本文公開的主題涉及機器構(gòu)件的制造，機器構(gòu)件包括翼型件部分，諸如但不限于，用于軸向渦輪機的轉(zhuǎn)子和定子葉片或輪葉、用于徑向或軸向-徑向渦輪機的葉輪，等。

背景技術(shù)：

諸如軸向壓縮機和渦輪的軸向渦輪機包括一個或更多個級，各個級均包括靜止葉片或輪葉的圓形布置，以及轉(zhuǎn)子葉片或輪葉的圓形布置。葉片設有根部和末梢。翼型件部分在各個葉片的根部與末梢之間延伸。

為了改善渦輪機的效率，葉片通常經(jīng)歷拋光步驟。附加的處理可在拋光之前在葉片上執(zhí)行。例如，噴完加工(shot peening)步驟通常在拋光或精整之前執(zhí)行，以提高葉片的強度。噴完加工增大表面粗糙度。拋光步驟目前由振動精整執(zhí)行，例如，振動翻滾(vibro-tumbling)。振動翻滾提供了將葉片置于旋轉(zhuǎn)滾筒中，滾筒填充由天然磨料或合成磨料和陶瓷粘合劑制成的小球。引起滾筒旋轉(zhuǎn)和/或振動，使得小球使翼型件輪廓的表面拋光?？捎烧駝臃瓭L實現(xiàn)的最終算術(shù)平均粗糙度(Ra)范圍大約是0.63μm。

較低粗糙度值可通過繼續(xù)葉片的振動翻滾處理來實現(xiàn)。然而，翼型件輪廓上的小球的效果不但改變表面的粗糙度和紋理，而且改變翼型件的幾何形狀。使粗糙度降到低于上述值可導致幾何形狀的不允許的改變。出于此原因，較低粗糙度值不可利用當前技術(shù)的拋光方法來獲得。

例如，用于離心壓縮機和泵的帶護罩葉輪目前借助于所謂的磨料流加工來拋光。磨料流加工過程由在壓力下生成穿過葉輪的導葉的磨料材料的懸液流構(gòu)成。實現(xiàn)大約0.68μm的粗糙度值。由于包含在壓力下引起流過葉輪的導葉的懸液中的磨料顆粒的研磨動作，故磨料流加工不利地影響葉片的幾何形狀。此外，葉片與磨料流之間的相互作用使得由于葉片的幾何形狀，在葉片的壓力側(cè)和吸力側(cè)上獲得了非一致的研磨效果。因此，超過上述粗糙度值繼續(xù)葉輪的磨料流加工過程是不適合的，因為這將導致葉片幾何形狀的不可接受的改變，且因此葉輪效率變差。

包括翼型件部分的機械構(gòu)件(諸如葉輪或葉片)的效率隨粗糙度降低而提高，因為摩擦引起的能量損失減少。因此，需要改善精整過程和方法以便通過減小翼型件輪廓的粗糙度來提高其效率，而不使翼型件輪廓的幾何形狀改變超過可允許的閾值或容限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供了一種用于對包括至少一個翼型件部分的機器構(gòu)件拋光的改進方法，翼型件部分由吸力側(cè)、壓力側(cè)、前緣和后緣組成，該方法允許在翼型件表面上實現(xiàn)特別低的粗糙度值。

在包括所附權(quán)利要求的本公開內(nèi)容中，除非不同指出，否則表面紋理和粗糙度特征為算術(shù)平均粗糙度值(Ra)。也稱為AA(算術(shù)平均值)或CLA(中心線平均值)的算術(shù)平均粗糙度(Ra)是實際表面與評估長度(L)內(nèi)的平均線或中心線的算術(shù)平均偏差，且限定為

或

。

除非不同指出，否則本文使用的算術(shù)平均粗糙度(Ra)表示為微米(μm)。除非不同指出，否則在描述中和權(quán)利要求中，用語粗糙度應當理解為如上文限定的算術(shù)平均粗糙度。

根據(jù)一些實施例，該方法包括：

將機器構(gòu)件布置在容器中且將機器構(gòu)件約束于容器中；

將拋光混合物加入容器中，拋光混合物至少包含：磨料粉末、液體和金屬顆粒；

使容器和約束于其中的機器構(gòu)件振動，由此生成沿翼型件部分的拋光混合物，直到達到最終的算術(shù)平均粗糙度。

在優(yōu)選實施例中，拋光繼續(xù)，直到在機器構(gòu)件上達到等于或小于0.3μm的最終的算術(shù)平均粗糙度。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，本文公開的方法可在相對短時間內(nèi)實現(xiàn)此非常低的粗糙度值，且保持幾何形狀，即，翼型件輪廓的大小和形狀基本不變，即，實現(xiàn)上述粗糙度值，而不會不利地影響諸如渦輪葉片或輪葉、渦輪機葉輪等關鍵構(gòu)件的總體幾何形狀。根據(jù)當前技術(shù)的拋光方法不可用于在不引起將使得拋光的機器構(gòu)件實際上不可用的翼型件輪廓的不可預計的改變的情況下達到此低的算術(shù)平均粗糙度值。

