蒸燃聯(lián)合循環(huán)機(jī)組主汽閥、中壓再熱閥的加工研究

1、立項(xiàng)背景

　　GE公司產(chǎn)品GHQ01是蒸燃聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，其中GHQ01.301/306Z主汽閥、中壓再熱閥是首次國產(chǎn)化制造。該部套圖紙的技術(shù)要求和規(guī)范同我公司要求不同，尤其材料特殊，更是首次遇到。要順利地加工出該零件，并滿足圖樣的要求，需要解決工藝總體方案、特殊刀具試驗(yàn)加工及采用合理的工藝加工參數(shù)，所以，申請立項(xiàng)進(jìn)行了加工試驗(yàn)研究。

2、研制的內(nèi)容

　　GHQ01產(chǎn)品中的主汽閥桿和調(diào)節(jié)閥桿、汽封套筒等工件，采用的材料就是高溫合金GH901，是典型的難加工材料。

2.1、GH901的化學(xué)成分(見表1)

　　GH901是以Fe-43Ni-12Cr為基體，加入鈦、鋁及鉬等強(qiáng)化元素的奧氏體型時效硬化合金，該合金在650℃以下具有較高的屈服強(qiáng)度和持久強(qiáng)度，760℃以下抗氧化性良好，長期使用組織穩(wěn)定。

表1 CH901化學(xué)成分

2.2、GH901的力學(xué)特性

　　常溫下，經(jīng)過毛坯性能熱處理之后，Rm≥1035N/mm2，硬度HB302-388。

　　參數(shù)引自B/HJ813-2006《GH901合金型材毛坯技術(shù)條件》。

2.3、GH901的加工特性

　　(1)塑性好、韌性大，加工韌性強(qiáng)，高溫強(qiáng)度高，切削大，切削溫度高。刀具的刀尖邊界磨損極其嚴(yán)重，副后刀面的溝紋磨損也極易發(fā)生。

　　(2)強(qiáng)化元素含量高，在合金中形成大量研磨性很強(qiáng)的金屬碳化物、金屬間化合物等硬質(zhì)點(diǎn)，對刀具有強(qiáng)烈的擦傷作用。

　　(3)切屑與前刀面粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，極易產(chǎn)生積屑瘤，從而降低加工表面質(zhì)量和刀具的切削性能，而且容易造成刀具表面脫落。

　　(4)導(dǎo)熱性差，導(dǎo)熱系數(shù)約為45鋼的1/2～1/5，故切削溫度高，切削刃在高溫下磨損嚴(yán)重，甚至喪失切削性能。

　　(5)切屑不易卷曲和折斷，容易發(fā)生纏繞工件和刀具，從而引起打刀。尤其是對封閉及半封閉容屑的孔加工、切斷等，容易造成切屑堵塞，從而降低加工表面質(zhì)量和產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象。

2.4、工件的加工難點(diǎn)

　　汽封套筒：內(nèi)孔的鉆、鏜加工比較困難，包括鉆頭的材料選擇、合適的直徑都很關(guān)鍵。另外，要提供內(nèi)孔鏜桿，連續(xù)鏜孔的難度較大。

　　主汽、調(diào)節(jié)閥桿：連續(xù)車削外圓，保證良好的表面光潔度和直線度，防止變形量過大是最大的難點(diǎn)。

3、創(chuàng)新點(diǎn)

　　由于材質(zhì)GH901的特殊性質(zhì)，滲氮厚度很淺，氮化后不允許去除金屬。套筒、閥桿均改變了我公司以往多年的成型工藝加工模式，去掉了在氮化之后的精磨工序，同時還要保證圖樣的技術(shù)要求。

4、工藝試驗(yàn)的技術(shù)方案

　　汽封套筒的要求如圖1。

　　工藝流程如圖2。

　　主要難度在固溶處理之后的粗車，工藝要求如下：粗車外圓、端面、總長，每面留3mm余量，內(nèi)孔車至Ф70。

　　切削參數(shù)：

　　單面余量>4mm時：f=0.1mm/r，ap<0.5mm，v=0.642m/s;

　　0.5mm<單面余量<4mm時：f=0.1mm/r，ap<0.2mm，v=0.642m/s;

　　單面余量<0.50mm時：f=0.1mm/r，ap<0.10mm，v=0.642m/s。

　　由于材料很難加工，我們選擇了鋁高速鋼鉆頭：Ф55接長鉆2501-828，Ф70接長鉆2501-789。

　　結(jié)構(gòu)如圖3。

　　采用鋁高速鋼鉆頭加工比其它材料的鉆頭加工順暢，保證了該產(chǎn)品順利加工。

　　外圓磨削加工參數(shù)：

　　v砂輪=35m/s，ap=0.01～0.05mm，v工件=0.333～0.667m/s。

　　主汽、調(diào)節(jié)閥桿的要求如圖4。

　　工藝流程如圖5。

　　嚴(yán)格控制該工件車削加工，包括嚴(yán)格控制車削參數(shù)、變形量等。粗車：按照P1H-AL-0900中4.1.1.3條檢查，檢查閥桿的偏心并作記錄。以端面為基準(zhǔn)，每英寸最大的偏心在0.10mmTIR以內(nèi)。過度的偏心必須通過加工校正。精車：按照P1H-AL-0900中4.1.1.11條檢查，閥桿最大的偏心每英尺不允許超過0.0508mmTIR。

　　切削參數(shù)：

　　單面余量>0.5mm時：f=0.1mm/r，ap<0.20mm，v=0.642m/s

　　0.5mm>單面余量>0.2mm時：f=0.1mm/r，ap<0.10mm，v=0.642m/s

　　單面余量<0.2mm時：f=0.1mm/r，ap<0.05mm，v=0.642m/s

　　滲氮前磨削參數(shù)：

　　v砂輪=35m/s，ap=0.01～0.05mm，v工件=0.333～0.667m/s。

　　在每道工序之后，將工件保持垂直懸掛在存放架上。在工件的轉(zhuǎn)運(yùn)和在不同廠房之間運(yùn)輸時，采用了轉(zhuǎn)運(yùn)器具。這些手段可以有效地避免工件產(chǎn)生不必要的變形。

　　經(jīng)過試驗(yàn)加工，完全滿足了圖樣的技術(shù)要求，證明該工藝方案是成功的。

5、經(jīng)濟(jì)效益

　　采用了簡單實(shí)用的設(shè)備和工具，加工出難加工高

　　溫合金材料GH901閥桿和套筒，保證了工件的精度要求。接長鉆采用價格低廉的國產(chǎn)鋁高速鋼材料W6Mo5Cr4V2Al，車刀采用國產(chǎn)牌號YG8/YG813，既提高了切削效率又降低了成本，效益顯著。為了提高套筒的鏜孔效率，我們計(jì)劃將來推廣采用深孔鏜鉸工具模式，用浮動鏜刀頭加工內(nèi)孔，加工效率可能進(jìn)一步提高。