一种汽轮机叶片钎焊变形控制方法及钎焊专用夹具装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种汽轮机叶片钎焊变形控制方法，其能有效降低汽轮机末级大叶片进汽边司太立合金片的钎焊变形量。其特征在于：检测试验用叶片在钎焊前、钎焊后叶片钎焊区域与叶片设计理论模型相比较的钎焊变形量及变形趋势，得到试验叶片钎焊的主要变形区域和钎焊变形方向，在对与试验用叶片同规格的产品叶片进行司太立合金片钎焊时，使用钎焊专用夹具对产品叶片对应试验叶片的主要变形区域施加与钎焊变形方向相反的过变形应力。钎焊专用夹具，其包括机床导轨连接座和若干组夹头机构，若干组夹头机构安装于所述机床导轨连接座上，并且若干组夹头机构沿叶片司太立合金片的钎焊区域的长度方向均匀布置。
【专利说明】一种汽轮机叶片钎焊变形控制方法及钎焊专用夹具装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及大型汽轮机末级叶片的焊接变形控制领域，尤其是涉及汽轮机末级叶片的司太立合金片防水蚀钎焊变形控制领域，具体为一种汽轮机大叶片钎焊变形控制方法及钎焊专用夹具装置。
【背景技术】
[0002]大型汽轮机末级叶片进汽边因运转过程中经受湿蒸汽及其凝结的水滴冲刷作用而腐蚀，而在叶片进汽边钎焊司太立合金片是目前最为有效的防水蚀措施，为各大汽轮机设计厂所采用。但是，汽轮机末级叶片的进汽边防水蚀钎焊因焊接热效应的影响会产生变形，因此直接影响到叶片的尺寸精度及叶片尺寸校正量，而如果进行焊接校正则会引起钎焊缺陷和残余应力等不稳定因素。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供了一种汽轮机叶片钎焊变形控制方法，其能有效降低汽轮机末级大叶片进汽边司太立合金片的钎焊变形量；为此，本发明还提供了一种汽轮机叶片进汽边司太立合金片钎焊专用夹具装置。
[0004]一种汽轮机叶片钎焊变形控制方法，其特征在于:首先按照常规工艺在试验用叶片的进汽边钎焊司太立合金片，然后检测所述试验用叶片在钎焊前、钎焊后叶片钎焊区域与叶片设计理论模型相比较的钎焊变形量及变形趋势，分析所述钎焊变形量及变形趋势、得到试验叶片钎焊的主要变形区域和钎焊变形方向，根据得到的试验叶片钎焊的主要变形区域和钎焊变形方向、在对与所述试验用叶片同规格的产品叶片进行司太立合金片钎焊时，使用钎焊专用夹具对所述产品叶片对应所述试验叶片的主要变形区域施加与钎焊变形方向相反的过变形应力，从而达到控制叶片钎焊变形的目的。
[0005]其进一步特征在于:
所述钎焊专用夹具对所述产品叶片对应所述试验叶片的主要变形区域施加与钎焊变形方向相反的过变形应力的具体操作为，所述产品叶片装夹时，所述钎焊专用夹具的内弧支撑装置先与所述产品叶片的内弧型面间预留0.5mm?4_间隙，然后所述钎焊专用夹具的背弧压紧装置再下压紧所述产品叶片的背弧型面、直至所述产品叶片的内弧型面与所述钎焊专用夹具的内弧支撑装置贴紧；
所述试验叶片钎焊的主要变形区域及变形方向包括叶片出汽边由内弧向弧的扭转变形，以及叶顶处截面的整体由内弧向背弧倾侧。
[0006]所述钎焊专用夹具，其特征在于:其包括机床导轨连接座和若干组夹头机构，所述若干组夹头机构安装于所述机床导轨连接座上，并且所述若干组夹头机构沿叶片司太立合金片的钎焊区域的长度方向均匀布置，相邻两组所述夹头机构之间的距离为IOcm?20cm，所述机床导轨连接座安装于机床导轨上并能沿所述机床导轨平移，所述机床导轨连接座与所述机床导轨之间通过机床导轨锁紧螺钉锁紧。[0007]其进一步特征在于:
