[發明專利]一種用于高溫高速工況的薄壁細長主軸制造方法

在審

• 申請號: 202010119673.4
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111250932A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 任志華;蘇文才;俞增強;陳銳;方靜輝;祁世讓;孫凡;劉曉曦;宋磊;張林海;胡玲翠;吳忠華;濮煉杰;崔師安;唐云峰
• 申請（專利權）人: 浙江富春江水電設備有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23Q3/06
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種用于高溫高速工況的薄壁細長主軸制造方法，包括以下步驟：A、準備若干段主軸鍛件，各段主軸鍛件均加工至要求參數，整體組焊；B、焊接后內腔抽真空，焊縫氦檢漏；C、在950~980℃環境下1.5到2.5小時高溫井式熱處理；D、采用一夾兩拖加兩頂尖方式裝夾主軸，確立切削參數，反車加工；E、粗、半精和精加工后均分別動平衡、壁厚檢查和偏心加工；F、百葉輪拋光Ra1.6外圓、衍磨Ra0.2外圓；軸身外圓PT；動平衡；根據動平衡結果，采用雙四爪裝夾，偏心加工配重；去除裝夾段；銑端面、鍵槽、鉆攻螺孔。本發明的好處是整體采用以焊代鍛的制造方法，大幅降低制造成本；解決了316不銹鋼主軸材料制成的細長軸存在撓度大，剛性弱和伸長變形的問題。

技術領域

本發明屬于主軸制造技術領域，具體是一種用于高溫高速工況的薄壁細長主軸制造方法。

背景技術

目前，具有代表性的一般水電主軸為20SiMn或類似材質，火電主軸為40CrMn類似合金調質鋼，相關類似材質和結構的主軸目前公開文獻資料查閱不到，只有用于核電泵軸采用涉及，目前相關業績的泵軸全部為進口。本申請所涉及的主軸長度超過10000mm，直徑最小不足300mm，材質為316不銹鋼，為空心結構，壁厚最薄40mm，屬于典型的奧氏體不銹鋼薄壁細長軸，內腔表面要求無氧化，焊縫要求氦檢漏超過10-7等級，形位公差精度最高0.025mm，粗糙度最高要求Ra0.2以內，動平衡G2.5級合格，以總重12T為例，最多殘余不平衡重量不超過800g為合格。由于本申請所涉及的主軸結構過長，工件較細長，剛度弱、撓度大，而且加工易隨溫度變化而變化，無法整體鍛造，目前現有主軸的制造方法無法保證316不銹鋼主軸材料在高溫、高速條件下的的材料的綜合性能，包括晶界腐蝕、沖擊和殘余應力較小；同時也無法保證主軸高精度，包括尺寸公差和粗糙度等，滿足主軸的長期運行服役。現有技術中的細長軸的生產方法迫切需要改進。

發明內容

基于上述問題，本發明提供一種用于高溫高速工況的薄壁細長主軸制造方法，適用于316不銹鋼，解決了316不銹鋼主軸材料制成的細長軸存在撓度大，剛性弱和伸長變形的問題，保證了在高溫、高速條件下的主軸的綜合性能和主軸的高精度；整體采用以焊代鍛的制造方法，大幅降低制造成本。

為了實現發明目的，本發明采用如下技術方案：一種用于高溫高速工況的薄壁細長主軸制造方法，包括以下步驟：A、準備若干段主軸鍛件，各段主軸鍛件均加工至要求參數，整體組焊；B、焊接后內腔抽真空，焊縫氦檢漏；C、在950~980℃環境下1.5到2.5小時高溫井式熱處理；D、采用一夾兩拖加兩頂尖方式裝夾主軸，確立切削參數，反車加工；E、粗、半精和精加工后均分別動平衡、壁厚檢查和偏心加工；F、百葉輪拋光Ra1.6外圓、衍磨Ra0.2外圓；軸身外圓PT；動平衡；根據動平衡結果，采用雙四爪裝夾，偏心加工配重；去除裝夾段；銑端面、鍵槽、鉆攻螺孔。

解決了316不銹鋼主軸材料制成的細長軸存在撓度大，剛性弱和伸長變形的問題，保證了在高溫、高速條件下的主軸的綜合性能和主軸的高精度；整體采用以焊代鍛的制造方法，大幅降低制造成本。

作為優選，步驟A中，依次完成以下分步：單件軸鍛造；鍛件去應力熱處理；鍛件粗加工；鍛件組焊前成孔加工；單件軸坡口VT、PT；中間軸、下段軸組焊；焊縫VT、PT、UT和RT；上段軸和屏蔽軸組焊；焊縫VT、PT和UT；組焊件坡口加工；PT；整體組焊；焊縫VT、PT和UT。

進一步的，步驟C中，高溫井式熱處理采用965℃高溫2小時，去應力熱處理退火。

進一步的，步驟C中，在熱處理后對焊縫進行PT、UT復驗。

作為優選，在步驟D前，床頭和床尾兩處分別通過四爪裝夾找主軸中心基準，車床鉆兩端面中心孔；步驟D中，主軸裝夾單邊留2毫米。