陳金勇 劉東明 孫新志 張 建 王士君 呂向東 / 山東電力設(shè)備廠

摘要 : 介紹了風(fēng)機(jī)葉輪前盤冷壓成型制作工藝方法，應(yīng)用該方法制作的風(fēng)機(jī)葉輪能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，能夠保證安裝配合的要求，并節(jié)省了能源，減少了環(huán)境污染，縮短了生產(chǎn)周期。
關(guān)鍵詞 ： 離心式通風(fēng)機(jī)；葉輪 前盤；冷壓成型
中圖分類號： TH432 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號： 1006-8155（2007）04-0040-02
Technology of Pressure and Molding for Front Disc of Centrifugal Fans
Abstract: The paper introduces the technology method of pressure and molding for disc of fan impeller. The fan impeller manufactured by this method can meet design requirements and quality standards. It can ensure the requirements of installation and mounting, save energy, cut down environmental pollution and shorten manufacturing cycle.
Key words: centrifugal fan; impeller; front disc; pressure molding

0 引言

　　我廠是電站風(fēng)機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家，所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的6-30型離心式通風(fēng)機(jī)葉輪前盤為弧、錐組合結(jié)構(gòu)（圖1）。為保證前盤與葉片結(jié)合面的緊密度以及與集流器出口的配合尺寸，對葉輪前盤圓弧型線有嚴(yán)格要求，同時(shí)對前盤進(jìn)口直徑也有嚴(yán)格的要求。以往，我廠對該結(jié)構(gòu)前盤采用整體熱壓成型工藝，為了降低此類前盤的制造成本，提高其生產(chǎn)效率及質(zhì)量，減少環(huán)境污染，采用了冷壓成型工藝。通過一段時(shí)間的使用，發(fā)現(xiàn)此種方法較為適用，不但降低了制造成本，減少環(huán)境污染，還提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 冷壓成型方案

1.1 成型工藝分析（以圖1為例）

　�。�1）首先，按前盤中性層母線展開長以及進(jìn)、出口直徑設(shè)計(jì)壓型毛坯的主體錐。主體錐兩端的內(nèi)徑尺寸分別為前盤的進(jìn)、出口直徑尺寸減去3mm。主體錐中性層的母線長為前盤型線中性層母線展開長。壓型毛坯則為沿主體錐母線方向各向兩端延長5mm余量的錐體。前盤成型后進(jìn)口高度以及出口外圓都有5mm的機(jī)加工余量。

　�。�2）利用模具將錐體毛坯各截面圓壓制到前盤型線對應(yīng)位置上，在壓制的同時(shí)模具對各截面圓進(jìn)行了整型。

1.2 模具分析

　　由于錐體毛坯的兩端直徑分別按前盤進(jìn)、出口直徑尺寸預(yù)留了一定撐展量，錐體中性層母線與前盤中性層母線展開長相同。所以該件成型后，只是將錐體相應(yīng)的截面圓壓制到前盤型線的對應(yīng)位置上，因此在前盤各截面圓上不會產(chǎn)生反彈，但在前盤高度方向上會產(chǎn)生一定的回彈量，因此模具型線 R和錐面角度需留一定的回彈量。16Mn材料的前盤R模＝R/(1+3.66×10-3×R/t) 、β模 ＝β－0.414 R/t其中：R模為與圖1中R對應(yīng)的上、下模之間的型線；t為前盤材料的厚度；β模為與圖1中β對應(yīng)的角度。

　　另外，為了便于前盤壓型后的出模以及壓型過程中的受力均勻，在下模的前盤進(jìn)口與毛坯小端之間設(shè)計(jì)一段導(dǎo)向段，上端直徑為毛坯小端直徑，大端為前盤的進(jìn)口加5mm高度加工余量直徑尺寸。為限制前盤壓制過程中，毛坯沿受力方向移動，因此在下模上按前盤出口尺寸處設(shè)計(jì)了止口臺階。為便于前盤壓型后順利出模，在下模外沿設(shè)計(jì)一段50×50缺口，用于前盤壓型后鍬出前盤（見圖2）。

2 制作工藝

2.1 模具制造

　　依據(jù)葉輪前盤的具體尺寸和模具分析的原則設(shè)計(jì)模具，利用 CAD繪圖軟件繪制上、下模圖紙及車加工用樣板。按圖鑄造上、下模毛坯（需加工處單邊留5mm加工余量），在立式車床加工上、下模（加工時(shí)先將進(jìn)口和止口臺階加工至尺寸，然后按車加工樣板加工上、下模型線）。

