一种燃气轮机用后轴颈喷丸方法
阅读说明：本技术 一种燃气轮机用后轴颈喷丸方法 (Rear journal shot blasting method for gas turbine ) 是由 高硕� 任大为 李洋 祁一东 刘澎涛 陶林 王鑫 赵强 邢丽丹 杨成 于 2020-12-22 设计创作，主要内容包括：本发明的目的在于提供一种燃气轮机用后轴颈喷丸方法,本发明采用分段喷丸和二次装夹保护,即通过第一次装夹—喷丸—第二次装夹—喷丸的方式,最优化的进行了喷枪与保护装置的更换,既提高了工作效率,又降低了成本。喷丸过程中的后轴颈装夹保护装置提供一种稳定可靠的支撑,其中通过改变弹性支撑环的大小可满足规格接近的后轴颈的喷丸要求,可进一步地降低成本。通过对后轴颈进行喷丸处理,达到提高后轴颈疲劳寿命的目的,最终有利于提高了整个燃机机组可靠性和耐久性。(The invention aims to provide a shot blasting method for a rear journal of a gas turbine, which adopts segmented shot blasting and secondary clamping protection, namely, the replacement of a spray gun and a protection device is optimally carried out in a mode of primary clamping, shot blasting, secondary clamping and shot blasting, so that the working efficiency is improved, and the cost is reduced. The rear shaft neck clamping protection device in the shot blasting process provides a stable and reliable support, wherein the shot blasting requirement of the rear shaft neck with the close specification can be met by changing the size of the elastic support ring, and the cost can be further reduced. The aim of prolonging the fatigue life of the rear shaft neck is achieved by carrying out shot blasting treatment on the rear shaft neck, and finally the improvement of the reliability and the durability of the whole gas turbine unit is facilitated.)
技术领域
本发明涉及的是一种装夹喷丸方法，具体地说是燃气轮机装夹喷丸方法。
背景技术
燃气轮机后轴颈属于转子部件。后轴颈属于燃气轮机压气机后端部件，用作压气机的支撑、传动、密封，工作环境苛刻复杂，后轴颈多采用高温合金制造而成。
后轴颈在转动过程中受力不均产生的局部应力及机械振动等是其裂纹萌生和早期扩展的主要原因。喷丸强化可以引入残余压应力场，并使得显微组织发生有利的变化，可显著地提高后轴颈的疲劳寿命，从而有效地提高整个燃机机组的可靠性和耐久性。
结构复杂的燃气轮机后轴颈具有小头端长径比较大，大头段呈喇叭口的特点，后轴颈需对除螺纹、密封齿外的内、外表面进行全面喷丸处理。特别的，在加工内表面时，由于旋转喷丸长度不满足后轴颈长度要求，无法一次完成喷丸加工，因此在后轴颈喷丸加工过程中，需要进行分段喷丸和分段装夹保护。
发明内容
本发明的目的在于提供解决结构复杂的燃气轮机后轴颈对除螺纹、密封齿外的内、外表面进行全面喷丸等问题的一种燃气轮机用后轴颈喷丸方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种燃气轮机用后轴颈喷丸方法，其特征是：
(1)第一次装夹：利用吊耳将小头端装夹保护装置吊装至设备转台上，小头端装夹保护装置包括底座、支撑盘，底座上设置U型槽A，底座通过U型槽A固定在设备转台上，支撑盘通过支撑杆安装在底座之上，后轴颈与支撑盘之间设置中空的弹性垫，限位柱贴于后轴颈大头端的内壁并固定在支撑盘上，支撑盘上设置吊耳，小头端装夹保护装置吊装至设备转台上之后，退卸吊耳，将弹性垫贴放于支撑盘上；将后轴颈小头端朝上吊装于小头端装夹保护装置上；
(2)后轴颈小头端外表面喷丸：在对螺纹、密封齿用胶带保护后，用普通喷枪对后轴颈除螺纹、密封齿外的外表面从小头端至大头端，自上而下的进行喷丸处理，在喷丸过程中保持零件旋转，之后安装旋转喷枪；
(3)后轴颈小头端内表面喷丸：旋转喷枪旋转，后轴颈保持静止，用旋转喷枪对后轴颈小头端长直口的内表面进行喷丸处理，完成后，退卸后轴颈，退卸小头端装夹保护装置，保留旋转喷枪；
(4)第二次装夹：将大头端装夹保护装置放置于设备转台上，大头端装夹保护装置包括底盘、中盘、上盘，底盘上设置U型槽B，底盘通过U型槽B固定在设备旋转台上，中盘和底盘之间安装下立柱，上盘和中盘之间安装上立柱，后轴颈外部套有弹性内衬环，上盘通过弹性内衬环通过连接螺栓相固定，上立柱上设置限制螺栓，限制螺栓的端部贴于后轴颈小端的外壁上，后轴颈小头端的端部设置弹性支撑环，中盘通过固定螺栓与弹性支撑环相固定，弹性支撑环与中盘均为中空结构；将后轴颈小头端朝下吊装于大头端装夹保护装置上；