所述夹头机构包括内弧支撑装置和背弧压紧装置，所述内弧支撑装置安装于所述机床导轨连接座上，所述背弧压紧装置通过支撑固定装置安装于所述机床导轨连接座上，并且所述背弧压紧装置位于所述内弧支撑装置上方，待焊接叶片位于所述内弧支撑装置、背弧压紧装置之间的区域内，并由所述内弧支撑装置、背弧压紧装置配合压紧，同时给予所述待焊接叶片以过变形应力；
所述内弧支撑装置包括内弧支撑圆柱和调节支座，所述调节支座安装于所述机床导轨连接座上，所述内弧支撑圆柱可上下移动地安装于所述调节支座内；
所述调节支座开有竖向的容纳槽，所述内弧支撑圆柱安装于所述容纳槽内、并由所述调节支座上的锁紧螺钉锁紧定位；
所述调节支座开有径向的螺纹通孔，所述螺纹通孔与所述容纳槽联通，所述锁紧螺钉前端穿过所述螺纹通孔后顶紧所述容纳槽内的所述内弧支撑圆柱，所述锁紧螺钉后端安装有调节手柄；
所述背弧压紧装置包括背弧压紧块和背弧压紧螺杆，所述背弧压紧块安装于所述支撑固定装置，所述支撑固定装置安装于所述机床连接座上，所述背弧压紧螺杆可移动地竖向垂直安装于所述背弧压紧块上，所述背弧压紧螺杆的下端安装有压紧头；
所述背弧压紧块开有水平的滑动槽，所述背弧压紧螺杆竖向穿过所述滑动槽后通过锁紧螺母定位锁紧于所述背弧压紧块上，所述背弧压紧螺杆可以沿着所述滑动槽水平滑移；所述内弧支撑圆柱的支撑端面、背弧压紧螺杆的压竖头的压紧端面均安装有支撑滚
珠;
所述机床导轨连接座上、位于所述钎焊区域靠近叶片叶根侧的外侧安装有叶片支撑装置。
[0008]本发明汽轮机叶片钎焊变形控制方法的有益效果在于:其对试验用叶片钎焊前、后与叶片设计理论模型相比较的钎焊变形量分析，根据分析结果、在对与试验用叶片同规格的产品叶片进行钎焊时使用钎焊专用夹具对产品叶片对应试验叶片的主要变形区域施加与钎焊变形方向相反的过变形应力，从而达到控制叶片钎焊变形的目的，其能够有效控制叶片钎焊变形；产品叶片钎焊时，产品叶片的装夹简单、夹紧定位可靠，对产品叶片钎焊区域加载过变形应力的操作也简单可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为采用本发明钎焊专用夹具装夹汽轮机叶片的结构示意图；
图2为图1的A-A向放大结构示意图；
图3为实施例中试验叶片钎焊变形监测档位示意图；
图4为实施例中试验叶片钎焊变形测试点选取示意图。
【具体实施方式】
[0010]实施例:
下面结合附图，具体描述一下本发明汽轮机叶片钎焊变形控制的方法:
首先按照常规工艺在试验用叶片的进汽边钎焊司太立合金片，然后采用三坐标检测设备检测分别试验用叶片在钎焊前、钎焊后叶片钎焊区域与叶片设计理论模型相比较的钎焊变形量及变形趋势，试验叶片钎焊后变形测试结果见表1，期中每档的第11点?15点变形值最大且为负(由内弧往背)，I点?5点处的变形相对较小且主要为正(由背弧往内)，而9、
