پردازش سوراخ میله اتصال با دقت بالا برای پروانه های توربین گاز

در توسعه دیسک های توربین توربین گاز، سوراخ های میله اتصال یک ویژگی کلیدی برای اتصال پروانه های مجاور هستند و دقت موقعیت آنها مستقیماً بر کیفیت مونتاژ روتور توربین گاز تأثیر می گذارد. فناوری پردازش سوراخ‌های میله‌های اتصال در دیسک‌های چرخ توربین گاز مورد بررسی قرار می‌گیرد و از طریق موقعیت‌یابی با دقت بالا و پردازش خسته‌کننده دشوار، انتظار می‌رود که مرجع فنی برای پردازش سوراخ‌های میله در دیسک‌های چرخ توربین گاز ارائه شود.

#01

پروانه توربین به عنوان جزء اصلی توربین گاز، ساختار پیچیده ای دارد و به دقت پردازش بالایی نیاز دارد. توسعه فرآیند و تولید محصول نهایی کلید اصلی آن است. در میان آنها، سوراخ میله اتصال به عنوان ساختار اتصال بین پروانه های مجاور عمل می کند و اهمیت آن بدیهی است [1-3].

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، پروانه توربین با شبکه بندی دندانه انتهایی قوس بین مرحله ای به هم متصل می شود و با وارد کردن میله های اتصال از طریق 12 سوراخ میله اتصالی که به صورت محیطی توزیع شده روی سطح دیسک قرار می گیرند، در یک روتور مونتاژ می شود. از آنجایی که دندان های انتهایی قوس دارای عملکرد خود مرکزی هستند، پس از مش بندی پروانه های دو مرحله ای مجاور، نمی توان موقعیت سوراخ میله اتصال را تنظیم کرد. بنابراین، الزامات بسیار بالایی در موقعیت سوراخ میله کراوات قرار می گیرد.

تصویر
شکل 1 نمودار اتصال سیستم شفت توربین

قطر سوراخ میله کراوات 42 میلی متر است که به طور کلی با حفاری و حفاری پردازش می شود. حداکثر نسبت ابعاد آن بیش از 5 برابر قطر است، و مقدار زبری سطح به Ra{2}}.6μm نیاز دارد که چالش بزرگی برای فرآیند خسته کننده است.

با توجه به الزامات پردازش با دشواری بالا، ما عمدتاً بر دو جنبه تمرکز می کنیم: موقعیت یابی با دقت بالا و خسته کننده با دشواری بالا.

2.1 فن آوری پردازش موقعیت سوراخ میله کراوات

الزامات طراحی برای سوراخ‌های میله‌های اتصال عبارتند از: φ42.58 میلی‌متر، موقعیت φ0.12 میلی‌متر، و استوانه‌ای 0.012 میلی‌متر. برای اطمینان از مونتاژ صاف، الزامات فرآیند به: φ42.58 میلی‌متر، موقعیت‌یابی φ 0.05 میلی‌متر، و استوانه‌ای 0.012 میلی‌متر افزایش یافته است. بنابراین، تأیید آزمون فرآیند مورد نیاز است. این آزمایش پردازش سوراخ های میله اتصال پروانه را شبیه سازی می کند، و ساختار نمونه در شکل 2 نشان داده شده است. یک دستگاه حفاری و فرز استفاده می شود، روش گیره یک صفحه بستن آهن زاویه دار است، و نمونه به صورت عمودی گیره می شود.

تصویر
شکل 2: قطعه آزمایش سوراخ میله بند

(1) روش سنتی پردازش حفره توزیع شده محوری عبارت است از "چرخش مرکز" نشانگر شماره گیری اهرمی، یافتن موقعیت ساعت 4 سمت چپ و راست آسمان و زمین، تعیین مرکز دایره، استفاده از یک مته T برای سوراخ کردن سوراخ پایین با توجه به دایره گامی φ420 میلی متر و سوراخ کردن سوراخ میله اتصال با دقت.

