1. Lựa chọn vật liệu:
ở các n−ớc công nghiệp tiên tiến vật liệu bánh công tác tua bin đ−ợc chọn theo cột n−ớc: tua bin cột n−ớc cao (trên 80m) vật liệu là thép không gỉ, cột n−ớc trung bình (60m) vật liệu là thép hợp kim hoặc hợp kim đồng, đối với cột n−ớc thấp vật liệu là thép th−ờng. ở Việt Nam ngoài tiêu chuẩn trên, chúng ta phài cân nhắc đến khả năng đúc của ta. Đối với cánh tia nghiêng TN - N - 25/2x4,5; khả năng điền đầy, thoát khí.. . của vật liệu rất quan trọng nó quyết định đến chất l−ợng sản phẩm đúc. Căn cứ vào các yếu tố trên chúng tôi chọn vật liệu đúc cánh liền là hợp kim đồng. Vật liệu này có tính chảy loãng cao, khả năng điền đầy tốt các cơ tính khác cũng phù hợp với đặc tính làm việc của tua bin.
Mác hợp kim đồng đ−ợc chọn theo tiêu chuẩn của Liên xô (cũ) : Thành phần kim loại theo bảng sau:
Bảng 2. TP kim loại chính (%) Thành phần tạp chất không v−ợt quá (%) Mác vật liệu Al Fe Cu á Sb Sn Si Ni Pb P Zn Mn ∑ 8-10 2-4 0,01 0,02 0,1 0,1 0,5 0,01 0,01 1,0 0,5 1,7
Cơ tính của vật liệu:
Độ bền : 30 - 50 KG /mm2 Độ dẻo : 10 - 20 %.
Độ cứng : 120 - 140 HB. Nhiệt độ nóng chảy : 1040 0C.
Đây là loại vật liệu chịu mài mòn tốt, độ cứng và độ dẻo thích hợp, khả năng chịu xâm thực tốt. Tính chảy loãng của hợp kim đồng cao nên tính đúc t−ơng đối tốt phù hợp với dạng cánh liền, bố trí dày và lá cánh mỏng .
Mẫu cháy đ−ợc chế tạo giống hệt mẫu thực trong đó có tính đến độ co của vật đúc (2%), l−ợng d− gia công v v …. Cấu tạo của bánh công tác gồm:
- Lá cánh , số l−ợng 22 chiếc. - Bầu cánh, số l−ợng 1 chiếc. - Vành bao cánh, số l−ợng 1 chiếc.
Trong đó lá cánh quan trọng nhất đ−ợc chế tạo bằng thiết bị phun ép xốp.
Bầu cánh và vành bao ngoài không quan trọng lắm nên có thể chế tạo bằng PP thông th−ờng. Dùng dao đ−ợc gia nhiệt để cắt tạo kích th−ớc chính xác cần thiết.
Cuối cùng các chi tiết đ−ợc ghép lại với nhau theo các kích th−ớc kỹ thuật đã thiết kế.
Trình tự tiến hành tạo mẫu nh− sau: a. Chế tạo mẫu cánh xốp:
T−ơng tự nh− đúc cánh rời bằng mẫu cháy quy trình chế tạo lá cánh xốp gồm: Tạo cánh mô hình bằng chất liệu Êpôxy => Tạo khuôn thạch cao => Chế tạo khuôn nhôm bằng máy CNC => Chế tạo mẫu cánh xốp bằng máy phun ép => Các mẫu cánh bằng xốp.
So với mẫu cánh xốp đúc rời cần l−u ý:
- Các lá cánh phải chính xác, không để l−ợng d− mài vì khi ghép liền ta không thể gia công đ−ợc.
- Độ co ngót của các lá cánh đúc liền khác với cánh rời, vì chúng đ−ợc định vị với bầu và vành bao.
- Tính toán thêm các góc l−ợng của mối ghép giữa cánh và chi tiết bầu, vành - tuỳ theo công nghệ dán ghép mẫu xốp mà ta lựa chọn.
- Số l−ợng lá cánh xốp đ−ợc chế tạo ít nhất cho 3 bộ cánh công tác vì chế tạo cánh liền bằng PP đúc, ta không thể tính toán dự liệu chính xác đ−ợc. Khả năng khuyết tật của sản phẩm là không tránh khỏi. Từ lần đúc thử, ít nhất là một lần, chúng ta rút kinh nghiệm, kiểm tra sản phẩm theo các thông số kỹ thuật yêu cầu, hoặc sửa lại mẫu, hoặc sửa lại khuôn cho hợp lý.
Hình 14. Khuôn nhôm - chế tạo mẫu xốp. b. Chế tạo vành và bầu cánh.
Nh− đã trình bày, vành và bầu cánh không quan trọng bằng lá cánh, số l−ợng đơn chiếc nên ta có thể chế tạo bằng PP thông th−ờng, thủ công. Về kích th−ớc, ngoài tính toán độ co, ta còn thêm vào l−ợng d− gia công sau khi đúc. Công nghệ cơ bản đ−ợc tiến hành nh− sau:
- Các kích th−ớc và cấu tạo bầu, vành nh− trên bản vẽ (Hình 15).
- Dùng loại dao chuyên dụng, gia nhiệt thích hợp cắt dần khối xốp để tạo kích th−ớc nh− mong muốn. Cuối cùng maì và miết bề mặt mẫu để đạt độ bóng, độ chính xác theo thiết kế.
