复合增材制造的模型水轮机座环制造技术

复合增材制造的模型水轮机座环。加工得到的上下两部分的导叶存在误差，座环上下两部分组合时，导叶无法一致精确的组合，影响最终产品的精度。本实用新型专利技术组成包括：上环板（2）、上环板固定导叶（3）、下环板固定导叶（4）和下环板（5）；所述的上环板固定导叶（3）和所述的下环板固定导叶（4）构成了一体的固定导叶（6）；所述的固定导叶以所述的下环板的端面为基础通过电弧增材制造而成；所述的上环板与所述的固定导叶通过螺栓连接固定。本实用新型专利技术用于复合增材制造的模型水轮机座环。制造的模型水轮机座环。制造的模型水轮机座环。

【技术实现步骤摘要】
复合增材制造的模型水轮机座环
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[0002]本技术涉及一种复合增材制造的模型水轮机座环。
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技术介绍
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[0004]座环是模型水轮机的重要结构部件之一，其下部为下环板，中部为圆周分布的固定导叶，上部为上环板。目前的制造方法为：将座环沿着导叶的中线分为上下两部分，上部分由上环板和上环板固定导叶构成，下部分由下环板和下环板固定导叶构成，两部分均以完整厚度的不锈钢板、铸件或锻件为坯料，采用整体数控加工的方式将固定导叶加工出来，经过抛光后将两部分组合，通过定位销和工人手工焊接的方式组合到一起，再对焊接区域清理打磨抛光后，完成整个座环的制造。该方式的缺点是：
[0005]产品装配困难，精度难于保证。加工得到的上下两部分的导叶存在误差，座环上下两部分组合时，导叶无法一致精确的组合，影响最终产品的精度。特别是该装配差别位于整个固定导叶的中心位置，对后续水力试验的影响很大。
[0006]加工量大，材料利用率低。两部分固定导叶部分是由整体坯料采用数控设备加工，其高度超过整个环板的50%以上，固定导叶部分所占体积不到整体体积的15%，大部分材料都需要加工去除。
[0007]加工周期长，成本高。产品的主要成本为机床加工成本，由于整个产品的加工过程中去除材料多，再加上不锈钢加工性能差，刀具磨损快，需要频繁的更换刀具，进一步增加了加工周期，提高了制造成本。
[0008]刀具耗费量大，增加工人劳动量。由于刀具损耗快，刀具耗费量大，带来成本的提高的同时，还会影响加工质量，增加工人的劳动量。r/>[0009]材料不均匀和内部缺陷的存在，造成制造周期、制造成本和刀具消耗的增长，最终产品也会存在大量缺陷，给后序处理带来很大难度。
[0010]
技术实现思路
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[0011]本技术的目的是解决上述存在的问题，提供一种复合增材制造的模型水轮机座环。
[0012]上述的目的通过以下的技术方案实现：
[0013]一种复合增材制造的模型水轮机座环，其特征是：其组成包括：上环板、上环板固定导叶、下环板固定导叶和下环板；
[0014]所述的上环板固定导叶和所述的下环板固定导叶构成了一体的固定导叶；
[0015]所述的固定导叶以所述的下环板的端面为基础通过电弧增材制造而成；
[0016]所述的上环板与所述的固定导叶通过螺栓连接固定。
[0017]所述的复合增材制造的模型水轮机座环，所述的上环板和下环板平行并列布置。
[0018]有益效果：
[0019]1.本技术上环板固定导叶和下环板固定导叶构成了一体的固定导叶，使钢板的厚度要求大幅的降低，环板的加工量很小，避免了材质问题带来的加工问题，降低加工难度，提高了产品质量。
[0020]2.本技术最后装配的部件为上环板，避免了上下环板固定导叶装配带来的一系列问题，提高了装配精度，降低了制造难度，大幅降低了人工清理、打磨和抛光的工作量。
[0021]附图说明：
[0022]附图1是本技术的结构示意图；
[0023]附图2是本技术的立体图；
[0024]图中：1、水轮机座环；2、上环板；3、上环板固定导叶；4、下环板固定导叶；5、下环板；6、固定导叶。
[0025]具体实施方式：
[0026]参照图1
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图2，一种复合增材制造的模型水轮机座环，水轮机座环1包括：上环板2、上环板固定导叶3、下环板固定导叶4和下环板5；
[0027]所述的上环板固定导叶3和所述的下环板固定导叶4构成了一体的固定导叶6；
[0028]所述的上环板和下环板平行并列布置，上环板和下环板的坯料为铸、锻件或者钢板，采用机械加工的方法制造；
[0029]所述的固定导叶以所述的下环板的端面为基础通过电弧增材制造而成；
[0030]增材制造技术（又称3D打印技术），是基于材料堆积法的一种新型制造技术，可以根据零件或物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术。可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等提供了一种高效低成本的实现手段。
[0031]电弧增材制造技术以电弧为载能束，采用逐层堆焊的方式制造金属实体构件，该成形零件由全焊缝构成，电弧增材制造技术的主要应用目标是大尺寸复杂构件的低成本、高效快速近净成形；
[0032]所述的上环板与所述的固定导叶通过螺栓连接固定。
[0033]模型水轮机座环在水轮机转轮设计开发和水力试验的重要部件，其制造质量和精度对设计验证和试验数据正确性有重要影响。复合增材制造的模型水轮机座环的制造方法为上下环板采用锻件制造，在下环板上采用机器人控制的电弧增材制造的方法制造整个固定导叶毛坯，然后对导叶和下环板进行机械加工和抛光，再将机械加工的上环板安装到固定导叶上，完成整个座环的安装。这种复合增材制造的模型水轮机座环具有的优势如下：
[0034]座环结构大为简化，由带有上环板固定导叶，需要数控铣床加工的部件变为了只需要车床加工的上环板。
[0035]固定导叶为近净成形毛坯，加工余量小，降低了原材料成本、生产周期和制造成本。其中，制造成本降低35%以上，周期降低25%以上，粗加工刀具数量节省70%。
[0036]最后装配的部件为上环板，避免了上下环板固定导叶装配带来的一系列问题，提高了装配精度，降低了制造难度，大幅降低了人工清理、打磨和抛光的工作量。
[0037]所述的固定导叶为下环板固定导叶高度的一倍，反而使对钢板的厚度要求大幅的降低，环板的加工量很小，避免了材质问题带来的加工问题，降低加工难度，提高了产品质量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合增材制造的模型水轮机座环，其特征是：其组成包括：上环板（2）、上环板固定导叶（3）、下环板固定导叶（4）和下环板（5）；所述的上环板固定导叶（3）和所述的下环板固定导叶（4）构成了一体的固定导叶（6）；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程广福，代海燕，任志远，贺怀志，车鹏程，周竞超，吴思远，逄慧，
申请(专利权)人：哈尔滨能创数字科技有限公司，
类型：新型
国别省市：