2.2 前盤毛坯制作

　�。�1）首先將前盤型線中性層母線展開測量長度，依據(jù)其長度及前盤進(jìn)、出口直徑設(shè)計(jì)壓型毛坯的主體錐。主體錐兩端中性層直徑分別為前盤的進(jìn)、出口尺寸減去5mm。主體錐中性層的母線長等于前盤型線中性層母線長。壓型毛坯為沿主體錐母線方向向兩端分別延長5mm余量的正錐體。

　�。�2）將壓型毛坯展開放樣，數(shù)控下料，卷制錐體，接口處開坡口焊接。

　　（3）焊縫進(jìn)行超聲波探傷。

2.3 冷壓成型

　　將上/下模合模置于壓力機(jī)工作平臺上,濕簾生產(chǎn)廠家，上模與壓力機(jī)上工作臺聯(lián)結(jié)，下模用壓板固定在下工作臺上，在下模導(dǎo)向段上均勻涂上一層潤滑脂，然后將前盤毛坯套裝于下模，開動壓力機(jī)緩慢下壓，直至模具與工件完全貼合，然后拆卸。

2.4 探傷

　　成型面進(jìn)行表面探傷，焊縫進(jìn)行超聲波探傷。

2.5 組焊和校正

　　將壓制好的前盤組焊于葉輪，注意保證前盤進(jìn)口與后盤基準(zhǔn)線的同軸度。

2.6 車削加工

　以葉輪后盤的組焊基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)找正，車削加工葉輪外圓、內(nèi)孔及進(jìn)口高度，直至達(dá)到尺寸要求。

3 應(yīng)用效果分析

　　經(jīng)過使用發(fā)現(xiàn),廠房降溫水簾，冷壓成型工藝制作的外徑為 φ 1300、材料為16Mn、厚度8mm以下的前盤，組焊成葉輪后，完全能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)�？商岣咔氨P的制作效率。降低了壓型對環(huán)境的污染，節(jié)省了能源，完全具備推廣應(yīng)用的價(jià)值。

離心式鼓風(fēng)機(jī)葉輪裂紋補(bǔ)焊試驗(yàn)及應(yīng)用

張 璞 王 馳 / 陜西鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司

摘要： 介紹了低合金 高強(qiáng) 度鋼焊接葉輪裂紋補(bǔ)焊新方法，并對葉輪補(bǔ)焊后的性能和成分進(jìn)行了分析，對低合金 高強(qiáng) 度鋼焊接葉輪裂紋補(bǔ)焊提出了建議。
關(guān)鍵詞 ：離心式鼓風(fēng)機(jī) ；葉輪； 裂紋； 補(bǔ)焊
中圖分類號：TH442 　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B
文章編號：1006-8155（2007）03-0000-00
Test and Application of Impeller Crack Welding of Centrifugal Blower
Abstract: The new method of welding impeller crack with low alloy high intensity steel is introduced, and analyze the performance and elements of impeller after welding, the suggestion is put forward.
Key Words: Centrifugal blower； Impeller； Crack ；Weld

0 　引言

　　在冶金工業(yè)中，高爐鼓風(fēng)機(jī)為高爐輸送燃燒用空氣，其運(yùn)行情況直接影響高爐產(chǎn)量，是整個(gè)高爐的心臟。某鋼鐵公司高爐用風(fēng)機(jī)D1400由于運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生振動，造成轉(zhuǎn)子第三級葉輪口圈部位出現(xiàn)約40mm長的穿透性裂紋，從而造成風(fēng)機(jī)停機(jī)，使整個(gè)高爐停產(chǎn)。由于該轉(zhuǎn)子要求較高，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為5700r/min ；要求軸徑部位跳動小于0.01mm, 口圈部位跳動小于0.15mm （見圖1）；葉輪輪蓋、軸盤和葉片材料為低碳合金鋼15MnNiCrMoV ，組織為 淬火馬氏體、回火索氏體，輪蓋、軸盤和葉片分別經(jīng)過調(diào)質(zhì)、焊接和焊后消應(yīng)力處理，然后又進(jìn)行了加工、平衡和超轉(zhuǎn)試驗(yàn)。為了恢復(fù)生產(chǎn)，進(jìn)行了有關(guān)試驗(yàn)，對該葉輪進(jìn)行了補(bǔ)焊處理。

1 　焊接試驗(yàn)

1.1　 試驗(yàn)材料
　　 葉輪材料為15MnNiCrMoV，要求σb≥920MPa ，σs≥850MPa ，ψ≥35% ，δ≥12% ，HB270～320，材料成分見表1 。

