Способ изготовления рабочих колес центробежных машин

3ифови каждой лоптк подоор лопаток по весу при сборке колеса, что снижает трудоемкость изготовления колес. Сохранение полученной точности лопаток и дисков в процессе сборки и пайки обеспечивается совместной термообработкой комплекта лопаток и дисков при температуре выше АС, на 100 - 150 С с выдержкой во времени по режиму термообработки заготовки основного диска, При проведении соорк 11 и пайки рабочих колсс бсз рсдв;1- ритс;1 ьпой совмсстной 1 термоооработкп заготовок лопаток и дисков вследствие изменения формы лопаток и дисков зазор между рабочими поверхностями дисков и прпвалочными поверхностями лопаток увеличивается на 3 - 5 мм при номинале 0,15 мм, что приводит к браку при изготовлении рабочих колес. Изменение формы лопаток и дисков вызывается напряжениями, возникающими в результате структурных превращений и релаксации внутренних напряжений. Совместная тсрмообработка комплекта лопаток и дисков после предварительной механической обработки приводит к снятию внутренних напряжений в лопатках и дисках и к стабилизации их структуры, После сборки при нагреве под пайку основного диска с лопатками в результате проведенной перед этим их совмсстцой термообработки исключается влияние факторов релаксации вцутреьп 1 их напряжений и структурных превращений. Вследствие этого изменение формы лопаток незначительно и составляет 0,02 - 0,11 мм, что обеспечивает высокое качество изготовления колес и исключает брак; кроме того, отпадает необходимость в увеличении размеров полотна основного диска и сокращается время на его мехаци 1 ескую обработку.Способ изготовления рабочих колсс иллюстрируется с чертежами, где на фиг. 1 изображена начерно обработанная штампованная заготовка лопатки с элементами ориентации технологических баз; на фиг. 2 - штампованная заготовка лопатки, вид сбоку; на фиг. 3 - схема приспособления для сборки рабочего колеса; ца фиг. 4 в основной диск с лопатками после сборки; на фиг. 5 в основной диск с лопатками после пайки и удаления технологических участков на лопатках; на фиг. 6 - штампопаяное рабочее колесо.Способ изготовления рабочих колес по предлагаемому изобретению заключается в следующем:химическим анализом контролируют соответствие материала лопаток материалу дисков;для изготовления дисков заготовки основного и покрывного дисков обрабатывают начерно, оставляя припуск 3 - 5 мм по нерабочим поверхностям и 0,5 - 1 мм - по рабочим; вырсзают кольца - свидетели для изготовлсцп 51 образцов на мехиспытания;подвергают заготовки дисков по рабочим поверхностям контролю магнитопород шковой дефектоскопии;совместно отжигают заготовки дисков икомплект заготовок лопаток при температуре выше температуры АС, материала лопаток и дисков на 100 - 150 С, но не выше 1 О температуры пайки, для снятия внутреннихпапряжспий и стабилизации струк 1 уры;обрабатывают рабочис повсрхцости дисков в окончательные размеры;контролируют диски по рабочим поверх ностям методом магнитопорошковой дефектоскопии;диски псрсдают на сборку.При изготовлении лопаток и рабочего колсса контролируют листовой материал ло паток па отсутствие дефектов методомцвстной дсфектоскопии; нарезают заготовки под штамповку лопаток; штампуют попатки пагорячо с одновременным выполнением элементов ориентации техпологичед ских баз в виде двух ксрцов или пукль натехнологическом участке заготовки лопатки; В случае изготовления заготовок лопа ток с нанесением двух кернов с помощьюцснтроискателей по кернам устанавливают заготовку лопатки в кондуктор, сверлят, зенкуют и разворачивают переходныс базы - отверстия, в случае штамповки с пук- .15 лями последние являются основными базами и не требуют дополнительной обработки;контролируют форму рабочих поверхностей лопаток в приспособлении для контро О ля шаблонами. Лопатки устанавливают вприспособлении по базам - отверстиям или Г 1 УКЛ 51 М;проводят черновую механическую обработку привалочных поверхностей к основ ному и покрывному дискам комплекта лопаток в приспособлении для фрезеровки по копирам; установку лопаток в приспособлении производят также по базовым отверстиям илп пуклям;50 комплект лопаток на колесо совместно сзаготовками дисков подвергают отжигу при температуре выше температуры АС, на 100 - 150 С, но не выше температуры пайки, в режиме по времени термообработки 55 основного диска;проводят окончательную .