635 mm動(dòng)葉片高頻淬火工裝及工藝研究

武彥榮 黃有為 向 沖 梁 剛 洪陽(yáng)東

(東方汽輪機(jī)有限公司，四川618000)

某種汽輪機(jī)低壓缸第5級(jí)動(dòng)葉片葉片總長(zhǎng)715.75 mm，有效長(zhǎng)度635 mm。葉片材料選用1Cr12Ni3Mo2VN，葉根形式為縱樹(shù)型。圖紙要求對(duì)該葉片進(jìn)汽邊采用高頻感應(yīng)淬火加回火的方式進(jìn)行防水蝕處理，淬火后要求硬度滿(mǎn)足40～55HRC。淬火區(qū)域長(zhǎng)度200～205 mm，寬度22～25 mm。該試驗(yàn)主要研究635 mm葉片高頻淬火工裝設(shè)計(jì)和淬火工藝。通過(guò)采用635 mm葉片進(jìn)行高頻淬火試驗(yàn)，并解剖分析其硬度和金相，高頻淬火后硬度40～55HRC，得出最佳的高頻淬火工裝及工藝。

1 高頻感應(yīng)淬火工裝設(shè)計(jì)

635 mm動(dòng)葉片葉根形式為縱樹(shù)型。淬火工裝設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下規(guī)則：(1)工裝應(yīng)具有較高的剛性和強(qiáng)度；(2)工裝應(yīng)具有使用方便性，裝卡操作應(yīng)簡(jiǎn)單、可靠；(3)動(dòng)葉片高頻淬火時(shí)葉片已精加工，淬火過(guò)程中需要保護(hù)葉片。工裝在長(zhǎng)度方向的定位采用左右定位塊定位，設(shè)計(jì)中考慮到正反向動(dòng)葉的通用性，淬反向葉片時(shí)左右定位塊互換[1]。為了方便葉片裝卸，定位塊與底板采用螺栓連接，動(dòng)葉裝卡時(shí)取下定位塊。另外，為了保證淬火質(zhì)量，葉根中心與旋轉(zhuǎn)中心一致，且與淬火機(jī)床采用螺栓連接方式。635mm動(dòng)葉片高頻感應(yīng)淬火工裝示意圖如圖1所示。

圖1 635 mm動(dòng)葉片高頻感應(yīng)淬火工裝示意圖Figure 1 Sketch of high frequency quenching toolings for 635mm moving blade

2 635 mm動(dòng)葉片高頻感應(yīng)淬火試驗(yàn)

2.1 淬火試驗(yàn)參數(shù)

635 mm動(dòng)葉片高頻感應(yīng)淬火設(shè)備采用淬火機(jī)床，回火采用回火專(zhuān)用罩式爐。淬火機(jī)床設(shè)定走速為40 mm/min，淬火溫度1040±20℃，冷卻時(shí)采用壓縮空氣噴吹進(jìn)行冷卻。回火溫度240～260℃，回火保溫4～5 h，爐冷。

2.2 淬火前調(diào)試淬火工裝

葉片淬火前根據(jù)正、反葉片葉根形狀的不同調(diào)整夾具的位置。為驗(yàn)證程序參數(shù)和感應(yīng)器的合理性，采用試驗(yàn)葉片進(jìn)行冷態(tài)調(diào)試和熱態(tài)調(diào)試，確定采用單邊等長(zhǎng)窄口寬腹感應(yīng)器。淬火前采用光電檢測(cè)加接觸檢測(cè)方式確定葉片X、Y平面變形情況，自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，保證感應(yīng)器與葉片間距控制在1.5～2 mm左右。

3 635 mm動(dòng)葉片淬火后解剖分析

對(duì)葉片分不同截面進(jìn)行取樣。取樣后檢測(cè)其硬度分布及金相組織，具體結(jié)果如圖2和表1所示。

圖2 635-01-1#試樣硬度分布Figure 2 Hardness distribution of 635-01-1# sample

淬硬區(qū)基體組織晶粒度等級(jí)組織晶粒度等級(jí)635-01-1#635-01-2#635-01-3#回火馬氏體回火馬氏體回火馬氏體666回火馬氏體回火馬氏體回火馬氏體444

由表1可以看出，淬火溫度選用1040±20℃，淬火后空冷；回火溫度為240～260℃，保溫4～5 h。高頻淬火后葉片進(jìn)汽邊硬度約43～45HRC，滿(mǎn)足要求。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)試驗(yàn)及產(chǎn)品試證，高頻淬火工裝滿(mǎn)足635 mm葉片正、反向高頻淬火要求。

(2)通過(guò)采用自動(dòng)淬火機(jī)床分別對(duì)635 mm葉片進(jìn)行淬火試驗(yàn)并解剖分析，得出635 mm葉片高頻淬火工藝參數(shù)，即淬火溫度為1020～1080℃，淬火后空冷；回火溫度為 200～300℃，保溫5～8 h。滿(mǎn)足要求。

(3)通過(guò)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的葉片進(jìn)行了硬度抽查統(tǒng)計(jì)，所有硬度值均滿(mǎn)足要求。

[1] 丁建生，何貴，劉春蘭，等. 1080MW核電汽輪機(jī)1448mm葉片高頻淬火工裝設(shè)計(jì). 熱加工工藝，2012，41(24):211-213.