制造用于渦輪機的大型曲面部件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制造大型曲面部件的方法，尤其是制造用于潤輪機的大型曲面部件的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 潤輪機，如燃氣輪機、蒸汽輪機、水輪機等，常常具有大型曲面部件，例如用于制造 燃燒室缸體和燃氣輪機缸體的不規(guī)則H維曲面部件。大型曲面部件的厚度通常在30mmW 上而曲率半徑通常超過1. 5m。由于送些曲面部件的尺寸較大，給加工、制造帶來了諸多不 便，無法采用與小型部件相同的加工、制造方法來進行加工和制造。現(xiàn)有大型曲面部件的加 工工藝是先將數(shù)個鋼板分別彎曲成特定形狀的部件，再將送些部件通過人工焊接成一個較 大的整體，最后進行熱處理并調(diào)整其幾何形狀。送種加工工藝耗費大量的工時且在很大程 度上依賴于操作者的經(jīng)驗。此外，由于在焊接過程中可能產(chǎn)生較大的幾何形變，為確保最終 的幾何尺寸必須預(yù)留較多的加工余量。因為需要對通常超過40mm厚的鋼板進行人工焊接， 所W缺陷和返工幾乎不可避免。為此，必須進行大量的非破壞性測試，W確保能夠發(fā)現(xiàn)缺陷 并通過返工來消除送些缺陷。
[0003] 中國發(fā)明專利申請CN101705899公開了一種制造用于水輪機的大型曲面環(huán)型部 件的鋼板模壓成型方法，其通過用球面和雙曲面來代替原來多段球面擬合的設(shè)計，進而將 化工容器中的模壓成型技術(shù)應(yīng)用于水輪機的制造中。送種方法雖然能夠明顯減少焊縫的數(shù) 量和后期的加工余量，但是成品的尺寸精度不高。此外，因其在常溫下通過冷壓成型擠壓而 成，故其最大成壓厚度較大（通常大于IOmm)。然而，如果用送種方法加工厚度超過40mm且 曲率半徑較大的部件時，容易產(chǎn)生開裂等缺陷。對于單件生產(chǎn)且對精度要求不高的產(chǎn)品，女口 水輪機，送種方法尚可接受。然而，對于燃氣輪機或蒸汽輪機等對精度要求較高且可批量生 產(chǎn)的產(chǎn)品則不適用送種方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種制造用于潤輪機的大型曲面部件的方法。送種方法 依次包括W下步驟：按照特定尺寸切割一塊金屬板并依據(jù)所述金屬板的物理特性選取水 壓機；將所述金屬板加熱到40(TC至120(TC;將所述金屬板放入壓模并使用所述水壓機W SMPa至20MPa的壓力保持2至10分鐘來將所述金屬板模壓成曲面部件。本發(fā)明可W顯著 地提高大型曲面部件的制造效率和質(zhì)量，并極大地簡化加工工藝，且能加工厚度超過40mm 的金屬板。本發(fā)明所加工的大型曲面部件可具有更小的最大成壓厚度和更大的曲率半徑。
[0005] 依據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述方法在將所述金屬板放入壓模并使用所述水壓機W SMPa至20MPa的壓力保持2至10分鐘來將所述金屬板模壓成曲面部件之后還包括步驟： 去除氧化皮并對所述曲面部件的內(nèi)部進行超聲波無損探傷。超聲波無損探傷有利于及時發(fā) 現(xiàn)曲面部件內(nèi)部的缺陷。
[0006] 依據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述方法在去除氧化皮并對所述曲面部件的內(nèi)部進行超 聲波無損探傷之后還包括步驟；檢測所述曲面部件的尺寸。
[0007] 依據(jù)本發(fā)明的再一方面，將所述金屬板加熱到40(TC至120(TC的步驟依次包括步 驟；將所述金屬板迅速升溫到30(TC至45(TC;W不高于20(TC每小時的速率將所述金屬板 加熱到45(TC至120(TC。對金屬板進行預(yù)升溫能夠縮短加工時間，提高加工效率。
[0008] 依據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述方法在去除氧化皮并對所述曲面部件的內(nèi)部進行超 聲波無損探傷之后且在檢測所述曲面部件的尺寸之前還包括步驟：對所述金屬板進行最終 的機加工。
[0009] 依據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述金屬板為普通碳素鋼，且將所述金屬板加熱到80(TC 至 90(TC。
[0010] 依據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述金屬板為不鎊鋼，且將所述金屬板加熱到90(TC至 iiocrc。
[0011] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予W實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠 更明顯易懂，W下特舉較佳實施方式，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0012] 下面將通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更 清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中：
[0013] 圖1為依據(jù)本發(fā)明一種實施方式的制造用于潤輪機的大型曲面部件的方法的流 程圖；
[0014] 圖2為依據(jù)本發(fā)明另一實施方式的制造用于潤輪機的大型曲面部件的方法的流 程圖。
[0015] 其中，附圖標記如下：
[0016]

【具體實施方式】
[0017] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，W下舉實施例對本發(fā)明進一步詳 細說明。
