[发明专利]水轮机转轮叶片模压成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及到水轮机转轮叶片加工技术，特别涉及到一种水轮机转轮叶片模压成型方法。

背景技术

转轮作为水轮发电机的心脏，是将水的势能转换为动能的关键部件。通常，水轮机转轮包括一组扭曲成一定形状的叶片，且按一定规律排列在转轮轴上，水流流过叶片表面，冲击转轮转动，从而达到能量转换的目的。现有技术水轮机转轮叶片采用铸造方式制造，每制造一块叶片就需要一套浇铸模，一般一个电站都有约30～50块叶片，使得模具制造成本高，生产周期长。同时，铸造件的气孔、夹渣、缩松和裂纹等缺陷都不好控制，致使产品报废率高，缺陷处理成本高，质量隐患多。另外，铸造件余量多，加工成本高。最重要的是，叶片是在水流冲击条件下工作（水中经常含有大量泥沙等物），而铸造件内部结构致密度不够，抗气蚀与冲刷能力弱，一旦发生剥蚀破坏，就会迅速扩展（且是一种无规律可言的破坏），造成发电机组一系列的问题（诸如振动，能量转换效率降低等）。显然，现有技术铸造水轮机转轮叶片存在着加工成本高、质量水平低和安全隐患多等问题。

发明内容

为解决现有技术铸造水轮机转轮叶片存在的加工成本高、质量水平低和安全隐患多等问题，本发明提出一种水轮机转轮叶片模压成型方法。本发明水轮机转轮叶片模压成型方法采用钢板为原材料，通过三维建模生成转轮叶片的包络曲面，根据包络曲面采用数控加工技术制备压形模的上、下模；根据包络曲面对钢板局部做削薄处理；将钢板热压成形为扭曲形状。

进一步的，本发明水轮机转轮叶片模压成型方法采用的钢板为不锈钢板。

进一步的，本发明水轮机转轮叶片模压成型方法包括以下步骤：

S1：通过三维建模生成转轮叶片的包络曲面；

S2：根据包络曲面采用数控加工技术制备压形模的上、下模；

S3：将等厚的包络曲面作三维展开，确定下料尺寸和形状；

S4：根据包络曲面对钢板局部做削薄处理；

S5：将钢板加热到1050℃±10℃，保温8～15分钟；

S6：将钢板放置在压形模的上、下模之间，加压至上、下模与叶片间基本无间隙，保压至温度降到700℃以上；

S7：打开模具，取出热压成形件；

S8：将钢板再次加热到1050℃±10℃，保温8～15分钟；

S9：将钢板放置在压形模的上、下模之间，加压至上、下模与叶片间基本无间隙，保压至温度降到400℃以下；

S10：卸压，检查叶片与模具间隙，要求≤1.5mm；

S11：取出热压成形件，对热压成形件进行后续机械加工，检验，入库。

本发明水轮机转轮叶片模压成型方法的有益技术效果是一批叶片只需一副压形模具，且模压叶片外形一致性好，加工余量较小，转轮叶片质量稳定、可靠。

附图说明

附图1为水轮机转轮叶片的正视示意图；

附图2为水轮机转轮叶片的侧视示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明水轮机转轮叶片模压成型方法作进一步的说明。

具体实施方式

附图1为水轮机转轮叶片的正视示意图，附图2为水轮机转轮叶片的侧视示意图，由图可知，水轮机转轮包括一组扭曲成一定形状的叶片，且按一定规律排列在转轮轴上，水流流过叶片表面，冲击转轮转动，从而达到能量转换的目的。现有技术水轮机转轮叶片采用铸造方式制造，每制造一块叶片就需要一套浇铸模，一般一个电站都有约30～50块叶片，使得模具制造成本高，生产周期长。同时，铸造件的气孔、夹渣、缩松和裂纹等缺陷都不好控制，致使产品报废率高，缺陷处理成本高，质量隐患多。另外，铸造件余量多，加工成本高。最重要的是，叶片是在水流冲击条件下工作（水中经常含有大量泥沙等物），而铸造件内部结构致密度不够，抗气蚀与冲刷能力弱，一旦发生剥蚀破坏，就会迅速扩展（且是一种无规律可言的破坏），造成发电机组一系列的问题（诸如振动，能量转换效率降低等）。显然，现有技术铸造水轮机转轮叶片存在着加工成本高、质量水平低和安全隐患多等问题。