用于将压力内应力加入到轴尤其轴沟槽中的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于将压力内应力加入到轴（１）的轴沟槽中的方法，所述轴（１）构造为分梯级的轴，该轴具有先后相随的拥有不同直径（Ｄ）的梯级（２）。分别在两个相邻的梯级（２）之间布置了直径过渡区域（３）或者说沟槽区域。在所述轴（１）的热处理的范围内有控制地对所述直径过渡区域（３）或者说沟槽区域进行淬火。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于将压力内应力加入到轴的轴沟槽中的方法， 所述轴构造为分梯级的轴，该轴具有先后相随的拥有不同直径的梯级， 其中分别在相邻的梯级之间布置了直径过渡区域或者说沟槽区域。
技术介绍
这样的轴是已知的并且比如用在具有低压部分(ND)的流体机械 比如蒸汽涡轮机中，因而这些轴也可以称为ND-轴。所述轴支撑着转 子叶片，所述转子叶片与所配属的导向叶片一起构成叶栅，流动介质 比如蒸汽流动通过该叶栅。尤其在流体机械的低压部分中，存在着由具有冷韧性能的基材制 成的轴，比如将2-3.5-NiCrMoV-钢用于制造ND-轴。所述流动介质部分作为腐蚀性介质作用于所述流体机械的部件比的轴的近表面的区域。由于这种腐蚀性的介质的影响，所述基材的耐 久性显著降低。然而，比如低压部分涡轮机中的轴的基材的耐久性的 降低同样不利地使所述轴的使用寿命减少。为解决这个问题，已经公开在腐蚀性介质的影响下进行疲劳强度 试验，其中在计算中(相对于空气环境得到降低)编写用于运用的相 应的设计参数。也已经公开降低工作应力，方法是比如在所述轴的加 工完毕的状态中或者说在其最终的最终轮廓中通过滚压处理或者球压 喷丸将压力内应力加入低压爪(Niederdruckklaue)和槽区域中。不过 也可以通过合适的热处理将压应力加入到所述轴的无沟槽的区域中。 在制造所述轴时，必须遵守最高的公差，其中部件尤其所述轴的使用 寿命会因来自既有的直径过渡区域或者说构槽区域的裂紋而降低。尤命产生最不利的影响(部件失灵)。
技术实现思路
本专利技术的任务是，以筒单的手段对用于将压力内应力加入到开头 所述类型的轴的轴沟槽中的方法进行改进，从而显著改善防止由于腐蚀及振动疲劳应力造成的部件失灵的稳定性。按本专利技术，该任务通过以下方法得到解决，即在最后一次回火处 理比如调质热处理之后在回火温度和/或在回火温度以下有控制地对所 述轴的直径过渡区域或者说沟槽区域进行淬火。由此，比如通过湿蒸汽尤其在所述轴的轴沟槽中对所述轴进行保 护以防止耐久性降低。在此有利的是，除了施加比如保护层之外按本 专利技术实施一种用于适宜地提高直径过渡区域或者说沟槽区域中的压力 内应力的方法。有利的是，适宜地用冷却液或者说淬火介质对所述直径过渡区域 或者说沟槽区域进行喷射以进行淬火。不过，为进行受控制的淬火也 可以规定，将所述轴作为整体转移到淬火槽中。也可以在调质的回火处理之后实施单独的热处理，其唯一的目的 是加入压力内应力。为了不影响已获得的机械性能，在此有利地选择 一种温度，该温度与最后的热处理温度有足够间距，但还是高得足以 获得所期望的效果。作为用于淬火的冷却液或者说淬火介质，可以选择每种合适的介 质，优选是水，不过也可以使用空气-水-混合物、合适的聚合物或者油 或者说乳剂作为冷却液或者说淬火介质。为了保证在淬火(喷射或者浸渍)之后对所述部件或者说所述轴 的可能的翘曲进行补偿，在本专利技术的意义上有利是，以具有关于最终 的最终轮廓设置的加工余量的调质轮廓来制造所述直径过渡区域或者 说沟槽区域，其中所述调质轮廓在制造所述最终的最终轮廓时在淬火 之后去除。在最后加工或者说制造所述最终的最终轮廓之后，通过设 置加工余量在轴表面中尤其在具有指定的深度效应的过渡半径(直径 过渡区域或者说沟槽区域)中仍然得到足够高的压力内应力。在本专利技术的意义上有利的是，所述加工余量关于所述轴在最终使用时的最终的轮廓具有最大10到40mm的数值。有利的是，所述直径过渡区域或者说沟槽区域在其调质轮廓中具 有数值R为25到50mm的半径。所述轴的调质轮廓的半径(直径过渡 区域或者说沟槽区域)相应地专门设有指定的尺寸，作为在最终轮廓 中所需要的压力内应力和深度分布的函数。