淺談高溫高壓力屏蔽電機(jī)的制造工藝

耿友軍

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040）

0 引言

屏蔽泵如圖1所示，是由離心泵和三相異步屏蔽電動(dòng)機(jī)同軸構(gòu)成，不需機(jī)械密封而無(wú)泄漏。用它來(lái)輸送各種有毒、有害及貴重的液體，在化工、制冷、空調(diào)、航天、核工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于屏蔽泵的特殊應(yīng)用，因此其屏蔽電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特殊，屏蔽電機(jī)的制造工藝比較復(fù)雜。

圖1 屏蔽泵

1 屏蔽電機(jī)的結(jié)構(gòu)

所謂屏蔽電機(jī)，就是在電機(jī)的定子內(nèi)腔、轉(zhuǎn)子外圓分別加了一個(gè)非導(dǎo)磁材料制作的屏蔽套，將電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子分成兩個(gè)互不相通的獨(dú)立空間。這樣做的目的就是要取消機(jī)械軸封（動(dòng)靜配合的機(jī)械密封），以達(dá)到完全無(wú)泄漏的效果。

2 機(jī)座的加工制造

2.1 機(jī)座焊接及熱處理

機(jī)座如圖2所示由三段構(gòu)成，機(jī)座下部、機(jī)座筒、機(jī)座上部通過(guò)U型剖口，焊接而成。由于機(jī)座尺寸精度要求比較高，因此必須消除焊接應(yīng)力。實(shí)踐證明通過(guò)下面的工藝措施，對(duì)消除焊接應(yīng)力達(dá)到了很好的效果。

圖2 機(jī)座

1）根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇錘擊作為消除和緩解焊接殘余應(yīng)力的工藝措施之一，同時(shí)盡可能選擇合理的焊接順序和焊接參數(shù)，減少焊接應(yīng)力。

2）焊接前，進(jìn)行焊前清理，清除對(duì)焊接有害的雜質(zhì)。

3）焊接時(shí)，盡可能采用小直徑的焊條，嚴(yán)格控制焊接熱能量，改善焊縫金屬的韌性，防止焊接部位產(chǎn)生晶間腐蝕。

4）機(jī)座焊后熱處理有兩方面考慮：第一，在焊接過(guò)程中，焊縫周圍的部位都有可能被加熱到400～800℃，而奧氏體材料在600～650℃之間正是碳化鉻析出最強(qiáng)烈的區(qū)間，最易造成金屬的晶間腐蝕。為了使析出的碳化鉻重新溶解，必須在850℃以上進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。第二，消除焊接應(yīng)力熱處理最好采用1050～1100℃固溶處理，但對(duì)于部件較大、尺寸復(fù)雜的也可采用850～900℃處理。我們采用880℃淬火、水冷消除應(yīng)力熱處理。同時(shí)，對(duì)熱處理后的機(jī)座還采用了振動(dòng)時(shí)效方法進(jìn)一步消除內(nèi)應(yīng)力。

2.2 機(jī)座加工

機(jī)座熱處理后，利用6m加工中心進(jìn)行了金加工。車加工后其內(nèi)部6個(gè)鍵槽用專用加長(zhǎng)立銑頭銑削加工。為減少加工應(yīng)力，加工時(shí)采取對(duì)稱加工，每個(gè)槽分3次加工。銑槽后經(jīng)測(cè)量機(jī)座筒只偏0.02mm。

3 定子的加工制造

3.1 定子鐵心裝壓工藝

定子鐵心如圖3所示，包括沖片、齒壓板、6根拉緊鍵。

圖3 定子鐵心

定子鐵心的裝壓難度為如何保證鐵心裝壓的緊量特別是齒部的緊量，從而保障齒部和軛部的長(zhǎng)度相等。

由于定子鐵心是承壓件，所以定子鐵心沖片的裝壓質(zhì)量是非常重要的。眾所周知，由于硅鋼片軋制的原因，每張沖片都會(huì)有同板厚度差。為消除沖片同板厚度差。要求在沖制時(shí)每沖一張沖片后旋轉(zhuǎn)90°再?zèng)_下一張沖片。在定子鐵心裝壓芯軸上加工兩個(gè)能測(cè)量齒壓板止口的孔。鐵心裝壓后在芯軸上精車鐵心外圓、銑6個(gè)鍵槽、配焊6根緊固鍵然后不退胎直接在芯軸上加工兩端齒壓板止口和鍵的端面。其優(yōu)點(diǎn)是芯軸上有復(fù)查同軸度的基準(zhǔn)，兩端止口一次加工保證了與鐵心外圓的同軸度，從而提高了定子鐵心形位公差精度。

3.2 定子繞組下線

定子繞組為散線圈，2極2路Y接。該繞組端部較長(zhǎng)，吊把線圈數(shù)多。為了保證繞組的端部形狀，我們?cè)O(shè)計(jì)了整形工具（如圖4所示）。為了防止定子繞組浸漆后發(fā)生端部繞組變形，定子繞組浸漆時(shí)，要與整形工具一起進(jìn)行VPI浸漆。實(shí)踐證明，該套整形工具保證了繞組端部形狀。

