用来生产透平叶片根部的方法和装置制造方法及图纸

生产透平叶片根部（２３）的方法，是利用电学放电加工装置加工叶片根部的严格要求的部分，再用喷砂硬化被加工的区域，叶片根部的电学放电加工在叶片根部的表面留下了重铸层，并发现叶片根部的表面上有高的剩余拉伸应力，这导致裂痕的扩散，喷砂硬化被加工表面在接近表面处留下了压应力以及降低重铸表面层。所形成的叶片根部如同用通常流水线式切削工艺所加工的叶片根部达到同样耐用性和公差配合，而成本只是原来的百分之几。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到用于生产透平叶片根部的方法和设备装置，更特别地，涉及到将导线电学放电加工和加工区域连续喷砂硬化(Peening)相结合以生产透平叶片根部的方法。众所周知，高精度透平叶片和相应的透平叶片根部的创造是一种高精度的操作。在透平叶片装入到透平转子这一点上对于两个部件公差配合是特别严格。透平叶片和根部的设计有着广泛的式样，但是对于所有的种类，其主要的问题是当透平运转期间叶片的根部要经受住异常大的应力。因此，在创造时，透平叶片根部必须精度切削以适合于配装时严格的要求，而维持其经久耐用。通常，透平叶片根部是由多次操作，包括拉削在内的流水线式的切削工艺成形的。这样的工艺要求延长每一操作的调定时间，对于拉削这个单独工艺，调定时间是十五小时。除此，用于每一操作的所要求的工具非常昂贵。而且对于要创造的每一种类型的叶片根部要求专用的特殊刀具，用于每一叶片根部设计单独的刀具的时间从订货到交货时间要求16到30周的时间。本专利技术的基本目标是提供一用于生产透平叶片根部的方法，能达到或超过严格的公差和耐用性的要求而降低用于生产的总的时间和成本。按该目标的想法，本专利技术是用于生产叶片根部的方法，其特征是用若干电学放电的步骤把透平叶片根部的毛坯加工成为所希望的叶片根部形状;对被加工的叶片根部喷砂硬化其加工区域以降低重铸表面(Surfacerecast)积剩余的拉伸应力。本专利技术将用参看附图，从下面的说明中容易地显示出来，其中附图说明图1是导线电学放电加工装置的草图;图2是高倍放大图，演示出利用图1的导线电学放电加工装置在所加工的叶片根部表面的重铸层图3是喷砂硬化叶片根部的发射喷砂装置的透视图;图4图示了发射喷砂硬化以前和以后经受电学放电加工的邻近叶片根部表面的剩余应力;以及图5是本专利技术的方块图。电学放电加工(EDM)和喷砂硬化两者都是已知的工艺。与建立流水切削工艺线的成本相比较EDM是不贵的，而且现时有的有效可用的EDM装置是由微处理机控制的，允许有尽量少监视的有效的操作。然而，在高应力的应用上利用电学放电加工材料总是有问题的，问题在于剩余应力会发展而且重铸表面会在材料的加工区域的邻近表面或在其上形成。在高应力透平应用中这些都导致破裂的扩散，这可使叶片根部在那里不能支撑住透平叶片，而接着的是损坏透平的和周围的设备。在使用蒸汽透平发电的核反应堆的特别情况下，这样的失效会非常化钱而且可能会是灾难。本专利技术者发现，这些问题可通过喷砂硬化被加工表面得到改正。喷砂硬化並不严重地改变加工区域的尺寸，不像其他的诸如研磨或化学腐蚀那样可能引起的变化。喷砂硬化将减少重铸区域，並消除大多数的剩余拉伸应力区域，能把剩余的压缩应力理想地留在该区域上。把用于完成叶片根部的理想形状的有关数据输入到EDM装置10，经过输入/输出装置11进入到控制单元12，如图1所示。适用的EDM装置是R导线系列的EDM，它能从日本的Fanne有限公司获得。控制单元12把输入数据转变成用于移动台13的指令，在该台毛坯叶片根部14定位到相对于稳定导电切削导线15以形成理想的形状。在切削操作期间指令储存在存储器16以便使用，相应于一些到不同的所希望的叶片根部形状的指令可以储存在存储器16中，可由操作员对不同的指令进行存取以便必要时使用，因此，当改变要创斓囊镀可杓剖奔负蹩上鸲奔洹 导电切削导线15在张力作用下支撑在上下导线导向轮17和18之间。导线15在上下导向轮17和18之间连续移动。电源19在导线15里产生电流15。该电流给出在导线15和毛坯叶片根部14之间的切削火花或放电。传感器20连续地传感出导线15和叶片根部14之间的间隙电压。