[0018] 圖1的流程圖展示了本發(fā)明方法的一種實施方式，其涉及制造用于潤輪機的大型 曲面部件的方法，依次包括W下步驟：步驟Sl按照特定尺寸切割一塊金屬板并依據(jù)所述金 屬板的物理特性選取水壓機；步驟S2將所述金屬板加熱到40(TC至120(TC;步驟S3將所述 金屬板放入壓模并使用所述水壓機W5MPa至20MPa的壓力保持2至10分鐘來將所述金屬 板模壓成曲面部件。在選取水壓機時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，應(yīng)綜合考慮金屬板的厚度、 面積、重量等多種物理特性。為了保證大型曲面部件的幾何形狀，須根據(jù)H維模型制造壓 模，并對壓模的材料進行適當選擇，W確保其發(fā)生的形變能在壓力釋放后恢復(fù)。壓模的材料 可W為普通碳素鋼或為特殊模具鋼，并分為上摸和下模。所述金屬板可W借助水壓機旁放 置的一個爐子來加熱。送種布置特別有利于批量生產(chǎn)。一般來說，金屬板越厚、面積越大、 工件的總重量越重，則所選取的水壓機的壓力就越大，通常壓力為2000至2500噸，但也可 W高達8000噸。所用金屬板可W為普通碳素鋼或不鎊鋼，也可W為其它適合模壓的金屬材 料。在步驟S2完成后，應(yīng)迅速進行步驟S3,其中金屬板在步驟S3開始前的溫度下降不應(yīng)超 過20(TC。當所述金屬板為普通碳素鋼時，其溫度應(yīng)保持在65(TC至90(TC。
[0019] 在步驟S3之后，如果需要還可進行步驟S4,即去除氧化皮并對所述曲面部件的內(nèi) 部進行超聲波無損探傷。超聲波無損探傷有利于及時發(fā)現(xiàn)曲面部件內(nèi)部的缺陷。在步驟S4 之后，如果需要還可進行步驟S5,即檢測所述曲面部件的尺寸，W最終確認所述曲面部件的 尺寸是否符合要求。此外，如圖2所示的本發(fā)明實施方式所示，步驟S2還可W進一步依次 包括；步驟S21將所述金屬板迅速升溫到30(TC至45(TC;步驟S21W不高于20(TC每小時 的速率將所述金屬板加熱到45(TC至120(TC。在步驟S4之后和步驟S5之前還可W包括： 步驟S45對所述金屬板進行最終的機加工。對金屬板進行預(yù)升溫能夠縮短加工時間，提高 加工效率。在進行最終的機加工時無須對曲面部件的型面進行加工，而只需加工安裝接口， W保證曲面部件的連接部分符合要求。對金屬板進行加熱的最高溫度視材料的物理特性 而定。如果溫度過高則會造成金屬板局部融化或材料特性的變化，如果溫度過低則可能內(nèi) 部出現(xiàn)裂縫。通常，當所述金屬板為普通碳素鋼時，在所述步驟S2中將所述金屬板加熱到 80(TC至90(TC，而當所述金屬板為不鎊鋼時，在所述步驟S2中將所述金屬板加熱到90(TC 至iiocrc。
[0020] 本發(fā)明的方法由于能夠極大地減小曲面部件成品的厚度而降低了材料成本，且無 須大型的機加工和大量的人工焊接、彎曲和調(diào)整，進而又降低了加工成本。同時，由于簡化 了制造流程，從而縮短了交貨期。此外，本發(fā)明的方法還極大地提高了成品的質(zhì)量。
[0021] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種制造用于渦輪機的大型曲面部件的方法，依次包括以下步驟： 步驟S1:按照特定尺寸切割一塊金屬板并依據(jù)所述金屬板的物理特性選取水壓機； 步驟S2 :將所述金屬板加熱到400°C至1200°C; 步驟S3 :將所述金屬板放入壓模并使用所述水壓機以5MPa至20MPa的壓力保持2至 10分鐘來將所述金屬板模壓成曲面部件。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述步驟S3之后還包括： 步驟S4 :去除氧化皮并對所述曲面部件的內(nèi)部進行超聲波無損探傷。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述步驟S4之后還包括： 步驟S5 :檢測所述曲面部件的尺寸。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟S2依次包括： 步驟S21 :將所述金屬板迅速升溫到300°C至450°C; 步驟S21 :以不高于200°C每小時的速率將所述金屬板加熱到450°C至1200°C。5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述步驟S4之后和所述步驟S5之前還包括： 步驟S45 :對所述金屬板進行最終的機加工。6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中所述金屬板為普通碳素鋼，且在 所述步驟S2中：將所述金屬板加熱到800°C至900°C。7. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中所述金屬板為不銹鋼，且在所述 步驟S2中：將所述金屬板加熱到900°C至1KKTC。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造用于渦輪機的大型曲面部件的方法。這種方法依次包括以下步驟：按照特定尺寸切割一塊金屬板并依據(jù)所述金屬板的物理特性選取水壓機；將所述金屬板加熱到400℃至1200℃；將所述金屬板放入壓模并使用所述水壓機以5MPa至20MPa的壓力保持2至10分鐘來將所述金屬板模壓成曲面部件。本發(fā)明可以顯著地提高大型曲面部件的制造效率和質(zhì)量，并極大地簡化加工工藝。
【IPC分類】B21D11/20, B21D11/22
【公開號】CN105436272
【申請?zhí)枴緾N201410437072
【發(fā)明人】蔣喆, 梁湧, 湯禹成
【申請人】西門子（中國）有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年8月29日