汽轮机生产对刀具的新要求

目前国内的汽轮机行业,普遍面临着订单大量增加、产能严重不足的现象,生产加工效率需要不断提高,高效刀具的大量应用无疑为之提供了一条解决途径。上海汽轮机有限公司目前也在加大高效刀具的投入和推广,同时自身正在积极开发一些技术要求较高的刀具,以适应燃气轮机、超超临界以及核电设备加工的需要。

难加工材料

目前,为降低发电机组的热耗,汽轮机蒸汽压力和温度越来越高,如百万等级超超临界机组的蒸汽压力高达26MPa,温度提高到600℃；F级燃气轮机初温达1300℃,因而对零件材料的要求也更高了。由于高温合金具有优良的高温强度、热稳定性及抗热疲劳特殊性能。因此在汽轮机及燃气轮机中得到越来越多的广泛使用,这样一来靠原有的刀具进行切削加工就面临很多问题。

600MW超临界机组高中压叶片就是一种含铌(Nb)的新材料,加工难度较大,使用原有刀具加工出的铁屑为红颜色,温度十分高(此前对不含铌材料的加工铁屑为浅蓝色),而且刀片磨损十分厉害,原本一把刀具可完成一个叶片的加工,现在则需要更换4个刀刃。这样不仅加工成本较高,生产效率也难以提升,急需更新刀具材料,我们一直在寻找多家刀具供应商来试制,最终选择了伊斯卡重新压制的新材料的可转位刀片,目前效果不错。此外,600MW超临界机组阀杆的材料也有了更新,现在用的是GH901高温镍基合金材料,深孔加工也面临不少困难,选用了山特维克可乐满的深孔枪钻。

上海汽轮机有限公司早在1997年即进口了美国的环形齿铣刀,目前国内也有刀具供应商在做,但无法实现有螺旋槽、带前角,我们目前大量使用的也是零度前角零度螺旋角的,切削性能差,加工效率低。最近,我公司使用新购买的德国SAACKE机床制造出带螺旋角和前角的环形齿铣刀,加工效率可提高2~3倍。

精度要求高

汽轮机的生产加工难题不仅体现在高温难切削材料上,随着用户要求的不断提高,产品的精度等级也一再提升,在生产中也必须设法实现精度要求。

在我公司承接的的国家863计划的燃气轮机项目中,轮盘加工的精度要求很高,其材料为GH2674铁基高温合金,目前利用瓦尔特和伊斯卡的刀具基本实现了轮盘的车削,但轮盘铣削的精度要求还要更高,加工难度更大,其节距公差要求为±4μm,而这一精度要求目前国内刀具供应商都难以保证,我们准备从美国ALDEN公司进口。另外,公司也通过引进德国SAACKE机床和卓勒测量仪,自己攻关,目前自制的轮槽铣刀已能实现1~5μm的节距公差。

当然,一般情况下,精度保证主要靠设备,但在汽轮机加工中,尤其是转子的轮槽最后还是要靠刀具来实现。汽轮机加工不像汽车行业大批量生产,属于单件小批量,各种精度要求可能不尽相同,对于新的要求只能不断试验摸索,如供货周期较紧则只能利用现有刀具硬拼,时间充裕的话则充分利用各种途径,包括寻求供应商和自主研发。

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