Выбор способа сварки диафрагменной лопатки паровой турбины (стр. 8 из 8)
Рис. 16. Изменение тока фокусировки Iф электроннолучевой установки типа Луч-4 в зависимости от расстояния lот объекта обработки для случая U = 30 кВ = const;
Зная рабочее расстояния, можно найти ток фокусировки. Т.о. Iф = 100 мА.
Итоги выбора параметров
В результате подбора основных параметров получены следующие численные значения:
Uуск = 30 кВ,
Iсв = 100 мА,
Iф = 100 мА,
L= 100 мм,
Vсв = 20 см/мин,
Частота колебаний – 300 Гц.
Перед внедрением их в производство (перед занесением в маршрутную карту) следует провести сварку образцов – свидетелей с соответствующими испытаниями. После этого возможна их корректировка, целью которой должно быть улучшение качества сварного соединения.
6. Характеристика источника питания установки аргонодуговой сварки
Выпрямитель универсальный для сварки неплавящимся электродом модели ВСВУ-400 предназначен для питания установок автоматической, полуавтоматической и ручной электродуговой сварки обычной и сжатой, непрерывной и импульсной (пульсирующей) дугой, жаропрочных, нержавеющих сталей и титановых сплавов в аргоне.
Основные параметры.
1. Номинальный сварочный ток при ПВ = 60% и длительности цикла 60 мин, Iном = 400 А.
2. Диапазон регулирования Iсв при непрерывной сварке, ток импульсный – при импульсной сварке, Iсв = 5+10% – 400+10%.
3. Диапазон регулирования Iдежурного, Iдеж = 5+10% – 100+10%.
4. Напряжение холостого хода, Uх.х.= не более 100 В.
5. Номинальное рабочее напряжение, Uном= 30 В.
6. Потребляемая мощность, Р – не более 21 кВА.
7. Номинальное напряжение трехфазной питающей сети частотой 50 Гц, Uном= 380+10%.
8. ВАХ источника питания – падающая.
7. Технологический процесс. Изделие – лопатка диафрагменная
0000 Заготовительная.
Доставить на сварочный участок поковки.
0005 Подготовительная.
Места сварки и околошовную зону на расстоянии 20 мм протереть бязью, смоченной в спирте (ацетоне) и отжатой.
0010 Контрольная.
Визуальный технический контроль качества обезжиривания.
0015 Сборочно-сварочная.
Установить в сборочное приспособление лопатку (поз. 1) и прижать вставку (поз. 2) к лопатке эксцентриковым зажимом. Зазор между вставкой и лопаткой не более 0,2 мм. Вставка смещена относительно лопатки на расстояние 10 мм по узкой стороне (см. чертеж).
Использовать источник питания – выпрямитель ВСВУ-400, редуктор АР-40, горелку РГА-400, ротаметр РС-3. Прихватить детали поз. 1 и поз. 2 в местах стыка ручной аргоно – дуговой сваркой: длина прихваток – L=10 мм, количество прихваток – 6 шт. Прихватки выполнять от центра к краям. Iсв=70 А, Uсв=8–12 В, Св – 08Г2С Æ2 мм, прямая полярность, расход газа Q=6–8 л/мин.
0020 Маркирование.
Маркирование ударом (по ТТ чертежа).
Использовать набор клейм, молоток слесарный.
0025 Контрольная.
Технический контроль сборки под ЭЛС. Использовать набор щупов №2, измерительную линейку. Проверить зазор между деталью поз. 1 и поз. 2; в профильной полости зазор более 0,1 мм не допускается, зазор в стыке не более 0,2 мм.
Проверить неплоскостность вставки, допустимая неплоскостность 0,2 мм.
Внимание!
Собранная партия лопаток не должна пролеживать до сварки более 3-х дней. В процессе сварки лопатки должны быть укрыты полиэтиленовой пленкой или бумагой.
0030 Подготовительная.
Произвести замеры силового магнитного поля лопатки, собранной под ЭЛС. Прибор FSM – 1.
Произвести размагничивание лопатки перед ЭЛС. Допустимая намагниченность составляет 1–2 А/см. Использовать стенд для размагничивания 0861 – 5467.
Поместить 7 лопаток в приспособление, предварительно удалив прижимную планку.
0035 Сварочная.
Электронно-лучевая сварка на ЭЛУ «Луч – 4». Заварить лопатку электронно-лучевой сваркой с параметрами:
Iсв=100 мА,
Iф =100 мА,
Vсв=20 см/мин,
Uуск=30 кВ,
Частота колебаний 300 Гц,
Lраб=100 мм.
Сварку начинать с широкой части торца. Одновременная загрузка в камеру – 7 лопаток (см. приспособление). На концах вставок допускается непровар 5 мм, образованный резким уменьшением сварочного тока. Выполнение разглаживающего прохода не допускается.
0040 Термическая.
Отпуск. Снятие сварочных напряжений.
Т, 0С 700 
t, сИспользовать электрическую печь KS-1300.
0045 Слесарная.
