再热主汽阀阀碟加工方案

再热主汽阀阀碟加工方案
摘要：对汽轮机再热阀碟，形状复杂，材料切削性差，加工和装夹困难，采用新设计工装的方法实现加工。

关键词：汽轮机；再热阀阀碟；高温合金钢；轴向拉紧组合型式；工装
引言
汽轮机本体部分最主要的阀门为主汽阀和再热阀，主汽阀由管道与高压缸进汽口连接，使蒸汽进入汽轮机高压通流部分膨胀做功；大型机组为减小流动损失，在主汽阀前边的蒸汽管道上不再装设电动主汽阀及其他阀门，因此主汽阀就是汽轮机进汽的总阀门。

主汽阀打开，汽轮机就有了汽源，有了驱动力；主汽阀关闭，汽轮机就被切断了汽源，失去了驱动力。

汽轮机正常运行时，主汽阀全开；汽轮机停机时，主汽阀关闭。

主汽阀的主要功能是，运行中当汽轮机的任一遮断型保护装置动作时，主汽阀应能快速关闭，实现停机。

而再热阀由管道与中压缸进气口连接，使再热蒸汽进入中压通流部分膨胀做功。

这两个阀门是汽轮机本体部分温度最高，压力最大的部件，所以材料也是要求最高的。

而现在的火电机组为了适应节能降耗和环保的特点，都采用超临界、超超临界机组，温度和压力更高，需要采用适应高温性能的高温合金钢，相应的作为阀门内部核心的阀碟也都是采用高温合金钢，高温和改进刚的切削加工性很差；加之阀门一般形状特殊，尺寸精度要求高，尤其是形位公差要求极高，加工困难。

1 阀门加工的难度分析
再热阀又分为再热主阀和调阀，由于再热主阀很少起到调节的作用，常常设计为锅盖的形状。

再热主阀是本体阀门中形状和结构最为特殊，现以某超临界机组再热主阀为例进行分析。

此机组再热主阀材料采用高温合金1Cr11MoNiW1VNbN，零件总长227mm，最大直径是φ568.1mm，最小直径是φ68.9mm，整个零件形状较复杂，头大身子小，型线是由一系列圆弧线相互连接构成的，从R7、R110、R575、R6、R388、R6，直到R800，而表面粗糙度要求达到1.6。

如此复杂的形状，再采用切削性能差的高温合金1Cr11MoNiW1VNbN，加工高难度可想而知。

此外工件如何装夹、找正也成为一大难点，给加工造成很大难度。

而其本身材料价格就价格比较贵，所需加工的阀碟一件毛坯料重量即可达到二百多公斤，光材料费用就达到达十几万人民币，一担加工中出现意外，损失巨大。

2 解决问题的方法分析
针对以上难度进行分析，确定方案：
（1）针对形状复杂的问题，由于工件头大身子小，我们选择夹住大端，先把零件左侧尺寸加工出来（包括螺纹、φ68.9mm、R110、R575、R6等尺寸）。

这样先解决了部分尺寸的加工。

（2）如果正常装夹φ68.9mm外径来加工右端φ568.1mm和R388、R800尺寸时，因装夹直径太小，加工直径又很大，会产生装夹找正困难，并且在加工时会因夹紧力不够，造成工件移动，保证不了加工质量等问题；初步分析需要改进常规的装夹方法，重新设计工装。

根据阀门的形状，在尽量节省成本并且由于操作的前提下，工装设计为轴向拉紧组合型式，由配合阀碟本体形状的阀碟固定工装本体，用于固定的轴向拉杆和锁紧螺母，用来调整的三个垫圈构成。

首先对工件图形和机床结构进行分析，有效利用工件和机床现有的一些条件来进行制作工装。

分析后发现我们可利用工件φ68.9mm来做颈项定位面、用R575一段型线来做轴向定位面。

再加工配准阀碟固定工装本体中心孔，使中心孔与阀碟的φ68.9mm尺寸有0.02mm的间隙。

然后将工装端面按R575加工一段（保证其他地方不碍事），工件装入阀碟固定工装本体内。

最后将事先加工好的轴向拉杆（见图1）从车床主轴穿入，与工件螺纹相连接，通过垫圈和螺母将轴向拉杆压紧在车床主轴端面口上，通过这一组工装就将工件拉紧了，从而有效解决加工中的装夹问题。

3 改进效果及意义
实际对阀门加工进行验证后发现，阀碟的各尺寸负荷图纸的要求，表面粗糙度符合或超过图纸的要求，加工质量远远高于普通车床加工出的产品，改进后的方法是很成功的。

采用此方法加工的工件，能大大提高了产品的精度，保证了产品的加工质量全部合格，填补了该零件数控加工的空白，并通重新设计工装，攻克了加工难关，为今后在数控车床上的加工闯出了道路，促进了加工技术的发展。

此方法可以进行应用和推广，并应用于其他同类再热主汽阀阀碟的加工。