Chuyên đề Nghiên cứu công nghệ chế tạo bánh công tác tua bin thủy lực

óc c¸nh rêi. Trong ®Ò tµi nµy chóng t«i tr×nh bµy cô thÓ c«ng nghÖ ®óc chÝnh x¸c cho B¸nh c«ng t¸c cña tua bin tia nghiªng d¹ng c¸nh rêi cña tua bin mÉu kÝ hiÖu: TN - N - 25/2x5,5. 7.1.1. §Æc ®iÓm cña s¶n phÈm. 7.1.1.1. §Æc ®iÓm tua bin. Tua bin tia nghiªng lµ lo¹i tua-bin kiÓu xung kÝch, cã kÕt cÊu t−¬ng tù tua-bin g¸o, kÕt cÊu chÝnh gåm vßi phun, b¸nh c«ng t¸c. Sù kh¸c nhau ë chç: vÞ trÝ ®Æt vßi phun t¹o víi mÆt ph¼ng c¸nh mét gãc α1 (α1 = 22÷250) vµ tØ sè gi÷a ®−êng kÝnh trung b×nh c¸nh D1 vµ ®−êng kÝnh dßng phun nhá h¬n tua bin g¸o nhiÒu: 95,31 ÷= od D Biªn d¹ng c¸nh tua bin tia nghiªng cong h×nh c¸i g¸o, cong mét chiÒu. §é dµy c¸nh thay ®æi kh«ng nhiÒu. B¸nh c«ng t¸c cña tua bin cã kÕt cÊu gåm: bÇu trong, vµnh bao ngoµi vµ c¸c c¸nh g¸o liªn kÕt víi 2 chi tiÕt nµy b»ng ph−¬ng ph¸p hµn hoÆc ®óc liÒn. C¸c th«ng sè c¸nh cÇn liªn quan: → gãc ra: γ2 = 12÷150 H×nh 1. S¬ ®å dßng ch¶y vµo tua bin tia nghiªng c2 u w2 cu2 α2 β2 β1 α1 w1 c1 u cu1 d0 B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 28 → gãc vµo: β1; gãc β1 cã c«ng thøc tÝnh phô thuéc gãc nghiªng α1 vµ vÞ trÝ x¸c ®Þnh gãc s¬ víi t©m quay B¸nh c«ng t¸c. → Biªn d¹ng biÕn thiªn cña c¸nh theo c¸c mÆt c¾t profile. 7.1.1.2. S¶n phÈm nghiªn cøu. B¸nh c«ng t¸c chóng t«i nghiªn cøu thuéc tua bin tia nghiªng cã ký hiÖu TN - N - 25/2x4,5 c¸c th«ng sè kü thuËt nh− sau: - Cét n−íc : H = 10 m - L−u l−îng : Q = 64 l/s. - Vßng quay : n = 500 vg/ph. - C«ng suÊt : N = 5 kW. H×nh 2. Tua bin tia nghiªng TN - N - 25/2x5,5 Th«ng sè cña b¸nh c«ng t¸c: - C¸nh c«ng t¸c cã D1 = 250; d0 = 45 - α1 = 250; - β1= 400 ÷ 800; - γ2 = 120 ÷ 150 - Sè c¸nh : Z = 22 c¸nh. C¸c biªn d¹ng c¸nh thÓ hiÖn trªn h×nh 3. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 29 H×nh 3. B¶n vÏ c¸c biªn d¹ng c¸nh tua bin. H×nh 4. B¶n vÏ b¸nh c«ng t¸c tua bin tia nghiªng. 7.1.2. Lùa chän vËt liÖu. VËt liÖu l¸ c¸nh ®óc rêi, yªu cÇu ph¶i ®¸p øng ®−îc tÝnh ®óc, tÝnh hµn, tÝnh dÔ gia c«ng vµ c¬ tÝnh ph¶i ®¸p øng ®−îc ®Æc tÝnh thuû lùc cña tua bin: chÞu mµi mßn, chèng x©m thùc, chÞu va ®Ëp…. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 30 VËt liÖu chóng t«i chän lµ thÐp C45. Thµnh phÇn kim lo¹i cña nã theo b¶ng sau. B¶ng 1. Thµnh phÇn c¸c nguyªn tè,% C¬ tÝnh sau th−êng ho¸ - Kh«ng nhá h¬n §é cøng HB ak kJ/m2 M¸c thÐp C Mn σb N/mm2 σ0.2 N/mm2 δ5, % ψ, % HB kh«ng lín h¬n kh«ng nhá h¬n C45 0,42-0,5 0,5-0,8 610 360 16 40 229 197 500 VËt liÖu thÐp C45 thuéc nhãm thÐp kÕt cÊu c¸c bon chÊt l−îng tèt ®¸p øng ®−îc yªu cÇu ®Æt ra. §©y lµ m¸c thÐp c¸c x−ëng ®óc hay sö dông ®Ó ®óc c¸c s¶n phÈm chÞu lùc. 7.1.3. Lùa chän c«ng nghÖ ®óc. Tõ ®Æc ®iÓm cña c¸nh chóng t«i thÊy: c¸nh cã bÒ mÆt lín, ®é lâm cña c¸nh s©u, chiÒu dµy c¸nh Ýt thay ®æi δ = 2÷12 mm (chç dµy nhÊt ë bông c¸nh). Nh− vËy cã 2 ph−¬ng ph¸p ®óc phï hîp: - §óc mÉu thiªu, khu«n c¸t nhùa vµ ®óc mÉu nguyªn h×nh khu«n c¸t - thñy