- Sau khi sản phẩm hoàn thành, căn cứ vào bản vẽ thiết kế xác định các vị trí sẽ ghép các lá cánh bằng cách vạch dấu trên bầu và vành bao:
Chia bầu theo 22 vị trí ứng với một góc 360/22 so với tâm bầu vạch biên dạng cánh sẽ ghép vào bầu ở vị trí xác định. Cũng nh− vậy chia vành bao theo 22 vị trí t−ơng ứng và vạch dấu chỗ biên dạng cánh sẽ ghép vào vành.
Hình 15. Vành và bầu mẫu xốp. c. Ghép hoàn thiện mẫu xốp bánh công tác.
Ghép hoàn thiện 3 loại chi tiết với nhau phải tuân thủ các điều kiện kỹ thuật sau:
- Đảm bảo góc ra, góc vào từng lá cánh đúng thiết kế.
- Các lá cánh cách đều nhau với 1 góc 360/22 theo đ−ờng trung bình, nh− vậy các mép cánh ở 2 đầu lắp ghép pahỉ trùng với vị trí đánh dấu trên bầu và vành. - Các mối ghép phải chắc bền. Các mép phải tạo góc l−ợn để tránh gây ứng suất tập trung khi đúc và tránh tổn thất thuỷ lực.
- Bánh công tác mẫu xốp phải chắc chắn, cân đối, bền nén tốt. Đảm bảo khi tạo khuôn đúc không bị biến dạng, xô lệch. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 16. Đồ gá khi ghép mẫu xốp bánh công tác. Các b−ớc tiến hành nh− sau:
- Mặt phẳng chuẩn bằng gỗ bào nhẵn-t−ơng ứng với mặt vào cánh của dòng chảy. Vạch dấu trên mặt để xác định vị trí t−ơng đối của bầu, vành, các mép vào của lá cánh.
- Bộ d−ỡng kiểm để các lá cánh đảm bảo đinh vị không gian từng lá cánh đến thiết kế.
2. Định vị vành và bầu trên mặt phẳng chuẩn bằng vấu và kẹp. Đảm bảo chúng không bị xô lệch vị trí khi ghép các lá cánh.
3. Ghép các lá cánh theo d−ỡng kiểm.
4. Ghép các góc l−ợn ở các mối ghép lá cánh với bầu và vành.
Hình 17. D−ỡng kiểm cánh khi ghép bánh công tác mẫu xốp.
5. Kiểm tra độ cân đối , đồng đều giữa các lá cánh lấy bánh công tác ra khỏi bộ gá kẹp, ta đ−ợc bánh công tác mẫu hoàn chỉnh.
Hình 18. Mẫu xốp hoàn chỉnh. 3. Tạo khuôn cát nhựa.
Vật liệu làm khuôn đ−ợc lựa chọn t−ơng tự nh− đúc cánh rời:
Cát sạch mịn ( 0,1 - 0,2 mm); nhựa fuaran; sử dụng khuôn đóng rắn nguội. Thành phần hỗn hợp cát nhựa nh− sau: - Cát sạch, khô : 97,2% - Nhựa 2,0% - Chất xúc tác: 0,8% - (40% nhựa) - Thời gian đủ cứng: 20-30 phút.
Để có bề mặt khuôn đẹp, ta sử dụng thêm loại sơn mặt khuôn ( vật liệu graphít, thạch anh, crômít…)
- Đối với khuôn đúc cánh liền, đòi hỏi sản phẩm có độ chính xác cao nên vấn đề thoát khí rất quan trọng. Ngoài tính chất −u việt của cát nhựa về khả năng thoát khí tốt, chúng ta vẫn phải tính toán bố trí thêm những lỗ thoát khí, nhất là ở khu vực các lá cánh.
Hình 19. Mô hình đúc bánh công tác hoàn chỉnh.
- Đặt mẫu vào hòm khuôn, chú ý úp cánh xuống sao cho mặt n−ớc vào cánh nằm d−ới. Nh− vậy lòng cánh có bề mặt đẹp hơn phần l−ng trên. Chọn PP đầm nhẹ và rung hòm khuôn để các hạt cát nhựa đ−ợc lèn vào các ngóc ngách bánh công tác. Bố trí đậu ngót, đậu rót thích hợp, tính toán khả năng liền đầy và thoát khí của chất lỏng đúc. Đậy chặt hòm khuôn.
4. Đúc:
Sản phẩm đ−ợc thực hiện tại x−ởng đúc Viện công nghệ - Bộ công nghiệp với lò đúc trung tần.
Đôí với vật liệu hợp kim đồng chú ý đến tính chảy loãng, nhiệt độ chảy , thành phần hợp kim cho vào để cải thiện cơ tính.
Khối l−ợng sản phẩm khoảng 50 - 60 kg.
Sau khi đúc chờ nguộị dỡ hòm khuôn, làm sạch vật đúc. Cát có thể dùng lại đ−ợc.
5. Kiểm tra sản phẩm sau khi đúc.
- Sau khi đúc cần kiểm trađể rútkinh nghiệm cho PP đúc hoàn thiện.
- Kiểm tra bề mặt sản phẩm về: rỗ khí, khả năng nứt, khả năng liền đầy, độ bóng bề mặt…
- Kiểm tra hình dạng hình học về cáckích th−ớc cơ bản của cánh. Sử dụng các kích th−ớc đo độ sâu, th−ớc đo góc, d−ỡng chuyên dụng.
- Kiểm tra mác của vật liệu cánh. Thử mẫu bằng PP quang phổ để xét các thành phần hoá học vật liệu.
Từ các kết qủa kiểm tra, chúng ta chỉnh sửa lại từ mẫu, hoặc khuôn, hoặc thành phần vật liệu…Sau đó đúc lại. Tiếp tục các b−ớc nh− trên.