总之，用按本专利技术的方法在所述轴停止时以及在运行中减少局部的应力负荷。此外，降低在半径或者说直径过渡区域上的裂紋敏感性， 这就改善或者说延长所述轴或者按本专利技术处理的部件的使用寿命。通 过借助于所述轴的适宜的淬火来适宜地在所述轴表面上尤其在所述直径过渡区域或者说过渡半径上调节-100到-400MPa的压力内应力，也 可以在受处理的部件或者说轴中允许更大的近表面的缺陷处，从而可 以在总体上以更低廉的成本来制造所述轴，因为不再必须遵守用于来 自制造过程的可能的缺陷处的窄小的公差。 附图说明本专利技术的其它有利的设计方案在从属权利要求和以下附图说明中 得到公开。其中唯一的附图示出图1是用于流体机械或者说蒸汽涡轮机的低压部分的轴的原理示 意图。具体实施例方式图1示出了轴1的一个截取部分，该轴1构造为分梯级的轴，该 轴具有关于中轴线X先后相随的拥有不同直径D1到D4的梯级2，其 中示范性地示出了四个梯级2 。所示出的示范性的轴1是流体机械的低 压部分比如蒸汽涡轮机的<氐压部分涡轮才几的组成部分。所述轴1比如 由具有冷韧性能的材料制成，比如用2-3.5-NiCrMoV-钢来制造ND-轴。 然而，所述轴当然也可以由其它的材料或者材料组合来制成。分别在两个相邻的梯级2之间布置了直径过渡区域3或者说沟槽 区域。所述直径过渡区域3关于中轴线X稍微朝所述中轴线X的方向 以半径R拱起或者"i兌凸起地构成。为了在所述轴表面上尤其在所述直径过渡区域3或者说过渡半径 上适宜地调节-100到-400MPa的压力内应力，在所述轴的热处理的范 围内或者说在其加热之后有控制地对所述沟槽区域进行淬火。优选在最后一次回火处理之后在回火温度有控制地对所述直径过 渡区域3或者说沟槽区域进行淬火。当然也可以在回火之后作为单独 的过程步骤进行后续的单独的加热和淬火。在图1所示的实施例中，为在最后一次回火处理之后在回火温度 进行有控制的淬火，朝所述直径过渡区域3喷射冷却液或者说淬火介 质，这借助于扇状的射束4来示出。作为用于淬火的冷却液或者说淬 火介质，可以选择每种合适的介质，优选是水，然而也可以使用空气-5水-混合物、合适的聚合物或者油或者说乳剂。然而所述轴l也可以整 体浸入所述介质中。在图1中以原理图示出的实施例中，所述轴1设有热处理轮廓6。 关于最终轮廓(虚线7，为说明夸大地示出)也就是关于加工完毕的具 有其为安装在蒸汽涡轮机的低压部分中而加工完毕的最终轮廓的轴1 的最终轮廓，所述热处理轮廓6在相应的轴半径rl到r4 ( r=D/2 )中 具有最大10到40mm的加工余量8。因此所述轴1在热处理轮廓6中的加工余量8对于调质热处理(回 火处理)来说适宜地优选在相应的轴半径r或者说相应的直径过渡区 域3中相对于最终的最终轮廓7扩大了最大10到40mm。由此保证， 在淬火(喷射或者浸渍)之后还可以对所述轴1的可能的翘曲进行补 偿。在比如二次回火处理时，也可以进行才几械加工。在此，如果为了 紧接在回火处理之后从调质处理中产生(压力)内应力而进行单独的 热处理，那么可以调整所述加工余量或者说也可以进行机械加工。在最终加工(制造最终的最终轮廓)之后，通过这个最大的加工 余量8在所述轴表面中并且尤其在所述具有指定的深度效应的过渡半 径或者说直径过渡区域3中仍然得到足够高的压力内应力。在所述热 处理轮廓6中，所述半径R具有大约等于25到50mm的数值R。相应的从所述直径过渡区域3到相应的梯级2的过渡区域在所述示范性的实施例中以本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将压力内应力加入到轴（１）的轴沟槽中的方法，所述轴（１）构造为分梯级的轴，该轴具有先后相随的拥有不同直径（Ｄ）的梯级（２），　其中，分别在相邻的梯级（２）之间布置了直径过渡区域（３）或者说沟槽区域，　其特征在于，　在最 后一次回火处理之后在调质热处理的范围内有控制地对所述直径过渡区域（３）或者说沟槽区域进行淬火。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M布兰德尔，TU克恩，C里克特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]