端的内径与1号工装7半径小的一端的内径适配，3号工装半径小的一端内径与波纹管组件6端部外径适配，3号工装使后接头与旋流器2同轴，对后接头与旋流器2接触位置进行焊接，焊接时，向3号工装9的通孔通入氩气；；
第4步、将外环4、前环3与旋流器2进行焊接；
步骤四、焊完成后工件恢复至室温，卸除装焊定位工装件。
如图3至图6所示，1号工装7第一段圆柱的直径的范围在37mm到36.9mm之间，长度为230mm，第二段圆柱的直径范围在39.88mm到39.75mm之间，长度为135mm；
2号工装8的内径为40mm，外径为56mm，厚度为4mm，采用不锈钢；
3号工装9的外径的范围在69.95mm到69.85mm之间，3号工装9的第一段圆环内径的范围在37.15mm到37.05mm之间，长度为45mm，第二段圆环的半径47mm到47.1mm之间，长度为40mm。
本实施方式针对产品结构特点，制定合理的装配焊接顺序，针对每一步的装配、焊接操作制作专用的工装，通过工装控制每一步的装配精度，并在每步焊接过程中用工装加固定位，避免激光焊接中不均匀热输入而影响整体装焊精度。通过确定装配顺序、特制工装、控制工艺参数的方法保证喷嘴旋流器2装焊后的同心度等制造精度满足设计要求，以此方法生产制造300MW重燃喷嘴旋流器2，确保制造出合格的产品，进而保证后续装配及工况运行时不受影响。通过此种方法，可以高效有序的进行300MW级F级重型燃气轮机燃烧室头部喷嘴的旋流器2进行生产制造，并控制生产制造过程中的装配精度，控制薄壁件焊接过程中产生的变形，保证图纸设计的同心度要求，提高一次性合格率及生产效率。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (3)

1.一种300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、根据300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的结构及设计要求，确定焊接方式；
S2、制作装焊定位工装件，包括1号工装、2号工装和3号工装，1号工装为一整根紫铜圆棒车而成，包括大头和小头两段圆柱，1号工装的第一段圆柱的半径小于第二段圆柱的半径，所述第二段圆柱的半径与旋流器中心孔的半径一致；2号工装为圆环，其内径与1号工装第二段圆柱的半径一致，2号工装的外径与前接头1的内径一致，2号工装的侧壁上开有轴向通孔；3号工装为两段外径相同的圆环，整体用圆钢车制而成，3号工装的第一段圆环的内径小于第二段圆环的内径，且在3号工装的侧壁上开有一个轴向通孔，所述3号工装的第一段圆环的内径与所述1号工装的第一段圆柱的半径一致，3号工装的外径与后接头内径一致；
S3、确定各零件装配焊接顺序，并进行焊接，包括：
S31、将1号工装半径大的一端依次穿入旋流器的中心孔和前接头，1号工装半径大的一端的外径与旋流器的中心孔内径适配，在前接头与1号工装半径大的一端之间套入2号工装，2号工装的外径与旋流器中心孔的内径和前接头的内径适配，使旋流器和前接头同轴且接触，同时将旋流器与外环装配，对旋流器和前接头的接触位置进行焊接，焊接时，向2号工装的通孔通入氩气；
S32、在旋流器与前接头焊接完成并探伤合格后，翻转旋流器，继续让焊口位置处于接近转台卡爪位置，将波纹管组件从1号工装半径小的一端套入，使波纹管组件与旋流器同轴且接触，并对波纹管组件与旋流器的接触位置进行焊接；
S33、将后接头从1号工装半径小的一端套入，穿过波纹管组件，与旋流器接触，将3号工装的***后接头与1号工装之间，3号工装内径大的一端的内径与1号工装半径小的一端的内径适配，3号工装半径小的一端内径与波纹管组件端部外径适配，3号工装使后接头与旋流器同轴，对后接头与旋流器接触位置进行焊接，焊接时，向3号工装的通孔通入氩气；
S34、将外环、前环与旋流器进行焊接；
S4、焊完成后工件恢复至室温，卸除装焊定位工装件。
2.根据权利要求1所述的300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法，其特征在于，S1中，确定以高能激光束的方式进行焊接；在S3中，焊接过程中采用激光枪头固定不动，各零件与旋流器装配后匀速圆周转动的方式进行焊接，内壁输入氩气进行背氩保护。
3.根据权利要求1所述的300MW级重型燃机喷嘴旋流器组件的制造方法，其特征在于，1号工装第一段圆柱的直径的范围在37mm到36.9mm之间，长度为230mm，第二段圆柱的直径范围在39.88mm到39.75mm之间，长度为135mm；
2号工装的内径为40mm，外径为56mm，厚度为4mm，采用不锈钢；
3号工装的外径的范围在69.95mm到69.85mm之间，3号工装的第一段圆环内径的范围在37.15mm到37.05mm之间，长度为45mm，第二段圆环的半径47mm到47.1mm之间，长度为40mm。
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