11、12档位，变形量为负值，分析得到试验叶片钎焊的主要变形区域及变形方向为叶片出汽边由内弧向背弧的扭转变形，以及叶顶处截面的整体由内弧向背弧倾侧，然后根据得到的试验叶片钎焊变形分析结果、在对与试验用叶片同规格的产品叶片进行司太立合金片钎焊时，使用钎焊专用夹具夹紧产品叶片、同时钎焊夹具对产品叶片对应试验叶片的主要变形区域施加与钎焊变形方向相反的过变形应力，从而达到控制叶片钎焊变形的目的。在钎焊专用夹具对产品叶片对应试验叶片的主要变形区域施加与钎焊变形方向相反的过变形应力的具体操作为，产品叶片装夹时，钎焊专用夹具的内弧支撑装置先与产品叶片的内弧型面间预留0.5mm?4mm间隙，然后钎焊专用夹具的背弧压紧装置再下压紧产品叶片的背弧型面、直至产品叶片的内弧型面与钎焊专用夹具的内弧支撑装置贴紧。采用上述方法后，检测产品叶片的钎焊变形情况见表2，由表2中可以看出整个叶片的最大变形量约0.65_，相比表I的最大变形量2.5下降约74%，效果明显。
[0011]钎焊专用夹具，其包括机床导轨连接座I和若干组夹头机构2，本实施例中夹头机构2设置有三组，见图1和图2，三组夹头机构2安装于机床导轨连接座I上，并且三组夹头机构2沿叶片司太立合金片的钎焊区域的长度方向均匀布置，相邻两组夹头机构2之间的距离为IOcm?20cm，机床导轨连接座I安装于机床导轨3上并能沿机床导轨3平移，机床导轨连接座I与机床导轨3之间通过机床导轨锁紧螺钉4锁紧；图1和图2中，19为司太立合金片钎焊区域。
[0012]夹头机构包括内弧支撑装置和背弧压紧装置，内弧支撑装置安装于机床导轨连接座I上，背弧压紧装置通过支撑固定装置5安装于机床导轨连接座I上，并且背弧压紧装置位于内弧支撑装置上方，待焊接叶片6位于内弧支撑装置、背弧压紧装置之间的区域内，并由内弧支撑装置、背弧压紧装置配合压紧，同时给予待焊接叶片6以过变形应力；支撑固定装置5可以根据不同叶片的厚度进行调节。
[0013]内弧支撑装置包括内弧支撑圆柱7和调节支座8，调节支座8安装于机床导轨连接座I上，内弧支撑圆柱7可上下移动地安装于调节支座8内；调节支座8开有竖向的容纳槽9，内弧支撑圆柱7安装于容纳槽9内、并由调节支座8上的锁紧螺钉10锁紧定位；调节支座8开有径向的螺纹通孔，螺纹通孔与容纳槽9联通，锁紧螺钉10前端穿过螺纹通孔后顶紧容纳槽9内的内弧支撑圆柱7，锁紧螺钉10后端安装有调节手柄11 ；
背弧压紧装置包括背弧压紧块12和背弧压紧螺杆13，背弧压紧块12安装于支撑固定装置5，支撑固定装置5安装于机床连接座I上，背弧压紧螺杆13可移动地竖向垂直安装于背弧压紧块12上，背弧压紧螺杆13的下端安装有压紧头14 ;背弧压紧块12开有水平的滑动槽15，背弧压紧螺杆13竖向穿过滑动槽后15通过锁紧螺母16定位锁紧于背弧压紧块12上，背弧压紧螺杆13可以沿着滑动槽15水平滑移；内弧支撑圆柱7的支撑端面、背弧压紧螺杆13的压紧头14的压紧端面均安装有支撑滚珠16 ；
钎焊区域靠近叶片叶根17 —侧的机床导轨连接座I上安装有叶片支撑装置18。
[0014]装夹时，先安装内弧支撑圆柱，并调节支撑圆柱的高度，使得滚珠距离钎焊叶片内弧型面约0.5-4mm的间隙，然后再安装叶片，再安装背弧压紧装置，拧紧锁紧螺母16使得叶片内弧型面紧贴下支撑圆柱夹具的滚珠。
[0015]表 1:
【权利要求】
1.一种汽轮机叶片钎焊变形控制方法，其特征在于:首先按照常规工艺在试验用叶片的进汽边钎焊司太立合金片，然后检测所述试验用叶片在钎焊前、钎焊后叶片钎焊区域与叶片设计理论模型相比较的钎焊变形量及变形趋势，分析所述钎焊变形量及变形趋势、得到试验叶片钎焊的主要变形区域和钎焊变形方向，根据得到的试验叶片钎焊的主要变形区域和钎焊变形方向、在对与所述试验用叶片同规格的产品叶片进行司太立合金片钎焊时，使用钎焊专用夹具对所述产品叶片对应所述试验叶片的主要变形区域施加与钎焊变形方向相反的过变形应力，从而达到控制叶片钎焊变形的目的。