механическуюобработку комплекта лопаток на колесо по привалочной поверхности к основному диску в приспособлении по копиру. Установку 60 лопаток в приспособлении производят побазовым отверстиям или пуклям;собирают лопатки с припоем в приспособлении для сборки на основном диске с прихваткой лопаток аргонодуговой сваркой 65 к основному диску; установка лопаток в20 25 30 35 40 45 50 60 65 5прпспособлсц 1 ц ГроизВОдР 1 тс 5 НО 01130 вь 1 м отверстиям или пуклям;производят пайку основного диска с лопатками в вакуумной печи, коцтролцруот качество пайки;после пайки производят мехацическу 1 О обработку основного диска с лопатками по привалочной поверхности к покрывному диску по копиру и обрезают технологические участки лопаток с пуклямп, как выполнившие свои функции;производят сборку покрывного диска с основным с припаянными к нему лопатками: укладывают на привалочные поверхности лопаток к покрывному диску припой и прихватывают его точечной сваркой, затем приваривают в нескольких местах аргонодуговой сваркой покрывной диск;производят пайку рабочего колеса в вакуумной печи;подвергают рабочее колесо упрочняющей термообработке;обрабатывают рабочее колесо по наружным поверхностям в окончательные размеры;производят балансировку и разгонные испытания;окончательно контролируют колесо методом магнитопорошковой дефектоскопии.Пример конкретного применения способа.Штампованное рабочее колесо газоперекачиваюцего агрегата ГПА-Ц,3 из стали переходного аустенито-мартенситного класса 09 Х 15 Н 8 Ю ГОСТ 5632-72 изготавливаГот по следующей технологии,Поковки основного и покрывного дисков обрабатывают начерно, оставляя припуск 3 - 5 мм по нерабочим поверхностям и 0,5 - 1 мм по рабочим, вырезают кольца - свидетели для изготовления образцов ца мехиспытания. По рабочим поверхностям контролируют диски методом магнитопорошковой дефектоскопии на отсутствие трещин и других дефектов, Заготовки дисков и комплект лопаток после черновой обработки по привалочным поверхностям подвергают аустенизации при температуре 1050 С (температура Ак конца аустецитцого превращения для стали переходного яустенитно-мартенситного класса 09 Х 15 Н 8 Ю равна 935 С) для снятия внутренних напряжений и стабилизации структуры. После этого диски обрабатывают по рабочим поверхностям в окончательныс размеры, контролируют диски по рабочим поверхностям методом магнитопорошковой дефектоскопии и передают на сборку. Заготовки лопаток размерами 236 с 80 КЗ+ 0,01 мм, представляющие собой теоретическую развертку лопатки с припусками, напусками и технологическим участков для нанесения баз при штамповке получают вырубкой в штампе из листовой стали 09 Х 15 Н 8 Ю ГОСТ 5632-72. Из прямоугольной заготовки штампуют лопатки нагорячо с цягрсвом до 950 С в штампе с нанесением В конце процесса штамповки двух пукль ня тс.хцологп 1 еском участке заготовки. П"род штампоВкоЙ Для защиты От Окисления заготовки лопаток покрывают длюминиевой пудрой, В штамповке 1 взяцмцос расположение рабочих поверхностей 2 и 3 и прцвалочцых поверхностей 4 и 5 лопатки 6 с технологическими бязамц 7 и 8, нанесенными в кошсс процесса штамповки на тсхцологцчсском участке 9, увязяцо размерами ГГ;, в, с, которые для заготовки лопатки рабочего колеса соответственно равны: 40-Р,01, 10-1-0,01, 15.+0,01 мм; высота лопатки ця выходе равна 15 - 0,2 мм (см. фиг. 1 ц 2). Отштамповаццую лопатку устанавливают в приспособлении для контроля по базам-пуклям фе = 10 С и контролируют шаблонами по сечениям лопатки форму рабочей поверхности 2, заданную чертежом. Признанные годными штамповки лопаток поступают на черновую механическую обработку; при этом производят обработку привалочной поверхности 4 штамповки лопатки к основному диску 5 ц к покрывному диску с припуском, соответственно равным д ц ф, в приспособлении для фрсзсровкц по копцрям. Отштампованцые лопатки устанавливаОт в приспособлении по базам-пуклям 7 ц 8. Прцпуск д по привалочной поверхности к основному диску состягляет 0,5 - 1 мм, припуск 1 по привалочной поверхности к покрывному диску - 3 - 5 мм, припуск й по торцу лопатки к основному диску - 5 мм. Обработан 11 ьЙ цячспцо комплект штдмпОВОк лопатОк подверга.от отжигу совместно с заготовками основного и покрьвного дисков прц температуре 1050 С в течение 1 часа (время выдержки прц температуре отжигя 1 час выбрано в соответствии с режимом тсрмообработкп основного диска). В приспособлении пя гпдрокоппровяльном станке производят окончательную.