[发明专利]离心压缩机二元开槽焊叶轮流道焊接变形的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及离心压缩机透平叶轮的焊接制造方法，具体地说是一种离心压缩机二元开槽焊叶轮流道焊接变形的控制方法。

背景技术

离心压缩机透平叶轮是将转子动能转换成介质气体的能量的机械设备，叶轮流道的尺寸精度对压缩机的性能有着严重的影响。窄流道离心压缩机叶轮由于气体流道狭窄，在叶轮的制造过程中，采用开槽焊的焊接方法，将叶轮盖盘与叶轮轴盘焊接为一体。

传统的防止叶轮制造过程中焊接变形的方法为：焊接前，在叶轮流道轮盘的一侧、沿叶轮的轴向增加一个固定数值的焊接收缩量，以补偿焊接后叶轮流道出口端宽度方向的收缩。这种传统的方法不足之处在于，焊接后，叶轮流道内部出现不等量的变形，焊接变形引起的叶轮流道内部尺寸严重超差；不能保证叶轮整体流道的贯通性、一至性。这一问题长期困扰着离心压缩机制造业。

发明内容

为了解决现有技术中存在的叶轮流道内不规则焊接变形、收缩引起的整体叶轮流道尺寸严重超差的问题，本发明的目的在于提供一种离心压缩机二元开槽焊叶轮流道焊接变形的控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的控制方法为：

1)减少填槽焊缝的填充量，焊缝与叶轮轴盘圆滑过渡，以减少开槽焊叶轮的焊接输入及变形动力，减小焊接应力；

2)在叶轮流道内的叶轮盖盘及叶轮轴盘焊接侧增加焊接收缩补偿量h，补偿焊缝纵向收缩引起的流道内部压力导致的变形；

3)叶轮出口预留焊接收缩量X，以补偿焊接时沿叶轮轴向发生的焊缝收缩。

其中：所述填槽焊缝的填充量为槽体的1/2～4/5；填槽焊缝的填充量为槽体的2/3；叶轮材料为520B或X12Cr13，补偿量h＝1.0～1.2mm；叶轮材料为15Cr2Mo1A，补偿量h＝0.5～0.7mm；所述补偿量h的设定位置φA＝φC+(φD-φC)/3，其中φC为叶片进口端的直径，φD为叶片出口端的直径；收缩量X为0～0.7mm；叶轮材料为520B或X12Cr13，收缩量X＝0.3～0.7mm；叶轮材料为15Cr2Mo1A，收缩量X＝0～0.5mm。

本发明的优点与积极效果为：

本发明采用二元开槽焊叶轮收缩补偿的形式，将窄流道压缩机开槽焊叶轮的整个流道变形量控制精度由毫米级提高了一个数量级，解决了焊接制造过程中出现的整体叶轮流道的贯通性、一致性差，流道内部焊接变形收缩难于控制的问题；使其尺寸精度达到要求，确保窄流道压缩机计算性能与实际性能的符合与稳定；兼顾了产品的变形特性，又考虑了避免制造难度的增加。

附图说明

图1为现有技术中二元开槽焊叶轮焊接前叶轮盖盘结构示意图；

图2为现有技术中二元开槽焊叶轮焊接前叶轮轴盘结构示意图；

图3为本发明二元开槽焊叶轮焊接前叶轮盖盘结构示意图；

图4为本发明二元开槽焊叶轮焊接前叶轮轴盘结构示意图；

图5为图3中的A-A剖视图；

图6为图4中的B-B剖视图；

图7为叶轮盖盘、叶轮轴盘组合示意图；

其中：1为叶轮盖盘，2为叶轮轴盘，3为流道，4为叶片，5为焊缝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图3～7所示，本发明方法具体为：

1)精确控制焊接填充量。减少窄流道开槽焊叶轮的焊接输入，减少变形动力，是减小焊接应力的有效办法；将填槽焊缝的尺寸由原来的填满，改为填充量为槽体的1/2～4/5(最佳值为2/3)，焊缝与叶轮轴盘2圆滑过渡。

2)设置补偿量h。在叶轮流道内的叶轮盖盘1及叶轮轴盘2焊接侧增加焊接收缩补偿量h，补偿焊缝纵向收缩引起的流道内部压力导致的变形。

当叶轮材料为520B或X12Cr13时，补偿量h＝1.0～1.2mm；

当叶轮材料为15Cr2Mo1A时，补偿量h＝0.5～0.7mm。

3)设定补偿量h的位置。将补偿量h值的设定位置φA设定在φA＝φC+(φD-φC)/3，其中φC为叶片进口端的直径，φD为叶片出口端的直径。

4)设计叶轮出口的预留焊接收缩量X值。窗流道叶轮出口宽度的基准由产品叶轮的设计名义尺寸改为名义尺寸加公差中线值，焊前叶轮出口焊接收缩量增加X，以补偿焊接时沿叶轮轴向发生的焊缝收缩。

当叶轮材料为520B或X12Cr13时，收缩量X＝0.3～0.7mm；

当叶轮材料为15Cr2Mo1A时，收缩量X＝0～0.5mm。

本发明采用上述方法，叶轮的焊接收缩补偿区域为矩型加梯型，二元窄流道开槽焊叶轮整体流道尺寸趋于准确，叶轮流道内部最大变形处消失。