Dalam pengembangan cakram turbin turbin gas, lubang batang pengikat merupakan fitur utama untuk menghubungkan impeler yang berdekatan, dan keakuratan posisinya secara langsung mempengaruhi kualitas perakitan rotor turbin gas. Teknologi pemrosesan lubang tie rod pada cakram roda turbin gas dieksplorasi, dan melalui penentuan posisi yang presisi tinggi dan pemrosesan membosankan yang sulit, diharapkan dapat memberikan referensi teknis untuk pemrosesan lubang tie rod pada cakram roda turbin gas.
#01
Sebagai komponen inti turbin gas, impeller turbin memiliki struktur yang kompleks dan memerlukan ketelitian pemrosesan yang tinggi. Pengembangan proses dan pembuatan produk jadi adalah kuncinya. Diantaranya, lubang tie rod berfungsi sebagai struktur penghubung antara impeler yang berdekatan, dan pentingnya hal ini terbukti dengan sendirinya [1-3].
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, impeler turbin dihubungkan dengan penyatuan gigi ujung busur antar tahap, dan dirakit menjadi rotor dengan memasukkan batang pengikat melalui 12 lubang batang pengikat yang didistribusikan secara melingkar pada permukaan cakram. Karena gigi ujung busur memiliki fungsi pemusatan sendiri, posisi lubang batang pengikat tidak dapat disetel setelah impeler dua tahap yang berdekatan disambungkan. Oleh karena itu, persyaratan yang sangat tinggi ditempatkan pada posisi lubang tie rod.
gambar
Gambar 1 Diagram sambungan sistem poros turbin
Diameter lubang tie rod 42mm yang umumnya diproses dengan cara pengeboran dan pemboran. Rasio aspek maksimumnya melebihi 5 kali diameter, dan nilai kekasaran permukaannya memerlukan Ra=1.6μm, yang memberikan tantangan besar pada proses pengeboran.
Mengingat persyaratan pemrosesan dengan tingkat kesulitan tinggi yang disebutkan di atas, kami terutama berfokus pada dua aspek: penentuan posisi presisi tinggi dan pemboran dengan tingkat kesulitan tinggi.
2.1 Teknologi pemrosesan posisi lubang batang pengikat
Persyaratan gambar untuk lubang tie rod adalah: φ42.58mm, posisi φ0.12mm, dan silinder 0.012mm. Untuk memastikan kelancaran perakitan, persyaratan proses ditingkatkan menjadi: φ42,58 mm, posisi φ 0,05 mm, dan silinder 0,012 mm. Oleh karena itu, verifikasi uji proses diperlukan. Pengujian ini mensimulasikan pengolahan lubang tie rod impeller, dan struktur spesimen ditunjukkan pada Gambar 2. Digunakan mesin bor dan milling, metode penjepitannya adalah pelat penjepit besi siku, dan spesimen dijepit secara vertikal.
gambar
Gambar 2: Benda uji lubang tie rod
(1) Metode pemrosesan lubang tradisional yang didistribusikan secara aksial adalah dengan "memutar bagian tengah" indikator dial tuas, mencari posisi jam 4 di kiri dan kanan langit dan bumi, menentukan pusat lingkaran, menggunakan bor T untuk mengebor lubang bawah sesuai dengan lingkaran pitch φ420mm, dan mengebor lubang tie rod secara presisi.
1) Hasil deteksi tiga koordinat. Nilai posisi maksimum adalah 0.0756mm, dan kebulatan lingkaran luar D600mm adalah 0,0056mm (lihat Tabel 1).
Tabel 1 Gambar data deteksi tiga koordinat pertama
2) Penyortiran data. Seperti terlihat pada Gambar 3, posisi lubang secara keseluruhan digeser ke arah positif Y.
gambar
Gambar 3: Diagram data deteksi tiga koordinat
3) Analisis data. Mengambil posisi I pada Gambar 3 sebagai contoh, deviasi arah X kecil dan offsetnya sekitar 0.01mm; deviasi arah Y besar dan offsetnya sekitar 0.035mm. Arah Y merupakan faktor utama yang mempengaruhi penyimpangan posisi. Jika offset arah Y sebesar 0,03 mm dikecualikan, situasi pemosisian akan sangat meningkat, dan kontur keseluruhan titik yang diukur menjadi lebih baik, yang menunjukkan bahwa keakuratan pemosisian berulang dari peralatan mesin itu sendiri lebih baik. Data sudut setelah konversi data deteksi tiga koordinat ditunjukkan pada Tabel 2. Terlihat jelas bahwa offset utama berada pada arah Y.