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机叶片钎焊变形控制方法，其特征在于:所述钎焊专用夹具对所述产品叶片对应所述试验叶片的主要变形区域施加与钎焊变形方向相反的过变形应力的具体操作为，所述产品叶片装夹时，所述钎焊专用夹具的内弧支撑装置先与所述产品叶片的内弧型面间预留0.5mm~4mm间隙，然后所述钎焊专用夹具的背弧压紧装置再下压紧所述产品叶片的背弧型面、直至所述产品叶片的内弧型面与所述钎焊专用夹具的内弧支撑装置贴紧。
3.根据权利要求1所述的一种汽轮机叶片钎焊变形控制方法，其特征在于:所述试验叶片钎焊的主要变形区域及变形方向包括叶片出汽边由内弧向弧的扭转变形，以及叶顶处截面的整体由内弧向背弧倾侧。
4.权利要求2所述的钎焊专用夹具，其特征在于:其包括机床导轨连接座和若干组夹头机构，所述若干组夹头机构安装于所述机床导轨连接座上，并且所述若干组夹头机构沿叶片司太立合金片的钎焊区域的长度方向均匀布置，相邻两组所述夹头机构之间的距离为IOcm~20cm，所述机床导轨连接座安装于机床导轨上并能沿所述机床导轨平移，所述机床导轨连接座与所述机床导轨之间通过机床导轨锁紧螺钉锁紧。
5.根据权利要求4所述的钎焊专用夹具，其特征在于:所述夹头机构包括内弧支撑装置和背弧压紧装置，所述内弧支撑装置安装于所述机床导轨连接座上，所述背弧压紧装置通过支撑固定装置安装于所述机床导轨连接座上，并且所述背弧压紧装置位于所述内弧支撑装置上方，待焊接叶片位于所述内弧支撑装置、背弧压紧装置之间的区域内，并由所述内弧支撑装置、背弧压紧装置配合压紧，同时给予所述待焊接叶片以过变形应力。`
6.根据权利要求5所述的钎焊专用夹具，其特征在于:所述内弧支撑装置包括内弧支撑圆柱和调节支座，所述调节支座安装于所述机床导轨连接座上，所述内弧支撑圆柱可上下移动地安装于所述调节支座内。
7.根据权利要求6所述的钎焊专用夹具，其特征在于:所述调节支座开有竖向的容纳槽，所述内弧支撑圆柱安装于所述容纳槽内、并由所述调节支座上的锁紧螺钉锁紧定位；所述调节支座开有径向的螺纹通孔，所述螺纹通孔与所述容纳槽联通，所述锁紧螺钉前端穿过所述螺纹通孔后顶紧所述容纳槽内的所述内弧支撑圆柱，所述锁紧螺钉后端安装有调节手柄。
8.根据权利要求7所述的钎焊专用夹具，其特征在于:所述背弧压紧装置包括背弧压紧块和背弧压紧螺杆，所述背弧压紧块安装于所述支撑固定装置，所述支撑固定装置安装于所述机床连接座上，所述背弧压紧螺杆可移动地竖向垂直安装于所述背弧压紧块上，所述背弧压紧螺杆的下端安装有压紧头；所述背弧压紧块开有水平的滑动槽，所述背弧压紧螺杆竖向穿过所述滑动槽后通过锁紧螺母定位锁紧于所述背弧压紧块上，所述背弧压紧螺杆可以沿着所述滑动槽水平滑移。
9.根据权利要求8所述的钎焊专用夹具，其特征在于:所述内弧支撑圆柱的支撑端面、背弧压紧螺杆的压竖头的压紧端面均安装有支撑滚珠。
10.根据权利要求9所述的钎焊专用夹具，其特征在于:所述机床导轨连接座上、位于所述钎焊区域靠近叶片叶根侧的外侧安装有叶片支撑装置。
【文档编号】B23K3/08GK103752983SQ201310680231
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月15日 优先权日:2013年12月15日
【发明者】王烜烽, 曹小丽, 毛志刚, 汤先辉, 魏立峰 申请人:无锡透平叶片有限公司