обработку лопаток по прпвялочной поверхности 4 и основному диску, установку лопаток в приспособлении производят по базам-пуклям 7 и 8 с фиксированием положения лопаток элементами по рабочим поверхностям 2 ц 3 штамповки 1. Зачищаот заусенцы, мо 1 от, чистят лопатки ц передают па сборку. На прпвало шую поверхность лопаток к основному диску укладывают припой ц прихват 1 вают точечной сваркой. В процессе сборки основной диск 10 (см. фиг. 3) устанавливают в подставк 11 на втулку 12 диаметром ЯК (Я 45 Х) приспособления дчя сборки ц крепят винтами; в отверстие основного диска ЯК (И 45 А) устянавлпваот втулку 13 с планкой 14 и стойкой 15, на которой расположены два отверстия (Я 10 А) для установки штамповки лопаткп по базам-пуклям и винт для5 10 5 20 25 30 35 10 крепления лопатки. После установки лопатки по базам-пуклям для увеличения жесткости положение лопатки фиксируется устройством 16 по рабочим поверхностям. Приспособление для сборки смонтировано таким образом, что оно обеспечивает установку лопатки в соответствии с расположением ее на рабочем колесе (размеры а, в, с, 8, а).8=335 мм, п=182,5+0,01 мм, После установки заготовки лопатки 1 в приспособление ее вместе во втулкой 13, планкой 14 и стойкой 15 опускают до соприкосновения с диском 10 и зажимают гайкой 17, проверяют щупом зазор между лопатками с припоем и рабочей поверхностью 18 основного диска 10, который не должен превышать 0,05 - 0,07 мм. После этого лопатку в местах технологических припусков и и Р основного диска прихватывают к диску аргонодуговой сваркой. Делительное устройство 19 обеспечивает установку заготовок лопаток на основном диске в соответствии с их количеством в рабочем колесе.Пайку основного диска с лопатками производят в вакуумной печи, контролируют качество пайки. Затем производят механическую обработку основного диска 10 (см, фиг, 4 и 5) с припаянными заготовками лопаток 1 по привалочной поверхности 5 к покрывному диску в окончательные размеры по копиру, отрезают технологическис участки 9, зачищают заусенцы па лопатках, моют их, укладывают на поверхность 5 припой и крепят его точечной сваркой, Производят сборку покрывного диска 20 (см. фиг, 6) с основным диском 10 с припаянными к псму лопатками б ц прихватывают аргонодуговой сваркой на припускс Р и 6 (Р=5 мм, й=5 мм). Затем производят пайку рабочего колсса в вакуумной печи, контролируют качество пайки, проводят отжиг и упрочняющую термообработку по режиму: обработка холодом прп температуре 70 С в тсчение 2 часов, старение при температуре 380 С в течение 1 часа. Обрабатывают рабочее колесо по наружным поверхностям в окончательные размеры, производят балансировку, разгонные испытания рабочего колеса и окончательный контроль методом магнитопорошковой дефектоскопии.Предлагаемый способ изготовления колес обеспечивает высокую точность, экономию металла и снижение трудоемкости, позволяет изготавливать рабочие колеса центробежных компрессоров различных конструкций, в том числе с пространственной формой газовых каналов, обеспечивающих повышение производительности компрессоров по сравнению с существующими в 1,5 раза и КПД на 3 - 5%,Формула изобретения Способ изготовления рабочих колес центробежных машин, включающий штамповку лопаток, предварительную и окончательную механическую и термическую обработку лопаток, основного и покрывного дисков, сборку и соединение лопаток и дисков пайкой, а также механообработку колеса в сборе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изготовления и снижения трудоемкости обработки, уменьшения расхода металла штамповку лопаток ведут с технологическими напусками, на которых выштамповывают элементы ориентации, по которым производят базирование лопаток при предварительной и окончательной их механообработке и сборке рабочего колеса под пайку, а удаление технологических напусков производят при механической обработке колеса в сборе, прп этом предварительную термообработу лопаток, основного и покрывного дисков ведут после предварительной их механической обработки при температуре выше температуры АС, материала лопаток и дисков на 100 - 150 С, но не выше температуры пайки. Источник информации,принятый во внимание при экспертизе1. Сборник Труды ЦНИИТМАШ,112. М., ЦНИИТМАШ, 1973, с, 73.Корректор Е. Осипова Редактор И. Острова Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 2502/12 Изд,13 Тираж 1045 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж.35. Раун.ская наб., д. 4/5