(5)后轴颈大头端内表面喷丸：在对螺纹、密封齿用胶带保护后，利用旋转喷枪对后轴颈大头端长直口的内表面进行喷丸处理，在喷丸过程中保持零件静止、旋转喷枪旋转，完成后，退卸旋转喷枪，准备普通喷枪待用；
(6)后轴颈大头端外表面喷丸：用普通喷枪对后轴颈除螺纹、密封齿外的外表面从大头端至长直口处，自上而下的进行喷丸处理，在喷丸过程中保持后轴颈旋转；
(7)喷丸后处理：零件加工合格后，退卸零件；采用吹扫、溶剂清洗或超声波清洗零组件表面，退卸上述保护装置待用，清理设备与现场。
本发明还可以包括：
1、所述普通喷枪包括直喷枪、45°弯头喷枪、90°弯头喷枪，步骤(3)中旋转喷枪的旋转速度R为5～20r/min，旋转喷枪长度至少大于长直内孔长度的一半。
2、步骤(5)旋转喷枪的旋转速度T为30～100r/min。
本发明的优势在于：
1、本发明为结构复杂的燃气轮机后轴颈提供一种喷丸解决方案以及喷丸装夹方案。解决具有小头端长径比大，大头段呈喇叭口特点的后轴颈对除螺纹、密封齿外的内、外表面进行全面喷丸处理的需求，达到提高后轴颈疲劳寿命的目的，从而有助于提高了整个燃机机组可靠性和耐久性。
2、本发明采用分段喷丸和二次装夹保护，最优化的进行了喷枪与保护装置的更换，既提高了工作效率，又降低了成本。
3、喷丸过程中的后轴颈装夹保护装置提供一种稳定可靠的支撑，其中通过改变弹性支撑环的大小可满足规格相近的后轴颈的喷丸要求，可进一步地降低成本。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明小头端装夹保护装置结构示意图；
图3为小头端装夹保护装置俯视图；
图4为本发明大头端装夹保护装置结构示意图；
图5为大头端装夹保护装置俯视图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-5，本发明方法通过第一次装夹—喷丸—第二次装夹—喷丸的方式完成，该方法包括以下步骤：
步骤一：第一次装夹；
结合图1、图2，本发明所用小头端的装夹保护装置，它包括限位柱2、吊耳3、弹性垫4、螺栓5、底座6、支撑杆7、支撑盘8、U型槽A9等，共同组成小头端的装夹保护装置。利用吊耳3将装夹保护装置吊装至设备转台上，U型槽A9与设备转台通过螺栓固定。退卸吊耳3，将弹性垫4贴放于支撑盘8上。将后轴颈小头端朝上吊装置于小头端的装夹保护装置上。
步骤二：小头端外表面喷丸；
在对螺纹、密封齿用胶带保护后，在喷丸过程中保持零件旋转，用普通喷枪对后轴颈除螺纹、密封齿外的外表面从小头端至大头端，自上而下的进行喷丸处理。加工合格后，安装旋转喷枪。
步骤三：小头端内表面喷丸；
在喷丸过程中保持零件相对静止、喷枪旋转，用旋转喷枪对后轴颈小头端长直口的内表面进行喷丸处理。加工合格后，退卸零件，退卸小头端装夹保护装置，保留旋转喷枪。
步骤四：第二次装夹；
结合图3、图4，本发明所用大头端的装夹保护装置，它包括弹性内衬环10、上盘11、限制螺栓12、上立柱13、中盘14、下立柱15、底盘16、弹性支撑环17、固定螺栓18、连接螺栓19、U型槽B20、吊耳孔21等，共同组成大头端的装夹保护装置。将上述组合装置放置于设备转台上。U型槽B20通过螺栓与设备转台固定。将后轴颈小头端朝下吊装置于大头端的装夹保护装置上。
步骤五：大头端内表面喷丸；
在对螺纹、密封齿用胶带保护后，在喷丸过程中保持零件相对静止、喷枪旋转。利用旋转喷枪对后轴颈大头端长直口的内表面进行喷丸处理。进一步地，加工合格后，退卸旋转喷枪，准备普通喷枪待用。
步骤六：大头端外表面喷丸；
在喷丸过程中保持零件旋转，用普通喷枪对后轴颈除螺纹、密封齿外的外表面从大头端至长直口处，自上而下的进行喷丸处理。
步骤七：喷丸后处理；
零件加工合格后，退卸零件。采用吹扫、溶剂清洗或超声波清洗零组件表面。退卸上述保护装置待用，清理设备与现场。
步骤一中底座下表面与支撑盘上表面距离为D，D≥200mm。防止喷丸设备行程受限。
步骤二中所述的普通喷枪包括直喷枪与45°弯头喷枪、90°弯头喷枪。旋转速度R推荐为5～20r/min。旋转喷枪长度至少大于长直内孔长度的一半。
步骤三中所述的旋转喷枪的旋转速度T推荐为30～100r/min。
步骤四中的弹性垫4、弹性内衬环10、弹性支撑环17选取弹性高分子材料制作，如尼龙、聚四氟乙烯、橡胶。限制螺栓采用尼龙、聚四氟乙烯等制作。除弹性垫4、弹性内衬环10、限制螺栓12、弹性支撑环17等组件外均选取经济型钢材，如Q235、45号钢板。
工作原理：喷丸强化可以引入残余压应力场，并使得零组件表面发生弹塑性变形，最终使得后轴颈可靠性和耐久性得到提高。结构复杂的燃气轮机后轴颈具有小头端长径比较大，大头段呈喇叭口的特点。通过第一次装夹—喷丸—第二次装夹—喷丸的方式，完成对结构复杂的后轴颈的喷丸处理，达到提高后轴颈可靠性和耐久性的目的。
本实施例是一种后轴颈的表面强化方法，其具体步骤如下：
步骤1：本实施例前对后轴颈表面用丙酮进行擦拭，并晾干。
步骤2：后轴颈采用GH4169材料加工而成，要求喷丸强度满足0.25N～0.40Nmm，表面覆盖率≥100％。
步骤3：本实施例中，验证试片喷丸强度满足工艺要求后，通过分段装夹与分段喷丸完成零件喷丸处理。
步骤4：本实施例中，长直口长度约520mm，选用350mm长度的旋转喷枪。
步骤5：本实施例后，经检验合格后，吹扫或清洗后轴颈表面。
步骤6：本实施例后，后轴颈不再进行任何机械加工与热处理，入库等待装配。
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