Tabel 2: Data konversi deteksi tiga koordinat pertama [Satuan: (derajat )] Gambar
4) Analisis kemungkinan penyebab. Cara penyelarasan arah X adalah: indikator dial tuas menyentuh dua titik pada lingkaran luar benda uji pada arah kiri dan kanan untuk menentukan arah horizontal; cara penyelarasan arah Y adalah: tuas dial indikator menyentuh dua titik pada lingkaran luar benda uji dalam arah atas dan bawah untuk menentukan arah vertikal. arah untuk menentukan posisi tengah benda uji. Di sini, ketika indikator dial arah Y menyentuh dua titik lingkaran luar atas dan bawah, karena gravitasi stylus indikator dial, indikator tersebut mungkin tertinggal atau ditarik kembali, sehingga mengakibatkan penyimpangan antara posisi sebenarnya dan posisi yang ditampilkan. Setelah pemrosesan lubang selesai, ini mungkin merupakan faktor utama penyebab penyimpangan arah Y. Selain itu, keakuratan indikator dial adalah 0.01mm, dan kesalahannya juga akan mempengaruhi penyimpangan arah Y, yang merupakan faktor pengaruh sekunder dengan dampak yang kecil. Arah X adalah arah horizontal, dan tidak ada deviasi posisi relatif yang disebabkan oleh gravitasi. Faktor yang mempengaruhinya adalah kesalahan keakuratan dial indikator itu sendiri, yang dampaknya lebih kecil dan kinerjanya lebih baik.
(2) Metode peningkatan: Gunakan indikator dial tuas yang disebutkan di atas untuk "membalikkan bagian tengah" untuk menemukan bagian tengah dan awalnya membuat dua lubang pada posisi simetris. Dial Indicator mengukur ukuran dari titik lingkaran terluar di setiap arah hingga ujung terjauh lubang melalui pergerakan peralatan mesin, kemudian mengurangkan kedua kumpulan data tersebut masing-masing dalam arah X dan Y untuk mendapatkan nilai deviasi dalam arah X dan Y, dan dikompensasi dan 12 lubang akhirnya dibor secara presisi.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, kompensasi arah X adalah Data yang diukur dengan metode ini adalah nilai relatif, yang dapat menghilangkan pengaruh gravitasi pada retraksi dial indikator. Pada saat yang sama, karena pengukurannya menggunakan dial indikator yang sama, pengaruh kesalahan keakuratan alat ukur juga dapat dihilangkan. Setelah fine bore, periksa kembali data posisi menggunakan tiga koordinat. Berdasarkan metode di atas, dilakukan uji pemrosesan posisi kedua. Status pemrosesan ditunjukkan pada Gambar 5.
gambar
Gambar 4: Diagram kompensasi koordinat
gambar
a) Negara bagian 1 b) Negara bagian 2
Gambar 5 Status pemrosesan
1) Hasil deteksi tiga koordinat. Derajat posisi maksimum adalah 0.0501mm (lihat Tabel 3).
Tabel 3 Gambar data deteksi tiga koordinat kedua
2) Penyortiran data. Data konversi deteksi tiga koordinat kedua ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4: Data konversi deteksi tiga koordinat kedua [Satuan: (derajat )] Gambar
3) Analisis data. Arah offset utama lubang adalah arah X negatif dan arah Y positif, dan lingkaran pitch memiliki kebulatan yang baik. Berdasarkan metode pemrosesan ini, tingkat penentuan posisi telah ditingkatkan sampai batas tertentu.
(3) Metode perbaikan kedua Berdasarkan metode di atas, dilakukan uji pemrosesan posisi ketiga, dan metode pemberian makan diubah menjadi pemberian meja.
1) Hasil deteksi tiga koordinat. Nilai posisi maksimum adalah 0.0269mm, dan kebulatan pitch dari 12 lubang adalah 0,0106mm (lihat Tabel 5).
Tabel 5 Gambar data deteksi tiga koordinat ketiga
2) Penyortiran data. Data konversi deteksi tiga koordinat ketiga ditunjukkan pada Tabel 6.
Tabel 6: Data konversi deteksi tiga koordinat ketiga [Satuan: (derajat )] Gambar
3) Analisis data. Kebulatan nada lubang lebih baik. Metode pemrosesan ini secara signifikan memperbaiki posisi lubang tie rod.
2.2 Penelitian pengolahan lubang yang sulit
Bahan impeller turbin tahap keempat adalah 21501-5 (kelas pabrik), yang memiliki kandungan Cr dan Ni yang tinggi, kinerja pemotongan material yang buruk, dan rasio panjang dan diameter lubang tie rod melebihi 5 kali lipat diameternya, membuat proses membosankan menjadi sulit.