tinh. §óc khu«n c¸t thñy tinh cho gi¸ thµnh rÎ h¬n, mÉu ®−îc lµm b»ng gç hoÆc ªb«xi pha xi m¨ng, rÎ vµ dÔ lµm. Tuy vËy bÒ mÆt ®óc kh«ng ®Ñp b»ng khu«n c¸t nhùa, ®é tho¸t khÝ kÐm h¬n. Ph−¬ng ph¸p nµy chóng t«i ph¶i tÝnh to¸n ®Ó l−îng d− gia c«ng mµi sau ®óc tõ 1,5 ÷ 2 mm. §Ó cã ®−îc s¶n phÈm hoµn h¶o, chóng t«i lùa chän ph−¬ng ph¸p ®óc mÉu thiªu, khu«n c¸t - nhùa. 7.1.3.1. §Æc ®iÓm c«ng nghÖ ®óc mÉu thiªu khu«n c¸t - nhùa. - MÉu ®−îc lµm b»ng nhùa polistir«n xèp (lo¹i xèp nhùa tr¾ng, nhÑ) dÔ ch¸y. §Æt mÉu trong hßm, ®æ c¸t vµo (cã thÓ dïng c¸t kh«ng dÝnh) rung, ®Ëy chÆt. Khi rãt kim lo¹i ®Õn ®©u mÉu ch¸y biÕn ®i ®Õn ®ã, h¬i sinh qua khe c¸t tho¸t ra ngoµi. VËt ®óc ®«ng råi ®æ c¸t ra dïng ®−îc ngay. - Hçn hîp dïng khu«n lµ c¸t pha nhùa. §©y lµ lo¹i hçn hîp lµm khu«n tiªn tiÕn nhÊt hiÖn nay v×: + T¹o khu«n ruét thµnh máng + §¶m b¶o vËt ®óc chÝnh x¸c, mÆt nh½n ®Ñp + Ruét khu«n th«ng khÝ tèt, kh«ng cÇn lç tho¸t h¬i + N¨ng suÊt lµm khu«n mét rÊt cao v× thêi gian ®ãng r¾n nhanh. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 31 Cã hai ph−¬ng ph¸p lµm ®ãng r¾n hçn hîp khu«n nhùa: ®ãng r¾n nãng vµ ®ãng r¾n nguéi. Trong c«ng nghÖ ®óc chÝnh x¸c c¸nh, chóng t«i chän mÉu tù thiªu (ch¸y) víi khu«n c¸t nhùa ®ãng r¾n nguéi. Hçn hîp c¸t nhùa dïng nhùa fuafuryl - gäi chung lµ nhùa furan. Ng−êi ta trén c¸t víi chÊt xóc t¸c, sau ®ã ®æ nhùa vµo trén trong thêi gian ng¾n råi ®em lµm khu«n ruét ngay chç kho¶ng 20 ®Õn 30 phót hçn hîp sÏ ®ãng r¾n mµ kh«ng cÇn gia nhiÖt lo¹i mµu (nh«m) dÔ gia c«ng c¬ khÝ ®Ó cho ®é bãng vµ ®é chÝnh x¸c cña mÉu rÊt cao. VËt liÖu lµm mÉu rÎ, xèp p«listir«n dÔ kiÕm trªn thÞ tr−êng (lo¹i xèp ®ãng hßm, ®ãng b¶o vÖ c¸c linh kiÖn m¸y mãc). Tuy vËt liÖu nhùa ph¶i nhËp cña n−íc ngoµi nh−ng ph−¬ng ph¸p lµm khu«n ®¬n gi¶n, kh«ng lµm mÆt ph©n khu«n (2 nöa) nh− ph−¬ng ph¸p ®ãng r¾n nãng. 7.1.3.2. ¦u ®iÓm cña c«ng nghÖ ®óc mÉu tù thiªu - khu«n c¸t nhùa: MÉu ®−îc t¹o ra dÔ dµng nhê: khu«n ®−îc lµm b»ng kim vµ th¸o lÊy mÉu (v× mÉu ch¸y). MÆt kh¸c cã tÝnh kinh tÕ v× c¸t cã thÓ t¸i sinh ®−îc, v× vËy vËt ®óc cho ®é chÝnh x¸c cao, khi tÝnh to¸n vËt liÖu mÉu, c¸ch bè trÝ khu«n, ®Ëu rãt, tho¸t h¬i tèt, vËt ®óc kh«ng cÇn gia c«ng l¹i. §é bãng s¶n phÈm cao. Víi −u ®iÓm trªn, viÖc ¸p dông c«ng nghÖ nµy vµo chÕ t¹o c¸nh, nhÊt lµ c¸nh liÒn lµ ®óng ®¾n. H×nh 5. VÝ dô s¬ ®å ®óc b»ng mÉu ch¸y §Ëu Rãt kim lo¹I T¹ N¾p cã VËt Run B« c¸t B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 32 7.1.4. Ph©n tÝch c«ng nghÖ ®óc c¸nh. 7.1.4.1. Kh©u chÕ t¹o mÉu. - ViÖc chÕ t¹o mÉu nhùa xèp ®−îc c¬ khÝ ho¸, dïng m¸y thæi nhùa xèp vµo khu«n kim lo¹i. Tr×nh tù c«ng nghÖ nh− sau: Cã 2 ph−¬ng ph¸p: + Ph−¬ng ph¸p gia c«ng khu«n kim lo¹i chÕ t¹o mÉu xèp ngay trªn m¸y CNC - qua m¸y trung t©m gia c«ng nhiÒu trôc (Multi Axis - 3D - 5D). Ph−¬ng ph¸p nµy ®ßi hái viÖc lËp tr×nh chuÈn bÞ gia c«ng rÊt c«ng phu hoÆc dùa trªn c¸c phÇn mÒm trî gióp ®¾t tiÒn. + Ph−¬ng ph¸p thø 2 - theo truyÒn thèng; dÔ lµm, chóng