解承軍，田學(xué)森

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川 750021）

燃氣輪機鑄件一般分四種類型，如圖1分別為進氣缸（集成軸承箱）、壓氣缸、透平缸和排氣缸，其中進氣缸根據(jù)設(shè)計及使用要求不同分為帶集成軸承箱和不帶集成軸承箱缸。由于進氣缸類型不同，又衍生出軸承箱類鑄件概念。由于功能需求，軸承箱中間部位都需要進行加工鉆孔，進行滲漏檢測，保證裝配軸承后整臺機組正常運行，而軸承箱中間部位又是鑄件厚壁區(qū)域，從鑄造工藝角度分析為內(nèi)部縮松風(fēng)險最高區(qū)域[1，2]，這對軸承箱鑄件生產(chǎn)提出極高的要求。

圖1 燃氣輪機部件組成

1 軸承箱類鑄件縮松問題及改進

1.1 內(nèi)在縮松問題

根據(jù)某鑄造廠2012年顧客信息反饋統(tǒng)計（表1），2012年客戶共計反饋質(zhì)量問題300個，軸承箱類鑄件問題共計反饋60個，占總數(shù)20%。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，進氣缸質(zhì)量問題反饋率為42%，主要為尺寸問題。軸承箱類鑄件質(zhì)量問題高達20%，且多為傾向性質(zhì)量問題，直接影響到與之配套的進氣缸鑄件。2012年因縮松問題，加工報廢兩套軸承箱鑄件，鑄件在厚壁處出現(xiàn)縮松，如圖2所示，顧客在加工孔時發(fā)現(xiàn)孔底縮松，因無法進行UT檢驗，煤油滲漏試驗出現(xiàn)滲漏問題，鑄件最終報廢處理，直接經(jīng)濟損失約15萬元。

表1 2012年鑄件信息反饋數(shù)/總數(shù)統(tǒng)計

圖2 軸承箱加工后縮松缺陷

圖3 Magma模擬圖

1.2 鑄造工藝改進

1.2.1 Magma模擬

通過Magma模擬，對軸承箱類鑄件鑄造工藝進行驗證，通過這種可視化的鑄造工藝驗證，可以明確工藝設(shè)計的不足，有效的推進工藝優(yōu)化進程。

1.2.2 工藝設(shè)計增加過濾網(wǎng)

通過修改澆注系統(tǒng)，增加過濾網(wǎng)來提高鐵水質(zhì)量，減少因鐵水純凈度問題產(chǎn)生的內(nèi)部夾渣問題，如圖4所示。

1.2.3 增加水口堵

通過在水口盆內(nèi)增加水口堵的方式，有效地阻止第一股鐵水進入型腔，起到了聚渣的作用，保證鐵水不斷流，大大降低了出現(xiàn)夾渣、冷隔類缺陷的幾率。

圖4 過濾網(wǎng)

1.2.4 鉻礦砂芯工藝優(yōu)化

軸承部位為鑄件壁厚最大尺寸區(qū)域，從鑄件結(jié)構(gòu)及鑄造工藝特性方面，厚大部位為鑄造熱節(jié)區(qū)域，出現(xiàn)縮松缺陷的風(fēng)險高，如圖5所示。

圖5 熱節(jié)模擬

由于軸承箱內(nèi)腔尺寸限制，通過常規(guī)冷鐵布置來解決縮松問題無法起到很好的效果，通過研究結(jié)構(gòu)，鑄造工藝設(shè)計時在厚壁加工孔位置設(shè)計一個鑄造孔，采用鉻礦砂芯鑄造。通過后序檢驗驗證，鉻礦砂良好的強度和導(dǎo)熱性能夠解決厚壁部位的縮松問題[3]，如圖6、7所示。

1.3 檢驗方法改進措施

1.3.1 超聲波檢測工藝優(yōu)化[4]

圖6 一種軸承箱結(jié)構(gòu)圖示

圖7 軸承箱實物

對于軸承箱類厚壁小型鑄件，由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，軸承箱只能從一個方向上進行超聲波檢測，如圖1所示。這類軸承箱垂直方向厚大，檢測結(jié)果幾乎無法準確判定缺陷位置，這對缺陷的定位判定加工風(fēng)險增加了一定的難度，如圖8所示。

通過改進，對這類鑄件不僅從軸承方向做探傷檢測，還添加從兩個側(cè)面檢查如圖9所示。通過側(cè)面及軸承方向兩方面的數(shù)據(jù)能準確的定位缺陷位置，檢驗?zāi)芫_的評定加工風(fēng)險。

1.3.2 增加滲漏檢驗

通過學(xué)習(xí)客戶在加工完成后的檢測方法，在鑄件毛坯生產(chǎn)過程中增加煤油滲漏檢驗工序，如圖11所示。

2 結(jié)束語

圖8 UT單向檢測示意圖

圖9 改進UT探傷簡圖

圖10 現(xiàn)場實際檢測

圖11 軸承箱滲漏試驗

通過鉻礦砂芯與超聲波工藝優(yōu)化可以高效改進軸承箱類鑄件質(zhì)量，此類工藝及檢驗方法可適用于大部分厚壁類軸承箱燃氣輪機鑄件，通過此項改進，軸承箱類質(zhì)量問題反饋下降到0.1%，加工縮松問題報廢反饋率實現(xiàn)0目標。此應(yīng)用可作為企業(yè)追求持續(xù)發(fā)展、有效經(jīng)營、追求零缺陷切實可行的改進參考。