1250 MW核电半速汽轮发电机定子通风槽板制造工艺.pdf

核电半速汽轮发电机定子通风槽板制造工艺刘福仁(哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨)摘 要:介绍了 核电半速汽轮发电机定子通风槽板的产品结构及尺寸特点阐述了其生产工艺对影响产品质量的相关因素进行了说明 分析对比了各种焊接方法经过试验、分析和工艺改进解决了生产过程中面临的诸多难题保证了产品质量实现了核电重要部件的国产化关键词:通风槽板激光切割激光点焊中图分类号:文献标志码:编码:././.(.):.:引言通风槽板是由通风槽片与槽钢焊接在一起起到通风散热作用的电机核心部件 核电半速汽轮发电机定子通风槽板是公司有史以来结构最复杂加工难度最高也是尺寸最大的发电机定子通风槽板 常规槽钢一般为 的直条工字钢而核电采用的是 的各类方钢其制造难度主要体现在槽钢形状复杂、装配精度要求高、焊接强度以及变形量控制等方面 由于其制造难度大我公司前期制造的核电半速汽轮发电机定子通风槽板都由国外进口花费了公司大量的资金 结束购买核电通风槽板的历史实现核电定子通风槽板国产化保质保量地按时完成任务意义重大 通风槽片的制造在核电半速汽轮发电机定子冲片中主冲片采用 厚无取向硅钢片但通风槽片采用 厚的钢板 由于凸、凹模间隙对冲片质量、冲裁力、模具寿命都有很大的影响为保证冲片的断面质量好、模具寿命高考虑到生产过程中的磨损会使间隙增大设计和制造新模具时要采用最小合理间隙值 根据经验确定法计算:工艺与装备上海大中型电机.()式中:为材料性质有关系数 为材料厚度根据材料性质 取 当 时得到模具间隙值 当 时得到模具间隙值 为了保证产品质量两种材料不能采用同一套模具冲制 因此如果通风槽片采用冲模冲制需要花费大量的资金用于制造另一套冲模从而造成制造成本增加 通过测算如果采用激光切割将可节省 余万元的冲模制造费用 为此我们本着在确保核电半速汽轮发电机定子冲片质量的前提下以最低的成本完成国产化的原则决定对 厚的通风槽片采用激光切割技术加工公司是首次采用激光切割技术加工发电机定子通风槽片而加工核电冲片更是史无前例 因此为确保切割质量我们首先进行了试加工如图 所示图 定子通风槽片在试加工过程中我们发现由于钢板只有 厚在激光切割加工中需要吹高压辅助气体这些高压气体会造成定子冲片发生抖动从而在激光切割后的定子冲片边缘会产生微小“锯齿”形的缺陷进而产生尺寸偏差 针对这一问题经过反复试验研究终于找到了一种合理的解决办法即制作一个永磁性定位胎板将定位胎板安装在激光切割机工作台上然后将毛坯料放置在永磁性定位胎板上 由于磁力的作用在吹高压气体时定子冲片不会产生抖动的现象从而切割质量得到了有效的保证 经检查其产品切割精度达到 满足核电产品质量标准要求 虽然激光切割技术加工的质量满足了技术要求但激光切割加工毕竟不同于冲模加工 因为冲模加工只要首件合格后续使用同一冲模加工的定子冲片可以不需检测而激光切割加工是数控加工每片之间会有一定差异如发生设备故障或数控系统数据等问题随时可能产生偏差而这些偏差肉眼是无法发现的针对这一问题我们最终制定了采用检查样板的检验方法如图 所示 对每一片激光切割加工的槽片都进行检测从而全面确保产品的切割质量通过以上措施节省模具制造周期 个月有效提高了生产效益图 激光切割的槽片在检查样板上检测 通风槽板焊接按引进技术定子通风槽板使用定位胎板采用手工电阻焊的工艺方法制造 但由于定子通风槽板结构复杂定位胎板不能将所有通风槽钢完全定位同时由于定位胎板沉重笨大手工操作几乎不可实现 经实际焊接试验这一方法无法满足核电半速汽轮发电机技术要求手工电阻焊接无法满足要求我们只有另寻更加有效合理的焊接方法 在此期间我们寻求了脉冲激光焊接、氩弧焊接、二氧化碳激光焊接等多种焊接方法进行了多次反复试验 其中脉冲激光焊接能量过小焊接强度不能满足技术要求氩弧焊接的方法焊斑过大且能量相对较为分散焊接质量很难满足技术要求 试样效果如图 图 所示 经过对比激光焊接的工艺方法焊接的试件最为理想最终确定使用目前的二氧化碳激光焊接技术的工艺方法制造核电半速汽轮发电机定子通风槽板 但这其中还有许多技术需要进一步提升.核电半速汽轮发电机定子通风槽板制造工艺工艺与装备图 脉冲激光焊接试样图 氩弧焊接试件图 二氧化碳激光焊接试件 二氧化碳激光焊接最大的两个难点是:一是如何将只有 小的 形、形、半圆形以及直条等复杂形状组成的通风槽钢准确的定位二是控制激光功率的大小及焊接时间在确保焊接强度的同时工件又不会被击穿由于槽钢宽度仅 点焊位置尺寸较小故对装配精度要求非常高 装配时先将槽钢固定在工作台上再将冲片置于槽钢上方焊枪会按照程序自动走到点焊位置进行点焊 由于位置及程序存在误差正式点焊前需对焊点位置进行确认并对程序进行微调以便使焊点尽量位于槽钢中心线上通过以上措施使装配精度达到 比进口产品提高一倍 通风槽钢的定位胎板采用 厚优质钢板制造为降低成本我们使用激光切割机在定位胎板上按指定位置切割出定位销的安装销孔然后将通风槽钢定位销安装在上面通过试验确定了激光焊接功率和焊接时间最佳合理参数 由于核电半速汽轮发电机定子通风槽板形状复杂首次焊接试验时激光焊接机的顶出器位置的通风槽钢无法定位 后通过进一步的试验决定取消顶出器工件焊接后手工取出 虽然手工取出工件需要浪费一些时间但焊接质量可以满足要求 为更好优化焊接工艺适当增大焊点间距 即可有效控制焊接热变形对焊点的焊接顺序进行了优化采用分散式焊接路径避免热集中有效控制了焊接变形槽钢与槽片的间隙小于进口产品 以上激光点焊的可调参数为:激光功率、点焊时间、离焦量 其中激光功率主要影响焊点的熔深而点焊时间则对焊点横向尺寸有较大影响离焦量则对焊点整体形状都有较大影响 经过大量的试验对比分析在工艺参数 下获得的焊点综合性能优良如图 所示 与进口产品相比其焊接强度高于进口产品图 核电定子通风槽板 结论在核电产品制造过程中我们克服了一个个困难终于通过采取以上工艺方法实现了通风槽板的国产化 产品质量不仅完全满足质量要求在各项性能指标上更是超过了进口产品 核电通风槽板国产化工作取得圆满成功结束了核电通风槽板需要进口的历史节约了大量的资金投入为核电生产降低成本做出了巨大贡献提升了公司在核电市场的竞争力参考文献 李建伟邱祥泳.电机通风槽板制造工艺.大电机技术():.罗大金王德俊杨晓红.冲压技术.北京:化学工业出版社.张一李强佟玲等.激光切割辅助气体参数对切割质量影响的仿真分析.机械工程与自动化():.作者简介:刘福仁男 年生 年毕业于哈尔滨工业大学材料成型及控制工程专业工程师目前在哈尔滨电机厂有限责任公司智能制造工艺部从事电机冲压工艺工作工艺与装备上海大中型电机.