t«i chän ph−¬ng ¸n nµy ¸p dông trong giai ®o¹n thö nghiÖm. - B−íc 1: ChÕ t¹o mÉu m« h×nh - c¸c kÝch th−íc, h×nh d¸ng c¸nh m« h×nh gièng hÖt c¸nh thËt, chóng t«i chØ thªm vµo ®é dµy cho söa nguéi δ = 1mm vµ tÝnh thªm ®é co ngãt vËt liÖu (2%). VËt liÖu c¸nh m« h×nh ®−îc lµm b»ng gç hoÆc b»ng nhùa eb«xy trén víi xi m¨ng, thùc hiÖn b»ng thñ c«ng, cã ®−êng kiÓm tra ®é chÝnh x¸c. §é bãng ®¹t ∇4. H×nh 6. Khu«n chÕ t¹o mÉu thùc B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 33 - B−íc 2: T¹o khu«n kim lo¹i. Tr−íc khi cã khu«n kim lo¹i - dùa vµo c¸nh m« h×nh, chóng ta ph¶i t¹o ra 2 nöa khu«n th¹ch cao hoÆc eb«xy pha víi xi m¨ng. §é chÝnh x¸c khu«n nµy rÊt cao, ®Ó ®¶m b¶o kh©u chÕ t¹o khu«n kim lo¹i chÝnh x¸c. Dùa vµo khu«n th¹ch cao nµy, chóng ta gia c«ng khu«n kim lo¹i trªn m¸y phay CNC - cã ®Çu dß. Ph−¬ng ph¸p gia c«ng nµy gäi lµ ph−¬ng ph¸p chÐp h×nh. Khu«n kim lo¹i ®−îc gia c«ng rÊt chÝnh x¸c vµ gièng hÖt khu«n th¹ch cao. VËt liÖu khu«n b»ng hîp kim nh«m. Khu«n kim lo¹i ®−îc hoµn thiÖn víi ®é bãng rÊt cao. HiÖn nay ph−¬ng ph¸p t¹o khu«n nµy rÊt phæ biÕn - dÔ lµm vµ gi¸ thµnh chÊp nhËn ®−îc. H×nh 7. M« h×nh bé khu«n kim lo¹i. - B−íc 3: Khi chÕ t¹o khu«n kim lo¹i - chó ý ph¶i t¹o ra 1 lç, kÝch th−íc tÝnh to¸n sao cho phï hîp víi m¸y t¹o mÉu xèp - tù thiªu. §−a khu«n vµo m¸y, m¸y thæi nh÷ng h¹t nhùa xèp, víi nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh c¸c h¹t xèp nhá, kÕt dÝnh vµo nhau t¹o ra mÉu cã kÕt cÊu v÷ng ch¾c. Khi h¹t xèp lùa chän nhá, khu«n kim lo¹i cã ®é bãng cao, th× bÒ mÆt mÉu rÊt nh½n. Khi ®óc cho bÒ mÆt s¶n phÈm c¸nh rÊt ®Ñp. Sè l−îng mÉu ®−îc tÝnh b»ng sè l−îng l¸ c¸nh cÇn thiÕt. Tuy vËy phßng khi sù cè khi ®óc, ng−êi ta th−êng ®óc thªm 3 ÷ 4 mÉu . - B−íc 4: S¬n phñ bÒ mÆt mÉu xèp. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 34 Sau khi cã ®−îc mÉu xèp, cÇn tiÕn hµnh s¬n phñ toµn bé bÒ mÆt mÉu b»ng lo¹i s¬n ®Æc biÖt. Lo¹i s¬n nµy cã chøc n¨ng rÊt quan träng trong c«ng nghÖ ®óc. §©y chÝnh lµ líp vá ¸o cña mÉu, chiÒu dÇy kho¶ng 0,2 - 0,4 mm, khi ®óc nã t¹o thµnh líp vá khu«n tiÕp xóc gi÷a bÒ mÆt kim lo¹i láng vµ vËt liÖu c¸t nhùa cña khu«n. Nã cã t¸c dông ng¨n kh«ng cho c¸t ch¸y b¸m vµo bÒ mÆt kim lo¹i ®ång thêi cho phÐp khÝ do ch¸y mÉu xèp tho¸t ra ngoµi, nhê vËy bÒ mÆt s¶n phÈm ®Ñp sÏ ®Ñp h¬n, tr¸nh ®−îc rç khÝ. 7.1.4.2. T¹o khu«n c¸t nhùa vµ ®æ rãt kim lo¹i ®óc. §èi víi khu«n c¸t nhùa ®ãng r¾n nguéi, thµnh phÇn nh− sau (tham kh¶o): - C¸t s¹ch, kh«: kho¶ng 97,2% - Nhùa furan: kho¶ng 2% - ChÊt xóc t¸c: axÝt sunforic: 0,8% - Thêi gian ®«ng cøng: 20÷30 phót. §Ó bÒ mÆt s¶n phÈm c¸nh sau ®óc ®−îc nh½n ®Ñp th× c¸t lùa chän ph¶i mÞn, ®Òu cì h¹t nhá h¬n 0,1 ÷ 0,2mm. - §−a mÉu vµo hßm khu«n, tuú theo kÝch th−íc khu«n mµ mçi hßm cho tõ 2÷4 c¸nh mÉu xèp. Sau ®ã cho rung ®Ó c¸t nhùa Ðp chÌn vµo mÉu. Bè trÝ ®Ëu rãt, tho¸t khÝ (cho mÉu ch¸y), ®Ëu ngãt tèt th× s¶n phÈm ®óc ®−îc ®iÒn ®Çy, ®é bãng cao, kh«ng cã gîn sãng do ch¸y mÉu t¹o