我曾很深地卷入“文化革命”地派系沖突中，這恐怕和我上的學(xué)校有關(guān)。我在“文化大革命”前一年考上北京四中，“文革”開(kāi)始時(shí)我上高一。北京四中是一所高干子弟最集中的學(xué)校。我剛進(jìn)校就趕到氣氛不對(duì)，那是“四清”運(yùn)動(dòng)后不久，正提倡階級(jí)路線，校內(nèi)不少干部子弟開(kāi)始張狂，自以為高人一等?！拔幕蟾锩币婚_(kāi)始，批判資產(chǎn)階級(jí)教育路線的公開(kāi)信就是四中的幾個(gè)高干子弟寫的，后來(lái)四中一度成為“聯(lián)動(dòng)”（“聯(lián)合行動(dòng)委員會(huì)”的簡(jiǎn)稱，一個(gè)極端的老紅衛(wèi)兵組織）的大本營(yíng)。我們也組織起來(lái)。和這些代表特權(quán)利益的高干子弟對(duì)著干。

圖4 定子繞組整形工具

4 轉(zhuǎn)子的加工

轉(zhuǎn)子如圖5所示。

4.1 轉(zhuǎn)子的車加工和熱處理

轉(zhuǎn)子本身細(xì)長(zhǎng)、軸總長(zhǎng)2 077mm，除鐵心部分外軸伸直徑最小達(dá)到φ48mm。轉(zhuǎn)子總重304kg，轉(zhuǎn)軸材質(zhì)為1Cr17Ni2不銹鋼。該材質(zhì)淬火溫度比較高，回火溫度低，所以在其內(nèi)部則存在一定的殘余應(yīng)力。轉(zhuǎn)子加工的主要問(wèn)題是轉(zhuǎn)軸彎曲變形。產(chǎn)生的原因如下所述：

圖5 轉(zhuǎn)子

1）軸的殘余應(yīng)力和加工應(yīng)力；

2）轉(zhuǎn)子銅條焊接形成的應(yīng)力；

3）轉(zhuǎn)子鐵心裝壓時(shí)，鐵心各部緊量不一樣，其鐵心的彎曲力作用于軸上，使軸產(chǎn)生彎曲。

采取多次低溫回火的方法，使鐵心由淬火、裝壓、焊接產(chǎn)生的應(yīng)力盡量在最后精加工前得以釋放。其回火秩序?yàn)椋阂淮位鼗?，軸粗車后；二次回火，焊銅條并粗加工后；三次回火，焊完護(hù)環(huán)和轉(zhuǎn)子粗加工后。

轉(zhuǎn)子鐵心裝壓后，以轉(zhuǎn)子鐵心外圓為基準(zhǔn)在鐵心外圓車三條工藝基準(zhǔn)，在每次回火時(shí)均以工藝基準(zhǔn)找正加工軸、保證鐵心與軸的同軸度。轉(zhuǎn)子的加工要始終以鐵心為工藝基準(zhǔn)。

4.2 轉(zhuǎn)子的磨加工

轉(zhuǎn)子的磨加工非常關(guān)鍵。轉(zhuǎn)子的裝夾方法有兩種，一種為卡頂法，一種為雙頂尖法。如果工件過(guò)重，采用第一種裝夾方法會(huì)對(duì)磨床造成損壞。因此建議采用雙頂尖法（兩端為死頂尖）。該加工方法需注意：要保證該加工方法成功，必須保證轉(zhuǎn)子中心孔的加工精度，特別是錐面的加工精度。如果中心孔精度不夠，磨削過(guò)程中容易發(fā)生研孔，從而很可能發(fā)生吃刀現(xiàn)象，導(dǎo)致整臺(tái)轉(zhuǎn)子報(bào)廢。特別是屏蔽電機(jī)轉(zhuǎn)子并不是一根實(shí)軸，綜合以上分析和多臺(tái)制造經(jīng)驗(yàn)，采取雙頂尖法（兩端為死頂尖）。采用該方法必須避免研孔。

避免研孔現(xiàn)象的發(fā)生需要做到三點(diǎn)：

1）轉(zhuǎn)子的中心孔要盡量的?。?/p>

2）中心孔的加工在專用的打孔機(jī)上加工，并對(duì)孔進(jìn)行研磨，必須保證孔的加工精度，頂尖和中心孔的錐面必須達(dá)到面接觸后才能進(jìn)行磨加工，否則很可能發(fā)生研孔現(xiàn)象；

3）加工過(guò)程中要經(jīng)常對(duì)兩頂尖進(jìn)行稀油潤(rùn)滑。注意觀察兩端中心孔否有異常聲音，磨削過(guò)程中要用百分表檢測(cè)轉(zhuǎn)子基準(zhǔn)的跳動(dòng)。若跳動(dòng)有變化，必須立即停止磨加工；

4）轉(zhuǎn)子的整個(gè)加工過(guò)程要始終以轉(zhuǎn)子鐵心為工藝基準(zhǔn)；

5）在轉(zhuǎn)子到精磨時(shí)，磨床進(jìn)刀量不能超過(guò)0.01mm，并要適當(dāng)增加修磨砂輪的次數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

高溫高壓屏蔽電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境惡劣，因此必須嚴(yán)格控制其加工工藝。實(shí)踐證明上述加工工藝能夠很好地保證其機(jī)座、定子、轉(zhuǎn)子的加工精度。