Pengujian ini didasarkan pada blok uji bahan impeller yang homogen, dan mesin bor dan penggilingan yang sama digunakan sebagai peralatannya.
1) Bilah alat membosankan modular Walter. Saat menggunakan alat bor konvensional untuk memproses lubang dengan rasio aspek besar, pola getaran permukaan terlihat jelas dan pemrosesannya tidak ideal. Parameter pemotongan ditunjukkan pada Tabel 7.
Tabel 7 Parameter pemotongan 1
gambar
2) Pilih bilah alat membosankan anti-getaran redaman. Parameter pemotongan ditunjukkan pada Tabel 8. Sisipan Kyocera cepat aus saat digunakan, jadi kami menggunakan kombinasi bilah alat bor peredam getaran anti-getaran + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (atau Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125) untuk memproses lubang yang dalam. Perbandingan kualitas pengolahannya bagus. Perbandingan kualitas permukaan ditunjukkan pada Gambar 6 dan 7.
Tabel 8 Parameter pemotongan 2
gambar
gambar
Gambar 6: Kualitas permukaan buruk
gambar
Gambar 7: Kualitas permukaan lebih baik
#03
gambar
Penerapan teknologi pemesinan lubang tie rod presisi tinggi pada impeller turbin
gambar
3.1 Rencana penjepitan
Impeler mengadopsi metode pelat pemasangan besi siku dan dijepit secara vertikal. Sebelum menjepit, pastikan permukaan vertikal besi siku tegak lurus terhadap sumbu Z alat mesin. Menghitung dan menentukan posisi blok bantalan berdasarkan tinggi blok berbentuk V dan dimensi keseluruhan impeller. Semua posisi yang bersentuhan dengan benda kerja dilindungi oleh besi berlapis tembaga (lihat Gambar 8).
gambar
Gambar 8 Metode penjepitan impeler turbin
Setelah penjepitan, sejajarkan posisi pelat penekan impeler pada 4 titik sisi kiri dan kanan permukaan ujung, dengan error Kurang dari atau sama dengan 0.01mm.
3.2 Rute pemrosesan
Cara pengolahan lubang tie rod impeller turbin adalah pengeboran lubang bawah → pengeboran kasar → pengeboran halus. Pertama, metode penyelarasan tradisional digunakan untuk menyelesaikan pemrosesan dan semi-finishing lubang tie rod. Kedua, gunakan indikator dial tuas dan sumbu X dan sumbu Y pada peralatan mesin untuk mengukur data panjang masing-masing A, B, C, dan D (lihat Gambar 9). Gunakan mikrometer diameter dalam untuk mengukur dua diameter lubang D1 (φ42.3mm) dan D2 (φ42.3mm). 4mm).
gambar
Gambar 9 Data kompensasi koordinat
Offset sumbu X adalah [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2, dan offset sumbu Y adalah [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
Data pada Gambar 9 adalah data yang diukur selama pemrosesan sebenarnya. /2= 0.025 (mm), yaitu posisi nol sumbu X peralatan mesin disesuaikan sebesar 0.025mm ke arah positif. Sumbu Y: 321,25 ‒ (42,4/2)=300,05 (mm), 321,33 ‒ (42,3/2)=300,18 (mm), offset sumbu Y (300,18 ‒ 300,05) / {{ 24}}.065 (mm), yaitu perkakas mesin Y Posisi sumbu nol diatur 0,065 mm ke arah negatif.
Akhirnya melalui perhitungan di atas disimpulkan bahwa pusat lingkaran benda kerja X diatur sebesar {{0}}.025mm ke arah positif dan Y ke arah negatif sebesar 0.065mm. Lakukan pemesinan finishing sebanyak 12 lubang dengan pusat lingkaran yang baru diperoleh.
3.3 Efek aplikasi
Untuk impeler dengan lubang batang pengikat yang dikerjakan melalui proses ini, setelah ujung muka gigi self-centering mesh, lubang batang pengikat dari impeler dua tahap yang berdekatan memiliki koaksialitas yang tinggi, batang pengikat dapat dimasukkan dengan bebas, dan turbin gas rotor berhasil dirakit.
#04
gambar
Kesimpulan
gambar
Penelitian tentang teknologi pemrosesan lubang tie rod presisi tinggi untuk impeler turbin gas memberikan jaminan untuk perakitan rotor turbin gas. Pada saat yang sama, proses ini dapat digunakan secara luas dalam pemrosesan berbagai jenis lubang susunan aksial, yang secara efektif dapat meningkatkan kualitas pemrosesan suku cadang dan meningkatkan akurasi perakitan produk.