thµnh. V× vËt liÖu khu«n c¸t - nhùa nªn kh¶ n¨ng tho¸t khÝ rÊt tèt. Khi rãt kim lo¹i nãng vµo, nhùa furan bÞ ch¸y t¹o ra nh÷ng lç tho¸t khÝ, gióp cho vËt ®óc tr¸nh ®−îc khuyÕt tËt do rç khÝ g©y ra. BÒ mÆt vËt ®óc nh½n ®Ñp. §©y còng lµ −u ®iÓm cña hçn hîp khu«n c¸t - nhùa nµy. H×nh 8. S¬ ®å ®óc c¸nh rêi tua bin tia nghiªng. §Ëu rãt C¸nh ®óc C¸t nhùa B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 35 C«ng viÖc chÕ t¹o ®−îc hîp t¸c v¬Ý ViÖn C«ng nghÖ - Bé C«ng nghiÖp. ë ®©y cã c¸c lß ®óc ®iÖn trung tÇn c«ng suÊt tõ 200 - 500 kg/mÎ, phï hîp víi ®óc thö nghiÖm ®¬n chiÕc. Khi tiÕn hµnh ®óc c¸nh tua - bin, ®Ó cã s¶n phÈm ®Ñp nh− mong muèn, chóng t«i ph¶i ®óc thö nhiÒu lÇn, thay ®æi thµnh phÇn hçn hîp khu«n, c¸ch bè trÝ ®Ëu ngãt, ®Ëu rãt, tho¸t khÝ.. . cho phï hîp. 7.1.5. Hoµn thiÖn b¸nh c«ng t¸c. Hoµn thiÖn b¸nh c«ng t¸c cã c¸c kh©u sau: - Söa l¸ c¸nh - Gia c«ng nguéi l¸ c¸nh sau khi ®óc ®¶m b¶o d¸ng d−ìng kiÓm - G¸ hµn l¸ b¸nh c«ng t¸c víi vµnh vµ bÇu - Söa mèi hµn, gia c«ng c¬ khÝ - C©n b»ng tÜnh b¸nh c«ng t¸c. §Ó cã ®−îc bé b¸nh c«ng t¸c hoµn chØnh, ®¹t hiÖu suÊt thñy lùc cao, kh«ng x©m thùc, th× c¸c biÖn ph¸p c«ng nghÖ sau ®óc vµ g¸ hµn còng rÊt quan träng. C¸c c«ng ®o¹n cô thÓ nh− sau: H×nh 9. B¶n vÏ c¸c chi tiÕt B¸nh c«ng t¸c : c¸nh , bÇu vµ vµnh. 7.1.5.1. Söa l¸ c¸nh. Sau ®óc, lµm s¹ch c¸c l¸ c¸nh, kiÓm tra ®é b¸m d−ìng l−ng vµ mÆt cña c¸nh ®óc. §èi víi c¸nh tia nghiªng th× mÆt bông quan träng nhÊt. Mµi ba via mÐp c¸nh, mµi kiÓm d−ìng, sau khi ®é b¸m d−ìng ®¹t ®−îc 2/3 tiÕt diÖn d−ìng lµ ®¹t. §¸nh bãng d−ìng ®¹t ®é bãng 2,5 lµ ®−îc. Ngoµi ra vÞ trÝ hµn ph¶i ®¹t ®é dµy vµ gãc hµn B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 36 thÝch hîp. H×nh 10. L¸ c¸nh tia nghiªng ®· hoµn thiÖn. 7.1.5.2. G¸ - hµn. G¸ hµn c¸c l¸ c¸nh víi bÇu, vµnh bao. C¸c l¸ c¸nh sau khi ®¸nh bãng, vµnh vµ bÇu gia c«ng cã khi ®¹t kÝch th−íc yªu cÇu ®−îc liªn kÕt víi nhau b»ng ph−¬ng ph¸p hµn. Tr−íc hÕt ph¶i g¸, xÕp c¸c l¸ c¸nh: 22 l¸ c¸nh ®¶m b¶o ®Òu nhau, ®óng gãc ®é vµ mÆt ph¼ng vµo cña dßng ch¶y b»ng víi mÆt ph¼ng ®−îc t¹o ra bëi c¸c mÐp vµo 22 l¸ c¸nh. §Ó ®¶m b¶o gãc vµo vµ ra cña l¸ c¸nh ®óng nh− thiÕt kÕ (β1 = 40 ÷ 800; γ2 = 12 ÷ 150). Khi g¸ hµn ph¶i ®óng d−ìng kiÓm, hay gäi lµ d−ìng hµn. §−êng hµn ®−îc gia c«ng ®Ó kiÓm, g¸ theo bông cña l¸ c¸nh, bé phËn quan träng cña c¸nh tia nghiªng. Thø tù g¸: chóng ta g¸ tõ 4 ÷ 8 l¸ ®èi xøng nhau theo d−ìng g¸ hµn lµm chuÈn, sau ®ã g¸ c¸c l¸ c¸nh sau xen kÏ vµo vµ kiÓm chóng th«ng qua c¸c kÝch th−íc trung gian. Sau khi g¸ hoµn chØnh 22 l¸ c¸nh, tiÕn hµnh hµn hoµn thiÖn ph−¬ng ph¸p hµn tiÕn hµnh, hµn tõng cÊp c¸nh ®èi xøng, tèc ®é hµn chËm nh»m tr¸nh øng suÊt d− sau hµn lín lµm co, kÐo c¸c l¸ c¸nh, lµm háng b¸nh c«ng t¸c. VËt liÖu que hµn th−êng lµ hµn Inox hoÆc hµn chÊt l−îng cao. