1 P91、T91材料集箱機械加工流程

2 刀具存在的問題分析及改進

圖1 集箱焊接坡口

圖2 成形刀片

1. 筒身上管孔加工
   目前，300MW、600MW鍋爐集箱筒身上管孔形式多為CE標(biāo)準(zhǔn)的焊接坡口形式(如圖1)，該種形式的孔加工刀具為普通麻花鉆頭及成形刀片，成形刀片是按焊接坡口要求設(shè)計的，由高速鋼W18Cr4V制成。(如圖2)
   在切削加工中，被加工層材料會產(chǎn)生劇烈的塑性變形，從而發(fā)生硬化，材料經(jīng)加工硬化后，其硬度比原始硬度提高很多。一般情況下，金屬材料的硬度和強度越高，則切削力越大，切削溫度越高。P91材料強度、硬度都很高，特別是高溫硬度高，因而在切削加工中會出現(xiàn)以下一些問題：
   (1)強度較高，因而切削力大；(2)硬度較高，尤其是高溫硬度高于其他金屬材料，加工時硬度由于塑性變形而進一步硬化；(3)導(dǎo)熱系數(shù)低，因而切削溫度高；
   普通鉆頭是由普通高速鋼制成，它的硬度和耐熱性較低，加工P91材料時，由于被加工材料的硬度和強度都很高，因而切削力大，當(dāng)切削速度升高時，切削溫度會隨之升高，鉆頭的金相組織就會發(fā)生變化，由馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的托氏體、索氏體或硬度很低的奧氏體，從而喪失切削能力，產(chǎn)生“燒刀”現(xiàn)象。特別是在焊縫處，加工十分困難，鉆頭的刃磨次數(shù)增加。用形成刀片加工焊接坡口，由于形成刀片薄，刀片材料硬度和耐熱性較低，在高硬度和高切削力的作用下，刀片易碎，損耗加大，用該刀片加工P91材料比加工普通材料用量高出大約5倍，而切削速度只有40r/min，進給量0.2mm/r，生產(chǎn)效率低。
   針對上述情況，我們在加工時改用合金鉆頭進行切削，由于硬質(zhì)合金切削溫度可達800～1000℃，高溫硬度高(表1)，切削速度提高了一倍，減少了刀具的刃磨，提高了生產(chǎn)效率。
   

   表1 普通高速鋼與硬質(zhì)合金性能對比表

   材料	常溫硬 度HRC	耐熱性 溫度/℃	高溫硬 度HRC	抗彎強 度/MPa
   變通高 速鋼	62-66	550-600	(600℃) 48.5	3430
   硬質(zhì)合金	74-80	800-1000	(1000℃) 70	1470

   • 水壓后管接頭倒角存在的問題分析
     隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對鍋爐各部件質(zhì)量要求越來越高，水壓試驗成為檢驗300MW、600MW鍋爐集箱角焊縫質(zhì)量的一重要手段。與300MW以下鍋爐不同的是，300MW、600MW鍋爐集箱的管接頭不是采用滾壓形式密封，而是采用在管接頭上端焊水壓蓋形式密封。對于普通材料，水壓后用氣割的方法去除水壓蓋，然后倒角，由于T91材料氣割后硬度急劇升高而難以加工，因而不能用氣割的方法去除水壓蓋，而是用鉆頭將水壓蓋鉆掉，然后進行倒角。
     由于焊接后其焊縫硬度高于母材很多，且硬度分布不均勻，易形成斷屑切削，又由于300MW、600MW管接頭多為長管和彎管形式，鉆床所用夾具為V型架，因而整個加工系統(tǒng)的剛性較差。用普通麻花鉆切削時，由于焊縫處硬度高，容易“燒刀”和崩刃，降低了刀具的使用壽命，又由于系統(tǒng)剛性差加工時鉆頭容易折斷，使刀具的破損嚴(yán)重，消耗量大。實際生產(chǎn)中，鉆床轉(zhuǎn)速50r/min，進給量0.3mm/r，鉆頭鉆10個左右管接頭就要磨一次鉆頭，不僅降低了生產(chǎn)效率，而且增加了勞動強度。如果采用合金鉆頭，由于硬質(zhì)合金韌性差，抗彎強度低，在剛性不好的條件下切削，切削過程產(chǎn)生的振動，容易使合金刀刃崩裂。
     針對管接頭倒角時，加工系統(tǒng)剛性差的狀況，我們改用錐形锪鉆加工水壓蓋焊縫。使用錐形锪鉆，由于切削刃增加，以及其自身的導(dǎo)向性，增加了切削的穩(wěn)定性。在實際生產(chǎn)中，用沉頭锪鉆改磨錐形锪鉆切削焊縫，切削速度可達200r/min，進給量達0.5mm，而且減少了“燒刀”現(xiàn)象，提高了勞動效率，同時減少了刀具的損耗，降低了成本。

3 結(jié)束語