厚壁铁素体球铁大型筒形铸件--叶片承缸椭圆矫正

作者：信息来源:模具 2008-6-9

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摘要: 阐述了厚壁铁素体球墨铸铁(QT400-15)大型筒形铸件--轴流风机叶片承缸精加工椭圆变形矫正的机理，介绍了不需进炉窑，现场用火焰局部加热，并相应施加一定外力，成功实现对椭圆矫正的工艺措施。椭圆。矫正文献标识码： A文章编号：1000-8365（1999）03-0024-01Correc...

摘要: 阐述了厚壁铁素体球墨铸铁(QT400-15)大型筒形铸件--轴流风机叶片承缸精加工椭圆变形矫正的机理，介绍了不需进炉窑，现场用火焰局部加热，并相应施加一定外力，成功实现对椭圆矫正的工艺措施。
关键词： 铁素体球墨铸铁件；椭圆；火焰加热；塑性变形；矫正
文献标识码： A　　文章编号：1000-8365（1999）03-0024-01

Correction on Elliptical Deformation of Blade Carrier-large-size, Thick Wall Ferrite Nodular Iron Cylinder Casting

CHEN Zhong-min
(Jilin Qiangou Oil Refinery, Songyuan 138008, China)

Abstract： Mechanism for correction of elliptical deformation of machined cast blade carrier for axial compressor,the large-size, thick-wall ferrite nodular (QT400-15) iron cylinder casting is described, and process measures for realizing the correction by means of in-situ partly flame-heating and applying a certain force without placing the casting into furnaces is introduced.
Key words: Ferrite nodular iron casting; Ellipsoid; Flame-heating; Plastic deformation; Correction

　　1998年8月，前郭炼油厂80×10⁴ t/年重油催化裂化主风机-AV45-15大型轴流风机在一次生产事故中，叶片承缸因在高温下受力变形成椭圆，超出设计图纸尺寸精度要求。为保证维修后机组的效率不降低，按常规应对铸件采用进炉窑高温矫形处理。我们从实际出发，反复分析研究认为：该叶片承缸铸件为厚壁(δ=80 mm)，半圆筒形铁素体球墨铸铁件，材质为QT400-15，其延伸率高，又对内腔表面光洁度要求较高^1.6，不宜进炉窑矫正；鉴于该件变形后椭圆度不很大，故采用火焰局部加热叶片承缸外径，同时在其内腔用千斤顶施加一定预应力，现场直接进行椭圆矫正，使承缸几何尺寸得以恢复，既节约了能源，又简易可行，确保了大型轴流风机的总体性能和安全可靠运行。叶片承缸，见图1。其中所注内径尺寸，括号内为变形后尺寸，括号外为设计尺寸，括号外上面为矫正后尺寸。

　　矫正椭圆变形的机理：金属受热膨胀和球墨铸铁实际承受的压应力值大于其母材屈服极限值时，金属就会产生永久变形。通过对金属局部快速加热，使其局部迅速受热膨胀，由于加热面积小，加热速度快，膨胀的局部受到周围金属很大的因膨胀引起的压应力，而且随温度升高，金属屈服强度下降，局部被加热的金属随着不断加温、不断膨胀，压应力不断上升，当周围金属对被加热金属的压应力达到被加热金属加热温度条件下的屈服强度时，被加热金属开始出现屈服，产生塑性变形，继续加热、继续膨胀，压缩、屈服，使被加热部分的金属不断随温度升高而产生塑性变形。快速加热局部的金属，在完成了所需要的塑性变形量后，将加热局部位置移动。当完成某一预定范围的局部加热后，去掉加热火焰，金属在冷却之后，被加热压缩产生塑性变形的部位已无法恢复原有的形状，由于个部位金属已被压缩，降温后实际长度已小于原有长度，而未被加温部分长度并没有发生塑性变形，已发生塑性变形的金属会在冷却后对没有变形的金属产生相应的拉应力，在拉应力作用下，金属构件的形状、尺寸会发生相应的变化，这就金属火焰加热矫正的机理，具体矫正的实施过程如下(见图2)。

　　将上下承缸中分面穿好销钉，紧固好连接螺栓，然后将中分面垂直摆放装在检修支承架上(检修支承架随机带)，在承缸总长范围内加4支千斤顶，将已经变椭圆的承缸短轴顶紧，顶紧后的尺寸要保证略大于设计图纸尺寸。为防止千斤顶顶面和底面在承缸上压了伤痕，在千斤顶顶面、底面均加铅垫块。加热温度按下述方法考虑，假定加热金属发生膨胀，由于周围金属不加热、不膨胀，加热产生的膨胀量可以近似认为是压缩量，当膨胀量值达到0.2%时，可以近似的认为材料已在加热温度下发生了＜0.2%的塑性变形，局部加热时，由于金属传热，外壁加温，内壁也升温，承缸内外壁温差是产生膨胀伸长压缩的实际有效温差，铸铁在20～300 ℃温度条件下，线膨胀系数为(10.1～12.2)×10^-6 /℃，按11×10^-6 /℃测算，则加热后承缸壁内外温差0.2%/(11×10^-6)=181.8 ℃，实际加热时，达到内外壁181.8 ℃温差时，经实测内壁为70 ℃，外壁加热到250 ℃，查阅石墨轴承氧化温度为400 ℃、250 ℃条件下，承缸壁上装的石墨轴承不会发生损坏，基于以上分析和测试，开始对承缸进行火焰矫正，从承缸(上)进气端外径顶部开始加热，用便携式红外测温仪监测加热温度，加热宽度尽可能小一些，当外壁温度达到250～260 ℃时，则将火焰把逐渐向出气端移动，直至承缸(上)全部加热完成后，再用同样方法加热承缸(下)的外径顶部(上、下承缸两侧同时同步加热效果会更好)。经过第一次加热，冷却后测量，椭圆有很大恢复，长短轴差比矫正前减少了近50%。待承缸冷却达到室温后，再进行第二次火焰矫正，第二次矫正在安放千斤顶时，对尺寸差大的部位适当增加顶力，对于误差大的部位还要适当提高加热温度，即达到260～270 ℃，经过三次火焰加热矫正，承缸达到图示矫正后尺寸。在此基础上我们又重新压铅丝，检测了动叶与承缸，静叶与转子的间隙，间隙均达到了出厂标准要求，使近1 000万元的大型轴流风机尽快恢复了正常运转，确保我厂炼油生产正常进行。机组组装后试车正常，到目前为止，已连续运行了6个月，从实测流量、压力、功率看，机组修复后的效率没有下降，椭圆矫正取得圆满成功。