大型汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子復(fù)雜形狀樅樹型輪槽及高溫密封環(huán)加工工藝優(yōu)化和表面質(zhì)量控制研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士后學(xué)位論文大型汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子復(fù)雜形狀樅樹型輪槽及高溫密封環(huán)加工工藝優(yōu)化和表面質(zhì)量控制研究姓名：鄒斌申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士后專業(yè)：機(jī)械工程指導(dǎo)教師：陳明20080601摘要T型銑削采用三種加工方案，研究發(fā)現(xiàn)A方案刀桿被扭斷，B方案最優(yōu)；OPl和OP4刀具受影響較輕；OP2和OP3刀具失效嚴(yán)重；OP4和OP5工序形成輪槽形狀不一致，導(dǎo)致OP5加工刀具去除余量不均勻；OP4工序產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，OP51序產(chǎn)生殘余小壓應(yīng)力，前者對(duì)后者不利

2、；T型銑削加工產(chǎn)生小殘余壓應(yīng)力對(duì)輪槽壽命和抗疲勞強(qiáng)度不利，須增大滾壓強(qiáng)度，降低了總生產(chǎn)效率。研究發(fā)現(xiàn)，在表面質(zhì)量、總生產(chǎn)效率、刀具耐用度和輔助時(shí)間上V型銑削優(yōu)于T，而T型銑削的切削效率略優(yōu)予V型，V型銑削的刀具費(fèi)用比T型貴；可見對(duì)大型復(fù)雜形狀樅樹型輪槽銑削加工，V型銑削優(yōu)于T型銑削。提出大型復(fù)雜形狀樅樹型輪槽銑削加工表面殘余應(yīng)力控制機(jī)理，刀具在材料表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力并預(yù)存在表面層中，影響后續(xù)加工表面殘余應(yīng)力；大型復(fù)雜形狀樅樹型輪槽銑削的精

3、刀去除余量很小，須考慮該工序中表面預(yù)存殘余應(yīng)力對(duì)后續(xù)加工的影響。(3)汽輪機(jī)密封環(huán)NiCr20TtAI高溫合金切削加工研究研究發(fā)現(xiàn)，NiCr20TtAI高溫合金組織為固溶奧氏體7相、丫’和丫”強(qiáng)化相以及晶界碳化物或金屬間化合物相；奧氏體相提高材料的塑性和強(qiáng)度；晶粒形狀和大小都不均勻，造成材料加工困難。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)3刀具切削NiCr20TiAI高溫合金，切速較低時(shí)切屑為圓錐形螺旋狀，切速提高切屑變?yōu)樗閿酄頒形，此時(shí)提高進(jìn)給切屑由碎斷狀C形

4、變?yōu)槎绦桶l(fā)條狀，再變?yōu)閳A錐形螺旋狀；切削力在切速80m／min時(shí)較大；在切速100m／min、進(jìn)給02mm／r和切深lmm時(shí)材料加工表面較光滑，涂覆較輕。住友涂層刀具加工NiCr20TtAI高溫合金，低進(jìn)給和低切深時(shí)切屑纏繞程度較大；進(jìn)給015mm／r和切速6080m／min時(shí)切削力較小；住友涂層刀具切削高溫合金加工表面有涂覆、刀具基體和涂層剝落、冷焊現(xiàn)象，切速60m／min、進(jìn)給015mm／r和切深04mm時(shí)加工表面較光滑，涂覆較輕。

5、加工表面變質(zhì)層晶粒發(fā)生強(qiáng)烈扭曲變形，內(nèi)部位錯(cuò)劇烈運(yùn)動(dòng)，表層有燒傷；切速60m／min、迸給025mm／r和切深lmm時(shí)硬化層最深(約010ram)，具有不均勻性和局部性。F3刀具產(chǎn)生692MPa的殘余應(yīng)力，超過材料屈服強(qiáng)度。提出難加工高溫合金加工表面創(chuàng)成機(jī)理，加工表面變質(zhì)層有位錯(cuò)滑移帶；位錯(cuò)生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)、停滯和相互作用是導(dǎo)致硬化產(chǎn)生的直接原因，而表面變質(zhì)層中位錯(cuò)滑移帶分布的不均勻性，造成高溫合金切削加工表面變質(zhì)層塑性變形和硬化層的不均勻性