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豪克能镜面加工烟气轮机主轴

      烟气轮机是炼厂重油催化裂化能量回收系统中的关键设备,在强腐蚀催化剂冲蚀的高温工况下工作。转子主要由主轴、动叶片、轮盘等关键零部件组成,而主轴的轴颈、推力盘端面的粗糙度对转子的稳定高效运行起关键作用,与主轴轴颈及推力盘端面配合的轴承属于动压滑动轴承。烟气轮机在启停机时,轴颈及推力盘端面与轴瓦属于干摩擦,如果主轴与轴瓦相对应部位的粗糙度达不到技术要求,将会划伤瓦面,从而影响烟气轮机转子的振动性能。根据API 612《石油、化工和天然气工业用特种用途汽轮机》中对主轴的要求,轴颈及推力盘两侧表面应精加工到Ra0.8μm 之内。我厂烟气轮机主轴轴颈及推力盘两侧表面的粗糙度设计值为Ra0.2μm,对精度提出了更高的要求。为了高质量高效能加工主轴轴颈及推力盘两侧面,使粗糙度达到Ra0.2μm 之内,在加工中应用了豪克能金属表面光整技术且达到了理想的镜面加工效果。


 豪克能镜面加工光整技术原理
        豪克能金属表面加工设备利用金属的可塑性,首先将优质的豪克能能量作用在工件表面使工件的可塑性提高10 倍,然后对工件表面进行频率很高、振幅约7μm 的每秒3 万次的冲击,使工件的高处向低处流动,提高工件的表面粗糙度。当工件加工完成后,可塑性恢复。   
 该加工技术还能提高工件的疲劳强度、疲劳寿命、抗腐蚀性。豪克能金属表面加工设备使用简单、操作方便,只要将工件在车床上加工尺寸基本到位后,将普通车刀换成豪克能刀具总成以车削的效率加工一遍,表面粗糙度就可提高3 级以上。以烟气机主机轴颈为例,精车提供粗糙度Ra0.3μm 以下的基面,用豪克能金属表面设备加工一遍,被加工工件表面粗糙度可达Ra0.2μm 左右。

烟气轮机主轴加工工艺特点
        传统的主轴轴颈及推力盘两侧面的加工工艺流程为: 半精车→精车→半精磨→精磨,以图1 所示的YL12000 系列烟机主轴轴颈部位为例。

 
图1 烟机主轴轴颈

        精车后,轴颈及推力盘两侧面单边留0.5mm 磨削余量,在外圆磨床上再次装夹和找正,磨削过程中主要存在以下不足:
①由于磨削速度高,从而产生大量的磨削热量,温度可达1000℃ 以上。为了保证磨削表面质量和加工表面不被磨削热量烧伤,必须要用大量的冷却液来润滑和冷却;
②磨削过程中存在磨床的机械振动,砂轮的不平衡造成磨削力不能保证时刻一致,导致在磨削表面留下波纹缺陷,影响磨削部位的形位公差。


烟气轮机主轴加工工艺改进
        将传统的主轴轴颈及推力盘两侧面的加工工艺流程调整为: 半精车→精车→应用豪克能技术。因豪克能金属表面加工技术为无屑加工,类似熨衣服一样将零件表面熨平,因此主轴可以直接精车至图纸要求尺寸,提供粗糙度Ra6.3 以下的基面。烟气轮机主轴轴颈及推力盘两侧面的粗糙度为Ra0.15,达到镜面加工,且加工表面无任何金属波纹; 产生表面强化层,使轴颈及推力盘两侧面硬度增加20%,提高了工件的力学性能; 操作简单,可由机床操作工进行加工,工件无需再上外圆磨床,简化了传统工序,缩短了生产周期。

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