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 37 H×nh11. C¸nh tia nghiªng ®ang g¸ hµn. 7.5.1.3. Hoµn thiÖn vµ c©n b»ng c¸nh. - Sau khi hµn c¸nh th−êng chóng ta ph¶i söa l¹i mèi hµn. Do khe hë gi÷a c¸c l¸ c¸nh nhá, nªn viÖc hµn gÆp khã kh¨n, tay nghÒ hµn ph¶i cao, mèi hµn th−êng ph¶i ®¾p nhiÒu lÇn, kh«ng ®Òu nªn ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh thuû lùc cña c¸nh. Chóng ta ph¶i söa mèi hµn cho ®Òu, cã b¸n kÝnh lâm ®−êng hµn thÝch hîp. ë ®©y chóng ta ph¶i söa dông c¸c thiÕt bÞ mµi ®Æc chñng phï hîp víi c¸c kÝch cì ®¸ mµi nhá, phï hîp c¸c khe c¸nh. - Sau khi mµi söa, b¸nh c«ng t¸c ®−îc ®−a ®i gia c«ng c¬ ®Ó t¹o lç b¸nh c«ng t¸c phï hîp víi trôc, vµ c¸c mÆt ®Çu b¸nh c«ng t¸c phï hîp thiÕt kÕ. - Cuèi cïng lµ ®em b¸nh c«ng t¸c ®i c©n b»ng tÜnh, lÊy ®i nh÷ng khèi l−îng thõa nh»m ®¶m b¶o tua - bin lµm viÖc æn ®Þnh, tuæi thä l©u bÒn. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 38 H×nh 12. C¸nh tua bin ®ang hoµn thiÖn 7.1.6. §¸nh gi¸ c«ng nghÖ ®óc c¸nh rêi: Qua kÕt qu¶ cña s¶n phÈm , chóng t«i rót ra c¸c kÕt luËn ®¸nh gi¸ c«ng nghÖ ®óc c¸nh rêi b»ng ph−¬ng ph¸p mÉu ch¸y - khu«n c¸t nhùa nh− sau : - VËt ®óc ®Ñp, s¹ch sÏ , ®é mÞn tinh thÓ ®ång ®Òu. - Kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy rÊt tèt ®èi víi c¸c mÐp , c¹nh c¸nh. C¸c mÐp c¸nh cã h×nh d¹ng s¾c nÐt, ®óng d−ìng. - C¸c khuyÕt tËt sau ®óc: rç khÝ, nøt, co mÆt.. gi¶m h¼n so víi ®óc th«ng th−êng. - L−îng d− sau ®óc nhá. Do chÊt l−îng ®óc tèt ta cã thÓ khèng chÕ ®−îc l−îng d− theo mong muèn, kho¶ng 1,0 - 1,5 mm (so víi ®óc truÒn thèng lµ 5,0 - 6,0). V× vËy c¸c c«ng nghÖ hoµn thiÖn sau ®óc ®−îc rót ng¾n, nhÊt lµ nguyªn c«ng mµi söa, tiÕt kiÖm vËt liÖu vµ c«ng søc mµ chÊt l−îng s¶n phÈm ®−îc ®¶m b¶o. Tuy vËy do gi¸ thµnh c¸c vËt liÖu lµm khu«n vÉn ph¶i nhËp ngo¹i nªn gi¸ thµnh ®óc cao h¬n so víi ®óc th«ng th−êng. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 39 7.2. C«ng nghÖ ®óc c¸nh tia nghiªng d¹ng liÒn b»ng Ph−¬ng Ph¸p mÉu ch¸y vµ khu«n c¸t nhùa. 7.2.1. §Æc ®iÓm c¸nh tia nghiªng ®óc liÒn. §èi t−îng nghiªn cøu c«ng nghÖ, chóng t«i lùa chän c¸nh tia nghiªng lo¹i TN - N - 25/2x4,5, t−¬ng tù lo¹i c¸nh ë c«ng nghÖ ®óc rêi. TÝnh chÊt, biªn d¹ng c¸nh tia nghiªng chóng t«i ®· tr×nh bµy ë phÇn ®óc c¸nh rêi. §Æc ®iÓm h×nh d¹ng, kÕt cÊu c¸nh liÒn lu«n ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn sù lùa chän PP ®óc: PP lµm khu«n, mÉu, c«ng viÖc ®óc. Nãi chung ®óc c¸nh liÒn sÏ khã kh¨n vµ phøc t¹p h¬n nhiÒu. B¸nh c«ng t¸c tia nghiªng cã kÕt cÊu nh− sau: - D1 = 250mm ; d0 = 55mm. - Sè l¸ c¸nh Z = 22. - §−êng kÝnh vµnh ngoµi D = 456mm. - Bvµnh = 28mm. - Bb©ï = 95mm; Φ bÇu = 200mm. - Khe hë bïng vµ l−ng = 10 ÷ 56mm (mÐp ra ≥ mÐp vµo). C¸c l¸ c¸nh cña b¸nh c«ng t¸c ®−îc g¾n víi vµnh vµ bÇu, l−ng cña c¸nh tr−íc ¨n vµo bông cña c¸nh sau. Khe hÑp nhÊt lµ chç ra cña dßng ch¶y khái b¸nh c«ng t¸c. Nh− vËy sau khi ®óc kh«ng thÓ kiÓm tra biªn d¹ng c¸c l¸ c¸nh hoÆc gia c«ng bÒ mÆt c¸nh phÝa tr−íc vµ sau theo b¶n vÏ thiÕt kÕ. C¸nh khi ®óc ph¶i chÝnh x¸c, c¸c khuyÕt tËt nh− nøt, rç khÝ, co ngãt biÕn d¹ng kh«ng ®−îc x¶y ra ®èi víi c¸nh ®óc liÒn. Víi c¸c yªu cÇu ®ã, viÖc ®óc liÒn c¸nh tia nghiªng rÊt phøc t¹p vµ khã kh¨n. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 40 Chóng ta ph¶i tÝnh to¸n kü l−ìng tõ kh©u t¹o mÉu, PP lµm khu«n, rãt kim lo¹i … §Ó tr¸nh c¸c khuyÕt tËt trªn. Kh¶ n¨ng ®óc thö lµ kh«ng tr¸nh khái, nÕu cÇn ph¶i söa l¹i c¸c mÉu, khu«n cho phï hîp. H×nh 13. B¶n vÏ b¸nh c«ng t¸c tua bin tia nghiªng TN - N - 25/2x5,5 7.2.2. Lùa chän c«ng nghÖ ®óc. §Ó t¹o ph«i ®óc liÒn c¸nh c«ng t¸c tia nghiªng, chóng t«i lùa chän PP ®óc mÉu ch¸y, khu«n c¸t nhùa. Néi dung cña PP nµy ®· ®−îc tr×nh bµy ë phÇn c«ng nghÖ ®óc c¸nh rêi. Lý do chóng t«i lùa chän v× nã cã nh÷ng −u ®iÓm sau: - MÉu ®−îc chÕ t¹o vµ ®Þnh h×nh b»ng vËt liÖu xèp cho ®é chÝnh x¸c cao, cho phÐp kiÓm tra vµ x¸c ®Þnh dÔ dµng c¸c th«ng sè kü thuËt. §©y lµ −u ®iÓm næi bËt so víi c¸c PP kh¸c. - Khu«n ®−îc chÕ t¹o ®¬n gi¶n v× kh«ng ph¶i lµm mÆt r¸p khu«n. Kh«ng ph¶i rót mÉu ra v× mÉu tù ch¸y thµnh h¬i. - VËt liÖô khu«n c¸t nh−¹ cho bÒ mÆt s¶n phÈm bãng ®Ñp h¬n, ®é chÝnh x¸c cao h¬n, nhÊt lµ c¸c bÒ mÆt quan träng kh«ng gia c«ng ®−îc nh− bông c¸nh vµ l−ng c¸nh. 7.2.3. C«ng nghÖ chÕ t¹o b¸nh c«ng t¸c tia nghiªng b»ng ph−¬ng ph¸p ®óc liÒn mÉu ch¸y - khu«n c¸t nhùa. C¸c b−íc chÕ t¹o b¸nh c«ng t¸c b»ng PP ®óc liÒn nh− sau: B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 41 Chän vËt liÖu => §óc b¸nh c«ng t¸c => KiÓm tra s¶n phÈm ®óc => §óc l¹i => Lµm s¹ch => Gia c«ng c¬ => C©n b»ng c¸nh => L¾p r¸p víi tua bin => Thö c¸nh trªn b»ng thö thuû lùc => KÕtluËn. Tr−íc hÕt kh©u ®óc lµ quan träng nhÊt, nã quyÕt ®Þnh chÊt l−îng cña s¶n phÈm. 7.2.3.1. §óc b¸nh c«ng t¸c. 1. Lùa chän vËt liÖu: ë c¸c n−íc c«ng nghiÖp tiªn tiÕn vËt liÖu b¸nh c«ng t¸c tua bin ®−îc chän theo cét n−íc: tua bin cét n−íc cao (trªn 80m) vËt liÖu lµ thÐp kh«ng gØ, cét n−íc trung b×nh (60m) vËt liÖu lµ thÐp hîp kim hoÆc hîp kim ®ång, ®èi víi cét n−íc thÊp vËt liÖu lµ thÐp th−êng. ë ViÖt Nam ngoµi tiªu chuÈn trªn, chóng ta phµi c©n nh¾c ®Õn kh¶ n¨ng ®óc cña ta. §èi víi c¸nh tia nghiªng TN - N - 25/2x4,5; kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy, tho¸t khÝ.. . cña vËt liÖu rÊt quan träng nã quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm ®óc. C¨n cø vµo c¸c yÕu tè trªn chóng t«i chän vËt liÖu ®óc c¸nh liÒn lµ hîp kim ®ång. VËt liÖu nµy cã tÝnh ch¶y lo·ng cao, kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy tèt c¸c c¬ tÝnh kh¸c còng phï hîp víi ®Æc tÝnh lµm viÖc cña tua bin. M¸c hîp kim ®ång ®−îc chän theo tiªu chuÈn cña Liªn x« (cò) : Thµnh phÇn kim lo¹i theo b¶ng sau: B¶ng 2. TP kim lo¹i chÝnh (%) Thµnh phÇn t¹p chÊt kh«ng v−ît qu¸ (%) M¸c vËt liÖu Al Fe Cu ¸ 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 C¬ tÝnh cña vËt liÖu: §é bÒn : 30 - 50 KG /mm2 §é dÎo : 10 - 20 %. §é cøng : 120 - 140 HB. NhiÖt ®é nãng ch¶y : 1040 0C. §©y lµ lo¹i vËt liÖu chÞu mµi mßn tèt, ®é cøng vµ ®é dÎo thÝch hîp, kh¶ n¨ng chÞu x©m thùc tèt. TÝnh ch¶y lo·ng cña hîp kim ®ång cao nªn tÝnh ®óc t−¬ng ®èi tèt phï hîp víi d¹ng c¸nh liÒn, bè trÝ dµy vµ l¸ c¸nh máng . 