1) نتایج تشخیص سه مختصات. حداکثر مقدار موقعیت 0 است.0756 میلی‌متر، و گردی دایره بیرونی D600 میلی‌متر 0.0056 میلی‌متر است (جدول 1 را ببینید).

جدول 1: اولین تصویر داده های تشخیص سه مختصات

2) مرتب سازی داده ها همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، موقعیت سوراخ به طور کلی به جهت مثبت Y منتقل می شود.

تصویر
شکل 3: نمودار داده های تشخیص سه مختصات

3) تجزیه و تحلیل داده ها. با در نظر گرفتن موقعیت I در شکل 3 به عنوان مثال، انحراف جهت X کوچک است و آفست حدود 0 است.01mm; انحراف جهت Y بزرگ است و افست حدود 0.035mm است. جهت Y عامل اصلی تأثیرگذار بر انحراف موقعیت است. اگر افست جهت Y 0.03 میلی متر حذف شود، وضعیت موقعیت یابی بسیار بهبود می یابد و خطوط کلی نقاط اندازه گیری شده بهتر است، که نشان می دهد دقت موقعیت یابی مکرر خود ماشین ابزار بهتر است. داده های زاویه پس از تبدیل داده های تشخیص سه مختصات در جدول 2 نشان داده شده است. به وضوح می توان دریافت که افست اصلی در جهت Y است.

جدول 2: اولین داده تبدیل تشخیص سه مختصات [واحد: ( درجه )] تصویر

4) تجزیه و تحلیل علت احتمالی. روش هم ترازی جهت X به این صورت است: نشانگر شماره گیری اهرمی دو نقطه در دایره بیرونی نمونه را در جهت چپ و راست لمس می کند تا جهت افقی را تعیین کند. روش هم ترازی جهت Y به این صورت است: نشانگر شماره گیری اهرمی دو نقطه در دایره بیرونی نمونه را در جهت بالا و پایین لمس می کند تا جهت عمودی را تعیین کند. جهت تعیین موقعیت مرکزی نمونه. در اینجا، هنگامی که نشانگر شماره گیری جهت Y دو نقطه دایره بیرونی بالا و پایین را لمس می کند، به دلیل گرانش قلم نشانگر صفحه، ممکن است عقب بیفتد یا جمع شود و در نتیجه بین موقعیت واقعی و موقعیت نمایش داده شده انحراف ایجاد شود. پس از تکمیل پردازش سوراخ، ممکن است عامل اصلی ایجاد انحراف جهت Y باشد. علاوه بر این، دقت نشانگر شماره گیری 0.01 میلی متر است و خطای آن بر انحراف جهت Y نیز تأثیر می گذارد که یک عامل تأثیرگذار ثانویه با تأثیر کمی است. جهت X در جهت افقی است و هیچ انحراف موقعیت نسبی ناشی از گرانش وجود ندارد. عامل تاثیرگذار خطای دقت خود نشانگر شماره گیری است که تاثیر کمتر و عملکرد بهتری دارد.

(2) روش بهبود: از نشانگر شماره گیری اهرمی فوق استفاده کنید تا مرکز را بچرخانید و در ابتدا دو سوراخ را در موقعیت های متقارن ایجاد کنید. نشانگر شماره گیری اندازه را از نقطه دایره بیرونی در هر جهت تا دورترین انتهای سوراخ از طریق حرکت ماشین ابزار اندازه گیری می کند، و سپس دو مجموعه داده را به ترتیب در جهت X و Y کم می کند تا مقادیر انحراف را بدست آورد. جهت X و Y جبران شده و 12 سوراخ در نهایت حوصله دقیقی دارند.

همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، جبران جهت X است. داده های اندازه گیری شده با این روش مقادیر نسبی هستند، که می توانند تاثیر گرانش را بر عقب رفتن نشانگر شماره گیری حذف کنند. در عین حال، از آنجایی که اندازه گیری همان نشانگر شماره گیری است، می توان تأثیر خطای دقت ابزار اندازه گیری را نیز از بین برد. پس از حوصله خوب، داده های موقعیت را با استفاده از سه مختصات دوباره بررسی کنید. بر اساس روش فوق، دومین آزمون پردازش موقعیتی انجام شد. وضعیت پردازش در شکل 5 نشان داده شده است.

تصویر
شکل 4: نمودار جبران مختصات

تصویر
الف) حالت 1 ب) حالت 2
شکل 5 وضعیت پردازش

1) نتایج تشخیص سه مختصات. حداکثر درجه موقعیت 0.0501 میلی متر است (جدول 3 را ببینید).

جدول 3: تصویر داده های تشخیص سه مختصات دوم

2) مرتب سازی داده ها داده های تبدیل تشخیص سه مختصات دوم در جدول 4 نشان داده شده است.

جدول 4: داده های تبدیل تشخیص سه مختصات دوم [واحد: (درجه)] تصویر

3) تجزیه و تحلیل داده ها. جهت های اصلی حفره جهت X منفی و جهت Y مثبت است و دایره گام دارای گرد بودن خوبی است. بر اساس این روش پردازش، درجه موقعیت یابی تا حدی بهبود یافته است.

(3) روش بهبود دوم بر اساس روش فوق، سومین آزمایش پردازش موقعیتی انجام شد و روش تغذیه به تغذیه میز تغییر یافت.

1) نتایج تشخیص سه مختصات. حداکثر مقدار موقعیت 0 است.0269 میلی‌متر، و گردی گام 12 سوراخ 0.0106 میلی‌متر است (جدول 5 را ببینید).

جدول 5: سومین تصویر داده های تشخیص سه مختصات

2) مرتب سازی داده ها داده های تبدیل سومین تشخیص سه مختصات در جدول 6 نشان داده شده است.

جدول 6: سومین داده تبدیل تشخیص سه مختصات [واحد: ( درجه )] تصویر

3) تجزیه و تحلیل داده ها. گرد بودن گام سوراخ بهتر است. این روش پردازش به طور قابل توجهی موقعیت سوراخ میله اتصال را بهبود می بخشد.

2.2 تحقیق در مورد پردازش سوراخ دشوار

جنس پروانه مرحله چهارم توربین 21501-5 (عیار کارخانه) است که دارای محتوای کروم و نیکل بالا، عملکرد ضعیف برش مواد و نسبت طول به قطر سوراخ میله اتصال بیش از 5 برابر است. قطر، پردازش خسته کننده را دشوار می کند.

این آزمایش بر اساس بلوک تست مواد همگن پروانه است و از همان دستگاه فرز و فرز به عنوان تجهیزات استفاده می شود.

1) نوار ابزار خسته کننده مدولار والتر. هنگام استفاده از ابزارهای متداول حفاری برای پردازش سوراخ هایی با نسبت ابعاد بزرگ، الگوهای ارتعاش سطح واضح هستند و پردازش ایده آل نیست. پارامترهای برش در جدول 7 نشان داده شده است.

جدول 7 پارامترهای برش 1
تصویر

2) نوار ابزار خسته کننده ضد لرزش را انتخاب کنید. پارامترهای برش در جدول 8 نشان داده شده است. درج های Kyocera به سرعت در هنگام استفاده فرسوده می شوند، بنابراین ما از ترکیبی از نوار ابزار حفاری میرایی ضد لرزش + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (یا Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125) برای پردازش چنین حفره های عمیقی استفاده می کنیم. مقایسه کیفیت پردازش خوب. مقایسه کیفیت سطح در شکل های 6 و 7 نشان داده شده است.

