Изготовление валов, дисков, лопаток

Быстро вращающийся ротор (3000 оборотов в минуту) весом в несколько тонн и даже десятков тонн обладает большой кинетической энергией. В случае поломки ротора эта энергия может вызвать крупные разрушения. В исто­рии паровых турбин известны примеры очень тяжелых по­следствий от поломок турбинных роторов. Однако совре­менная техника изготовления и контроля стоит настолько высоко, что поломок роторов почти не бывает. Но это не снижает строжайших требований, предъявляемых к тур­бинным роторам на всех этапах их изготовления.

Изготовление турбинного вала или цельнокованого ротора — дело очень ответственное, сложное, дорогое и может выполняться только специальными заводами. Тех­нологический процесс изготовления складывается из мно­гих операций и продолжается несколько месяцев.

Сначала из стали необходимого состава отливается сли­ток. По весу он в 6—8 раз тяжелее того вала, который бу­дет изготовлен из этого слитка. Верхняя и нижняя части слитка отрезаются: они недостаточно качественны и для изготовления ответственной поковки не применяются.

Оставшаяся после отрезки средняя часть слитка куется Конечно, чтобы ковать слиток стали весом 50—80 т. ил даже больше, необходимо иметь соответствующее оборудование: мощные прессы для ковки, большие печи для на­грева слитков, подъемные краны, могущие поднимать та­кие тяжести, и т. д.

Слиток должен быть хорошо прокован — это улучшает свойства металла.

Готовая поковка предварительно обтачивается, но еще не до окончательных размеров. В таком виде заготовка про­ходит термическую обработку, состоящую из закалки и по­следующего отпуска. Как закалка (т. е. нагрев и потом быстрое охлаждение), так и отпуск (нагрев с последующим медленным охлаждением) ведутся по строго установленным режимам, при точно выдерживаемых температурах нагрева. Эти температуры задаются заводской лабораторией в за­висимости от состава стали и предъявляемых к ней требо­ваний. Термическая обработка улучшает внутреннее строе­ние, структуру стали, что повышает ее прочностные свой­ства. Последствия от поломки вала, если она произойдет, могут быть весьма тяжелые, так что с многотонной заго­товкой будущего вала приходится обращаться очень вни­мательно и бережно.

От подготовленной таким образом заготовки отрезают пробы, по которым лаборатория определяет свойства ме­талла: его прочность, вязкость, твердость, способность со­противляться удару и т. д. Исследуют поверхность заго­товки, просвечивают рентгеновскими лучами или лучами радия, проверяют с помощью ультразвука*.

Вся эта техника используется для контроля качества, служит для проверки того, чтобы где-нибудь на поверх­ности или внутри металла не затаился, не остался не­замеченным какой-либо порок в виде трещины, рако­вины и т. д.

Вдоль всего вала просверливается небольшое отвер­стие. Оно служит также для контроля. Через него специальным перископом осматривают внутреннюю поверхность вала: нет ли и там чего подозрительного?

Выдержавший все эти испытания вал вновь проходит уже почти окончательную обработку, после которой опять подвергается испытаниям — исследованию поверхности, нагреву, при котором он не должен искривляться больше, чем на несколько сотых миллиметра, и др. Если вал при этом окажется в порядке, то он обрабатывается окончательно. Вал должен иметь строго правильную форму. Даже небольшое его искривление может привести к полному растройству работы турбины.

Изготовление дисков тоже сложное дело. Материал дисков во время работы турбины очень напряжен. Он дол­жен выдерживать большие центробежные силы. Поэтому от слитка стали тоже используется только средняя, наи­более качественная часть. Верх и низ слитка на изготовле­ние дисков не идут. Средняя часть слитка в горячем виде обжимается под большим молотом или прессом. Из полученной хорошо прокованной за­готовки-лепешки вытачивается диск. Но до того, как за­готовка станет диском, она проходит примерно те же операции изготовления и контроля, что и вал.

Мы остановились на основных чертах изготовления палов и дисков, чтобы показать, какого внимания, осто­рожности и знания дела требует изготовление ответствен­ных частей турбины. Все направлено на то, чтобы турбина была действительно надежной и безопасной машиной.

Готовые диски насаживают на вал. Они должны сидеть на валу плотно, с натягом. Для получения этого натяга от­верстие в диске делают диаметром несколько меньше, при­мерно на 1/1000, диаметра вала в месте посадки диска. Поэтому диск перед насаживанием нагревают, его диаметр увели­чивается и диск легко надевается на вал. После остыва­ния такой диск окажется насаженным на вал весьма прочно.

Рабочие лопатки — не только самая важная часть ро­тора турбины, его основа, но и самая опасная, требующая максимальной заботы при изготовлении. Одна сломавшаяся лопатка может наделать много бед. А ведь лопаток в тур­бине тысячи, и ни одна из них не должна подвести. Боль­шое количество лопаток, причем разной конфигурации и размеров, затрудняет их контроль, а контроль здесь дол­жен быть весьма действенным и многосторонним. Прове­ряется марка примененного материала и его качество.

При изготовлении приходится применять много разных приспособлений и специальных инструментов — обрабатываемую заготовку надежно и в правильном положении закрепить при каждой из операций по ее обработке. А этих операций иногда несколько десятков. При обработке надо выдер­жать с высокой точностью заданную форму и размеры, по­лучить ровную, чистую поверхность. Характерную форму профиля турбинной лопатки получают фрезерованием профильными фрезами, изготовленными специально для каждого профиля, отдельными для выпуклой и вогнутой его сторон. Правильность полученного профиля контро­лируют специально изготовляемыми стальными шабло­нами.

Наиболее сложным и трудоемким является изготовле­ние лопатки из бруска. По мере фрезерования брусок более становится похожим на лопатку. При изготовлении лопаток из штампованных заготовок или профильного проката первые операции, оформляющие профиль, отпадают, что ясно показывает преимущества использования современной техники штамповки и проката в получении экономии времени и металла в производстве. Одной из последних операций изготовления является по­лирование рабочей части лопатки.

Большое количество специально изготовленных ин­струментов, шаблонов и приспособлений, сложная форма, высокая точность, сравнительно дорогая сталь, из кото­рой изготовляют лопатки, тщательный контроль почти за каждой операцией и, наконец, обилие этих операций— все это делает изготовление лопаток весьма сложным и до­рогим. Вот почему стоимость лопаток составляет иногда 10—15% от стоимости всей турбины.



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

9 − 7 =