2. ChÕ t¹o mÉu ch¸y. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 42 MÉu ch¸y ®−îc chÕ t¹o gièng hÖt mÉu thùc trong ®ã cã tÝnh ®Õn ®é co cña vËt ®óc (2%), l−îng d− gia c«ng v v …. CÊu t¹o cña b¸nh c«ng t¸c gåm: - L¸ c¸nh , sè l−îng 22 chiÕc. - BÇu c¸nh, sè l−îng 1 chiÕc. - Vµnh bao c¸nh, sè l−îng 1 chiÕc. Trong ®ã l¸ c¸nh quan träng nhÊt ®−îc chÕ t¹o b»ng thiÕt bÞ phun Ðp xèp. BÇu c¸nh vµ vµnh bao ngoµi kh«ng quan träng l¾m nªn cã thÓ chÕ t¹o b»ng PP th«ng th−êng. Dïng dao ®−îc gia nhiÖt ®Ó c¾t t¹o kÝch th−íc chÝnh x¸c cÇn thiÕt. Cuèi cïng c¸c chi tiÕt ®−îc ghÐp l¹i víi nhau theo c¸c kÝch th−íc kü thuËt ®· thiÕt kÕ. Tr×nh tù tiÕn hµnh t¹o mÉu nh− sau: a. ChÕ t¹o mÉu c¸nh xèp: T−¬ng tù nh− ®óc c¸nh rêi b»ng mÉu ch¸y quy tr×nh chÕ t¹o l¸ c¸nh xèp gåm: T¹o c¸nh m« h×nh b»ng chÊt liÖu £p«xy => T¹o khu«n th¹ch cao => ChÕ t¹o khu«n nh«m b»ng m¸y CNC => ChÕ t¹o mÉu c¸nh xèp b»ng m¸y phun Ðp => C¸c mÉu c¸nh b»ng xèp. So víi mÉu c¸nh xèp ®óc rêi cÇn l−u ý: - C¸c l¸ c¸nh ph¶i chÝnh x¸c, kh«ng ®Ó l−îng d− mµi v× khi ghÐp liÒn ta kh«ng thÓ gia c«ng ®−îc. - §é co ngãt cña c¸c l¸ c¸nh ®óc liÒn kh¸c víi c¸nh rêi, v× chóng ®−îc ®Þnh vÞ víi bÇu vµ vµnh bao. - TÝnh to¸n thªm c¸c gãc l−îng cña mèi ghÐp gi÷a c¸nh vµ chi tiÕt bÇu, vµnh - tuú theo c«ng nghÖ d¸n ghÐp mÉu xèp mµ ta lùa chän. - Sè l−îng l¸ c¸nh xèp ®−îc chÕ t¹o Ýt nhÊt cho 3 bé c¸nh c«ng t¸c v× chÕ t¹o c¸nh liÒn b»ng PP ®óc, ta kh«ng thÓ tÝnh to¸n dù liÖu chÝnh x¸c ®−îc. Kh¶ n¨ng khuyÕt tËt cña s¶n phÈm lµ kh«ng tr¸nh khái. Tõ lÇn ®óc thö, Ýt nhÊt lµ mét lÇn, chóng ta rót kinh nghiÖm, kiÓm tra s¶n phÈm theo c¸c th«ng sè kü thuËt yªu cÇu, hoÆc söa l¹i mÉu, hoÆc söa l¹i khu«n cho hîp lý. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 43 H×nh 14. Khu«n nh«m - chÕ t¹o mÉu xèp. b. ChÕ t¹o vµnh vµ bÇu c¸nh. Nh− ®· tr×nh bµy, vµnh vµ bÇu c¸nh kh«ng quan träng b»ng l¸ c¸nh, sè l−îng ®¬n chiÕc nªn ta cã thÓ chÕ t¹o b»ng PP th«ng th−êng, thñ c«ng. VÒ kÝch th−íc, ngoµi tÝnh to¸n ®é co, ta cßn thªm vµo l−îng d− gia c«ng sau khi ®óc. C«ng nghÖ c¬ b¶n ®−îc tiÕn hµnh nh− sau: - C¸c kÝch th−íc vµ cÊu t¹o bÇu, vµnh nh− trªn b¶n vÏ (H×nh 15). - Dïng lo¹i dao chuyªn dông, gia nhiÖt thÝch hîp c¾t dÇn khèi xèp ®Ó t¹o kÝch th−íc nh− mong muèn. Cuèi cïng ma× vµ miÕt bÒ mÆt mÉu ®Ó ®¹t ®é bãng, ®é chÝnh x¸c theo thiÕt kÕ. - Sau khi s¶n phÈm hoµn thµnh, c¨n cø vµo b¶n vÏ thiÕt kÕ x¸c ®Þnh c¸c vÞ trÝ sÏ ghÐp c¸c l¸ c¸nh b»ng c¸ch v¹ch dÊu trªn bÇu vµ vµnh bao: Chia bÇu theo 22 vÞ trÝ øng víi mét gãc 360/22 so víi t©m bÇu v¹ch biªn d¹ng c¸nh sÏ ghÐp vµo bÇu ë vÞ trÝ x¸c ®Þnh. Còng nh− vËy chia vµnh bao theo 22 vÞ trÝ t−¬ng øng vµ v¹ch dÊu chç biªn d¹ng c¸nh sÏ ghÐp vµo vµnh. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 44 H×nh 15. Vµnh vµ bÇu mÉu xèp. c. GhÐp hoµn thiÖn mÉu xèp b¸nh c«ng t¸c. GhÐp hoµn thiÖn 3 lo¹i chi tiÕt víi nhau ph¶i tu©n thñ c¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt sau: - §¶m b¶o gãc ra, gãc vµo tõng l¸ c¸nh ®óng thiÕt kÕ. - C¸c l¸ c¸nh c¸ch ®Òu nhau víi 1 gãc 360/22 theo ®−êng trung b×nh, nh− vËy c¸c mÐp c¸nh ë 2 ®Çu l¾p ghÐp pahØ trïng víi vÞ trÝ ®¸nh dÊu trªn bÇu vµ vµnh. - C¸c mèi ghÐp ph¶i ch¾c bÒn. C¸c mÐp ph¶i t¹o gãc l−în ®Ó tr¸nh g©y øng suÊt tËp trung khi ®óc vµ tr¸nh tæn thÊt thuû lùc. - B¸nh c«ng t¸c mÉu xèp ph¶i ch¾c ch¾n, c©n ®èi, bÒn nÐn tèt. §¶m b¶o khi t¹o khu«n ®óc kh«ng bÞ biÕn d¹ng, x« lÖch. H×nh 16. §å g¸ khi ghÐp mÉu xèp b¸nh c«ng t¸c. C¸c b−íc tiÕn hµnh nh− sau: 1. T¹o bé g¸ kiÓm tra vµ g¸ ®Þnh vÞ vµnh, bÇu ®ång t©m nhau. Bao gåm : B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 45 - MÆt ph¼ng chuÈn b»ng gç bµo nh½n-t−¬ng øng víi mÆt vµo c¸nh cña dßng ch¶y. V¹ch dÊu trªn mÆt ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña bÇu, vµnh, c¸c mÐp vµo cña l¸ c¸nh. - Bé d−ìng kiÓm ®Ó c¸c l¸ c¸nh ®¶m b¶o ®inh vÞ kh«ng gian tõng l¸ c¸nh ®Õn thiÕt kÕ. 2. §Þnh vÞ vµnh vµ bÇu trªn mÆt ph¼ng chuÈn b»ng vÊu vµ kÑp. §¶m b¶o chóng kh«ng bÞ x« lÖch vÞ trÝ khi ghÐp c¸c l¸ c¸nh. 3. GhÐp c¸c l¸ c¸nh theo d−ìng kiÓm. 4. GhÐp c¸c gãc l−în ë c¸c mèi ghÐp l¸ c¸nh víi bÇu vµ vµnh. H×nh 17. D−ìng kiÓm c¸nh khi ghÐp b¸nh c«ng t¸c mÉu xèp. 5. KiÓm tra ®é c©n ®èi , ®ång ®Òu gi÷a c¸c l¸ c¸nh lÊy b¸nh c«ng t¸c ra khái bé g¸ kÑp, ta ®−îc b¸nh c«ng t¸c mÉu hoµn chØnh. Chóng ta ph¶i chuÈn bÞ 3 bé mÉu nh− vËy ®Ó thö dÇn. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 46 H×nh 18. MÉu xèp hoµn chØnh. 3. T¹o khu«n c¸t nhùa. VËt liÖu lµm khu«n ®−îc lùa chän t−¬ng tù nh− ®óc c¸nh rêi: C¸t s¹ch mÞn ( 0,1 - 0,2 mm); nhùa fuaran; sö dông khu«n ®ãng r¾n nguéi. Thµnh phÇn hçn hîp c¸t nhùa nh− sau: - C¸t s¹ch, kh« : 97,2% - Nhùa 2,0% - ChÊt xóc t¸c: 0,8% - (40% nhùa) - Thêi gian ®ñ cøng: 20-30 phót. §Ó cã bÒ mÆt khu«n ®Ñp, ta sö dông thªm lo¹i s¬n mÆt khu«n ( vËt liÖu graphÝt, th¹ch anh, cr«mÝt…) - §èi víi khu«n ®óc c¸nh liÒn, ®ßi hái s¶n phÈm cã ®é chÝnh x¸c cao nªn vÊn ®Ò tho¸t khÝ rÊt quan träng. Ngoµi tÝnh chÊt −u viÖt cña c¸t nhùa vÒ kh¶ n¨ng tho¸t khÝ tèt, chóng ta vÉn ph¶i tÝnh to¸n bè trÝ thªm nh÷ng lç tho¸t khÝ, nhÊt lµ ë khu vùc c¸c l¸ c¸nh. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 47 H×nh 19. M« h×nh ®óc b¸nh c«ng t¸c hoµn chØnh. - §Æt mÉu vµo hßm khu«n, chó ý óp c¸nh xuèng sao cho mÆt n−íc vµo c¸nh n»m d−íi. Nh− vËy lßng c¸nh cã bÒ mÆt ®Ñp h¬n phÇn l−ng trªn. Chän PP ®Çm nhÑ vµ rung hßm khu«n ®Ó c¸c h¹t c¸t nhùa ®−îc lÌn vµo c¸c ngãc ng¸ch b¸nh c«ng t¸c. Bè trÝ ®Ëu ngãt, ®Ëu rãt thÝch hîp, tÝnh to¸n kh¶ n¨ng liÒn ®Çy vµ tho¸t khÝ cña chÊt láng ®óc. §Ëy chÆt hßm khu«n. 4. §óc: S¶n phÈm ®−îc thùc hiÖn t¹i x−ëng ®óc ViÖn c«ng nghÖ - Bé c«ng nghiÖp víi lß ®óc trung tÇn. §«Ý víi vËt liÖu hîp kim ®ång chó ý ®Õn tÝnh ch¶y lo·ng, nhiÖt ®é ch¶y , thµnh phÇn hîp kim cho vµo ®Ó c¶i thiÖn c¬ tÝnh. Khèi l−îng s¶n phÈm kho¶ng 50 - 60