جدول 8 پارامترهای برش 2
تصویر

تصویر
شکل 6: کیفیت سطح پایین

تصویر
شکل 7: کیفیت سطح بهتر

#03

تصویر

استفاده از فناوری ماشینکاری سوراخ میله اتصال با دقت بالا بر روی پروانه توربین

تصویر

3.1 پلان بستن

پروانه از روش صفحه نصب آهنی با زاویه استفاده می کند و به صورت عمودی بسته می شود. قبل از بستن، مطمئن شوید که سطح عمودی آهن نبشی عمود بر محور Z ماشین ابزار باشد. بر اساس ارتفاع بلوک V شکل و ابعاد کلی پروانه، موقعیت بلوک پد را محاسبه و تعیین کنید. تمام موقعیت های در تماس با قطعه کار توسط آهن با روکش مس محافظت می شود (شکل 8 را ببینید).

تصویر
شکل 8 روش بستن پروانه توربین

پس از بستن، موقعیت صفحه فشار پروانه را در 4 نقطه در سمت چپ و راست صفحه انتهایی با خطای کمتر یا مساوی 0.01 میلی متر 0 تراز کنید.

3.2 مسیر پردازش

مسیر پردازش سوراخ میله اتصال پروانه توربین، حفاری سوراخ پایین → حفاری ناهموار → حفاری ریز است. اول، روش‌های تراز سنتی برای تکمیل پردازش و نیمه تمام کردن سوراخ‌های میله‌های اتصال استفاده می‌شود. در مرحله دوم، از نشانگر شماره گیری اهرمی و محور X و محور Y ماشین ابزار برای اندازه گیری طول داده های A، B، C و D به ترتیب استفاده کنید (شکل 9 را ببینید). از میکرومتر قطر داخلی برای اندازه گیری دو قطر سوراخ D1 (φ42.3mm) و D2 (φ42.3mm) استفاده کنید. 4 میلی متر).

تصویر
شکل 9 داده های جبرانی را هماهنگ کنید

افست محور X [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2 است و آفست محور Y [(C-D1/2)-(D-D2/2)] است. / 2.

داده های شکل 9 داده های اندازه گیری شده در طول پردازش واقعی است. /2= 0.025 (میلیمتر)، یعنی موقعیت صفر محور X ماشین ابزار با 0}.025 میلی متر در جهت مثبت تنظیم می شود. محور Y: 321.25 ‒ (42.4/2)=300.05 (mm), 321.33 ‒ (42.3/2)=300.18 (mm)، آفست محور Y (300.18 ‒ 300.05) / {{ 24}}.065 (mm)، یعنی ماشین ابزار Y موقعیت محور صفر 0.065 میلی متر در جهت منفی تنظیم می شود.

در نهایت از طریق محاسبات بالا به این نتیجه رسیدیم که مرکز دایره X به میزان {{0}}.025 میلی متر در جهت مثبت و Y در جهت منفی 0.065 میلی متر تنظیم می شود. ماشینکاری تکمیلی 12 سوراخ را با مرکز دایره جدید به دست آمده انجام دهید.

3.3 جلوه های کاربردی

برای پروانه با سوراخ‌های میله‌ای که طی این فرآیند ماشین‌کاری شده است، پس از توری خود محور دندانه‌های انتهایی، سوراخ‌های میله‌های اتصال پروانه‌های دو مرحله‌ای مجاور هم محوری بالایی دارند، میله‌های اتصال می‌توانند آزادانه وارد شوند و توربین گاز روتور با موفقیت مونتاژ شد

#04

تصویر

نتیجه

تصویر

تحقیق در مورد فناوری پردازش سوراخ میله اتصال با دقت بالا برای پروانه های توربین گاز تضمینی برای مونتاژ روتور توربین گازی است. در عین حال، این فرآیند می تواند به طور گسترده در پردازش انواع سوراخ های آرایه محوری استفاده شود که می تواند به طور موثر کیفیت پردازش قطعات را بهبود بخشد و دقت مونتاژ محصولات را بهبود بخشد.