表1 材料成分 %

C

Cr

Si

Mn

Mo

V

Ni

15MnNiCrMoV

0.14

0.78

0.29

0.9

0.45

0.055

1.5

680S 焊條熔敷金屬

0.12

30

1.20

1.70

0.30

0.25

9.0

　　由于葉輪焊接后需要進(jìn)行550℃高溫消應(yīng)力處理，之后進(jìn)行半精加工，然后再進(jìn)行消應(yīng)力處理。共需要進(jìn)行兩次高溫消應(yīng)力。由于要求轉(zhuǎn)子軸徑部位跳動小于0.01mm ，葉輪口圈部位跳動小于0.15mm ，特別是軸徑部位不能出現(xiàn)大的焊接變形，以免引起轉(zhuǎn)動過程中的振動和不平衡。葉輪補(bǔ)焊過程和消應(yīng)力處理后也不能出現(xiàn)大的變形，結(jié)合葉輪焊接工藝過程，并根據(jù)消應(yīng)力處理溫度和以往單個(gè)葉輪補(bǔ)焊經(jīng)驗(yàn)及焊后消應(yīng)力處理對變形影響的數(shù)據(jù)分析，擬對轉(zhuǎn)子補(bǔ)焊后的消應(yīng)力處理采用低溫消應(yīng)力。

　　葉輪原來焊接和補(bǔ)焊用低碳合金鋼焊條，經(jīng)焊后消應(yīng)力處理，焊縫金屬延伸率和斷面收縮率與母材接近�？紤]到葉輪口圈部位結(jié)構(gòu)應(yīng)力和工作應(yīng)力很大，而且補(bǔ)焊后消應(yīng)力處理采用低溫消應(yīng)力，決定采用 不銹鋼焊條做補(bǔ)焊試驗(yàn) 。通過仔細(xì)研究和比較后，決定采用焊縫金屬屈服強(qiáng)度大于640MPa ，抗拉強(qiáng)度大于770MPa ，延伸率為22%～25%的卡斯特林焊條680S（化學(xué)成分見表1）進(jìn)行焊接試驗(yàn)，母材用15MnNiCrMoV板材，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行坡口加工和焊接。

1.2 試驗(yàn)過程

　　將厚度為8mm的15MnNiCrMoV板材按要求加工單邊45坡口，鈍邊2mm, 進(jìn)爐預(yù)熱200℃，拼裝、點(diǎn)焊，拼裝間隙2mm，以保證單面焊雙面成型。打底焊用Φ3.2焊條，蓋面焊用Φ4焊條。 　　焊條：680S Φ3.2 Φ4； Φ3.2焊接電流：60～110A；Φ4焊接電流：90～150A 。
　　直流正接，層間溫度≤300℃，焊條烘干溫度：350℃×2h 。
　　焊接完成后清理焊縫，立即進(jìn)爐進(jìn)行焊后消應(yīng)力處理,豬場水簾。
　　消應(yīng)力規(guī)范：溫升≤100℃/h, 進(jìn)爐進(jìn)行400℃×2h 消應(yīng)力處理，爐冷。
　　探傷：著色探傷。
　　加工：加工拉伸試樣。
　　檢驗(yàn)：最后進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.3　 試驗(yàn)結(jié)果

　　對試樣進(jìn)行化學(xué)成分和接頭力學(xué)性能檢驗(yàn)，力學(xué)性能見表2。

表2 力學(xué)性能

σb /MPa

σs /MPa

HB

1

1068.2

1048 .8

306

2

1083.1

1073.1

308

3

1058.1

1050.6

306

平均值

1069.8

1057.5

306.8

　 由于焊接接頭在拉伸過程中變形存在不均勻性，屈服強(qiáng)度僅供參考，化學(xué)成分見表3 。

表3 化學(xué)成分 %

C

Cr

Si

Mn

Mo

Nb

Ni

0.087

27.91

1.315

0.732

鋒速達(dá)是水簾生產(chǎn)廠家|環(huán)�？照{(diào)生產(chǎn)廠家|屋頂風(fēng)機(jī)廠家|，鋒速達(dá)承接規(guī)劃：豬場降溫|車間降溫|廠房降溫|豬場通風(fēng)|車間通風(fēng)|廠房通風(fēng)|屋頂排風(fēng)機(jī)|屋頂排熱|廠房通風(fēng)降溫|車間通風(fēng)降溫|通風(fēng)換氣排熱降溫工程|屋頂風(fēng)機(jī)安裝|負(fù)壓風(fēng)機(jī)安裝|水簾安裝|環(huán)�？照{(diào)安裝|通風(fēng)設(shè)備安裝|通風(fēng)降溫設(shè)備|通風(fēng)系統(tǒng)安裝案例|通風(fēng)降溫系統(tǒng)|屋頂通風(fēng)機(jī)|屋頂排風(fēng)系統(tǒng)
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