由控制单元12监视间隙电压，在间隙电压中传感出的变化量指示出导线15和叶片根部14需要进行相对相互的移动以继续切削工艺，控制单元12可使马达必要时在X-Y方向驱动台13从而导线15可连续地切削毛坯叶片根部14以形成所希望的形状。在电学放电加工消除先前的所要求的多次操作以获得的精密切削的产品的同时，可能的复发性仍然存在。切削作业必须加以控制以减小成形叶片根部表面层中重铸层22的发展，如图2中高倍(接近1000×)放大所演示的那样。对于透平叶片根部用不锈钢制备根部的情况，约2.92mm/min(即0.115英寸/每分钟)的切削速度和切削电流为40V时9安培的电流将会减少重铸层22。由于电学放电加工过程所产生的热，重铸层22会在被加工的叶片根部14的表面上发展。而控制切削速度和切削电流将使重铸层降低，一般小于0.127mm(0.0005″)並通常在0.05mm(0.0002″)之下，如上所说，还存在可能的复杂性，例如，有可能存在裂纹的扩散，这是由于特别是当其他初始的问题，剩余拉伸应力也出现时，脆裂或应力腐蚀所致。在EDM后，在表面附近可发现剩余拉伸应力。试验表明由EDM所加工的叶片根部的表面上，剩余拉伸应力接近于+70，000磅/每平方英寸(+70Ksi)在0.254mm(0.001″)的表面内所具有的应力水平是在+20Ksi以下，通过表面的轮廓表明在应力上有一陡的梯度。高拉伸应力在其本身是一个问题，因为它可导致在使用期间的破裂产生。如上所说，专利技术者发现叶片根部的电学放电加工表面的喷砂硬化将使由压应力实际替代剩余的拉伸应力，而消除脆性表面重铸层或降低到其一显著水平之下。这些实际上消除了由于EDM的操作而引起可能的裂纹扩散，而维持住所要求的在叶片根部的配合公差。广泛的多种的喷砂硬化装置是可用的，而一个适用的机器可以从EmpireAbrasiveEauipmentCorporationofLanghorne，Pennsylvania得到。对于本专利技术，可以得到其最佳参数包括使用110钢球以及喷砂硬化密度是4A到6A，一个标准的喷砂硬化强度，如图3所演示的，TEE-叶片根部23的加工区域是由喷砂硬化装置25所发射出的弹丸24进行喷砂的。因为所有加工角落处都是曲线，被利用在喷砂硬化中的弹丸应有一个起码的直径，在喷砂硬化所有加工区域是没有困难的。图4中的曲线26，图示表示出喷砂硬化前加工叶片根部表面内的不同深度时的剩余应力(全部是拉伸应力)。与之对照，曲线27表示喷砂硬化后，加工叶片根部表面附近的剩余应力。该图的依据是从403系列的不锈钢所制备的叶片根部样品所得到的试验数据，这种钢材通常是被用于叶片根部的。非常清楚，这里拉伸应力(正应力)已占优势，而后压应力(负应力)已替代了它们。同时，在表面上的重铸表面也减少或由喷砂硬化而消除。这样，由于剩余拉伸应力而引起的裂纹扩散的可能性和重铸表面几乎可以消除。另一方面，可用玻璃珠代替钢球喷砂硬化加工表面，虽然一般情况玻璃珠比钢球的有效性差些，但当要求有更高的公差配合时玻璃珠是特别有用的。通过图5中的流程图，给出了用于生产叶片根部的方法的一般观察。在步骤28里，相应于所希望的叶片根部形状的数据输入到EDM装置中。在步骤29中，由EDM装置所加工的毛坯叶片根部是与所希望的形状相一致的，在步骤30中，叶片根部的加工区域被喷砂硬化以降低其重铸层和剩余拉伸应力。利用这样的工艺有许多有利点。全部工艺可在一单一制造单位进行。这样用于工艺所需要的空间可以很小。仅需要一个操作员监视全部工艺。而且，工艺可以是灵活制造本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产透平叶片根部（２３）的方法，其特征在于下述步骤：通过电学放电把透平叶片根部毛坯加工成所希望的叶片根部形状：以及用喷砂硬化加工叶片根部（２３）的被加工部分以降低表面重铸（２２）和剩余拉伸应力。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉米阿瑟科克斯，伊安莱斯里威廉姆威尔逊，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]