Зачистить усиление сварного шва после ЭЛС. Использовать шлифовальную машинку ИП 2009-п1, металлическую щетку. Выступание сварного шва над поверхностью планки не допускается.
0050 Правка.
Использовать гидропресс.
1. Вырезать прокладки 40х30 мм, d=1,5 мм, Ст10 (для 4-х лопаток) 3 штуки.
Установить лопатки на вставку п. 2. Замерить неплоскостность.
2. Установить с подгонкой по месту под лопатку прокладки. Произвести рихтовку лопатки для получения неплоскостности вставки до 0,7 мм согласно чертежу. Рихтовать каждую лопатку 3 раза.
3. После рихтовки 4-х лопаток повторно вырезать прокладки и произвести рихтовку.
0055 Контрольная.
Технический контроль геометрических размеров изделия. Набор щупов №2.
Установить лопатку на разметочную плиту. Положить на нее мерительную линейку. Проверить неплоскостность. Допустимая неплоскостность не более 0,7 мм.
0060 Подготовительная.
Подготовить поверхность подреза для сварки. Использовать пневмо – мех. щетку и машину шлиф ИП 2009-п1. Зачистить дефектную поверхность до чистого металла: Lшва=0,3 м, глубина 1 мм или отдельные поры в кол-ве 6 штук длиной 2,5 мм.
Обезжирить поверхность, обработав ее бязью, смоченной в спирте (ацетоне) и отжатой.
0065 Сварочная.
Подварить оставшиеся подрезы после ЭЛС. Использовать источник питания – выпрямитель ВСВУ-400, редуктор АР-40, горелку РГА-400, ротаметр РС-3. Осуществлять ручной сваркой неплавящимся электродом в среде аргона. Iсв=100 А, Uсв=10–14 В, Св – 04Х19Н11М3 Æ2 мм, прямая полярность, расход газа Q=6–8 л/мин. При сварке не допускать перегрева металла.
0070 Слесарная.
Зачистить усиление сварного шва после ручной сварки неплавящимся электродом в среде аргона. Использовать шлифовальную машинку ИП 2009-п1, металлическую щетку. Выступание сварного шва над поверхностью лопатки не допускается.
0075 Контрольная.
1. Внешний осмотр – 100%.
2. Ультразвуковая дефектоскопия – 100%.
Для ультразвукового контроля использовать дефектоскопы УД-2 или ДУК-13ИМ.
Заключение
Для изготовления диафрагменной лопатки паровой турбины выбрана высокохромистая жаропрочная сталь мартенситно-ферритного класса сталь 12Х13. Данный материал обеспечивает высокую технологичность изделия, по сравнению с другими материалами. Выбор производился с учетом экономических и технологических (химическая и механическая характеристики) факторов оценки. Учитывая экономический фактор данной задачи, сталь 12Х13 является одной из самых дешевых в своем классе высокохромистых сталей, т. к. чем выше степень легирования, тем выше цена стали и степень ее распространенности в промышленности.
Для сварки диафрагменной лопатки из стали 12Х13 был выбран способ с использованием электронного луча. Это объясняется рядом достоинств ЭЛС при сварке этих сталей:
1. Минимальная деформация свариваемого изделия, т. к. поток электронов внедряется в свариваемое изделие на всю глубину проплавления, что обеспечивает получение минимальной металлоемкости сварочной ванны.
2. Высокие физико-химические характеристики сварного соединения непосредственно после сварки позволяют исключить последующую механическую обработку.
3. Относительно высокая погонная энергия при сильной степени ее концентрации, т.е. энергия, вводимая в участок сварного соединения за определенный промежуток времени. При этом достигается высокая скорость кристаллизации металла сварного шва и минимальное термическое воздействие сварочного нагрева на основной металл в ОШЗ (локальность сварочного нагрева).
Все эти положительные стороны ЭЛС с сочетанием правильно подобранных параметров режима сварки помогают достичь наилучшего качества сварного соединения.
Выбор параметров режима ЭЛС производился на основе детального теоретического и экспериментального анализа каждого из них. Выявление закономерностей влияния некоторых из параметров на геометрические характеристики сварного соединения помогло максимально исключить возможность появления в нем дефектов.
Литература
1. Волченко В.Н. Справочник. Сварка и свариваемые материалы, т. 2. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.
2. Арзамасов В.И., Мухин Г.Г. и др. Материаловедение. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.
3. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В. Справочник. Электроннолучевая обработка материалов. – М.: Машиностроение, 1981.
4. Акулов А.И., Бельчук Г.А. Технология и оборудование сварки плавлением. – М.: Машиностроение, 1977.
5. Башенко В.В. Электронно-лучевые установки. – М.: Машиностроение, 1972.
6. Шиллер З., Гайзиг У., Панцер З. Электроннолучевая технология. – М.: Энергия, 1980.
7. Лившиц Л.С. Металловедение. – М.: Машиностроение, 1979.
8. Степанов В.В. Справочник сварщика. – М.: Машиностроение, 1982.
9. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Справочник. Машиностроительные стали. – М.: Машиностроение, 1992.