根據(jù)一些實施例，應用處理，直到在翼型件輪廓上獲得等于或小于0.2μm，優(yōu)選等于或小于0.17μm，且更優(yōu)選等于或小于0.15μm的最終的算術(shù)平均粗糙度。

容器可連接到振動布置上，例如，振動布置包括旋轉(zhuǎn)凸輪和電動機。布置可提供成用于調(diào)節(jié)振動頻率。根據(jù)一些實施例，該方法因此還可包括選擇容器和約束于其的機器構(gòu)件的振動頻率，這引起金屬顆粒沿粘附于其的翼型件部分前移，以及借助于翼型件部分和沿其滑動的金屬顆粒之間的磨料顆粒生成翼型件部分的拋光動作。一個或更多個振動頻率值例如可取決于機器構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特征和形狀來確定，這確定金屬顆粒沿翼型件部分的此滑動前移。振動頻率的選擇可根據(jù)經(jīng)驗獲得，例如，逐漸地改變驅(qū)動與容器共同作用的凸輪的電動機的轉(zhuǎn)速。適合的振動頻率可通過觀察機器構(gòu)件的表面上的金屬顆?；蛩樾嫉囊苿觼磉x擇。

在一些實施例中，可使用具有基本平坦的表面的金屬顆粒?？赏ㄟ^沿翼型件部分的振動來引起金屬顆粒前移，其中其平坦的表面與翼型件部分接觸。

機器構(gòu)件可經(jīng)歷預處理過程，諸如預噴丸加工處理。

根據(jù)一些實施例，生成沿翼型件部分的拋光混合物流的步驟包括使拋光混合物的金屬顆粒沿翼型件部分的壓力側(cè)和吸力側(cè)前移。

機器構(gòu)件例如可為具有根部和末梢的軸向渦輪機的葉片或輪葉。翼型件部分在根部與末梢之間延伸，翼型件翼弦從所述根部到所述末梢限定在翼型件部分的各個位置的后緣與前緣之間。

在本文公開的方法的一些實施例中，翼弦的長度在使機器構(gòu)件振動的所述步驟期間保持基本不變，直到實現(xiàn)0.3μm或更小，優(yōu)選0.2μm或更小，或更優(yōu)選0.17μm或更小的最終的算術(shù)平均粗糙度。弦長可經(jīng)歷小于可允許的容限值的振動。例如，弦長的振動可等于或小于0.05%，且優(yōu)選等于或小于0.03%。

根據(jù)優(yōu)選實施例，從振動容器和約束于其的機器構(gòu)件的步驟的開始到結(jié)束的弦長的變化可等于或小于0.1mm，優(yōu)選等于或小于0.07mm，且甚至更優(yōu)選等于或小于0.02mm。

拋光期間保持等于或低于0.1mm且優(yōu)選等于或低于0.07mm的弦長變化導致葉片幾何形狀且因此葉片功能保持基本不變。因此，根據(jù)一些實施例，當機器構(gòu)件為軸向渦輪機的葉片或輪葉時，保持翼型件部分的大小和形狀基本不變的特征意味著弦長的變化等于或小于0.1mm，且優(yōu)選等于或小于0.07mm，例如，等于或小于0.02mm。

根據(jù)一些實施例，機器構(gòu)件為渦輪機葉輪，其由帶有中心傳動軸收納開孔的轂，以及圍繞所述傳動軸收納開孔布置在轂上的多個葉片組成。葉片形成翼型件部分，各個葉片均具有吸力側(cè)和壓力側(cè)。導葉限定在相鄰的葉片之間。各個導葉均具有入口和出口，且各個葉片均具有入口處的前緣和對應導葉的出口處的后緣。通過振動機器構(gòu)件，產(chǎn)生了拋光混合物流，其在葉輪的導葉中且穿過導葉循環(huán)。

在振動機器構(gòu)件的步驟期間，葉輪的葉片的厚度平均減小小于0.5%，且優(yōu)選平均小于0.4%，同時實現(xiàn)了導葉的內(nèi)表面的最終的算術(shù)平均粗糙度，其可等于或小于0.3μm，且優(yōu)選等于或小于0.2μm。

根據(jù)優(yōu)選實施例，從振動容器和約束于其的機器構(gòu)件的步驟的開始到結(jié)束的葉片厚度的變化可等于小于0.1mm，優(yōu)選等于或小于0.07mm，且甚至更優(yōu)選等于或小于0.02mm。

保持等于或小于0.1mm且優(yōu)選等于或小于0.7mm的拋光期間的葉片厚度變化導致葉片幾何形狀且因此葉片功能保持基本不變。因此，根據(jù)一些實施例，當機器構(gòu)件為用于渦輪機的葉輪時，例如，用于徑向泵或壓縮機的葉輪，保持翼型件部分的大小和形狀基本不變的特征意味著葉輪葉片的厚度的變化等于或小于0.1mm，且優(yōu)選等于或小于0.07mm，例如，等于或小于0.02mm。

根據(jù)一些實施例，葉輪包括護罩，其由葉輪孔眼組成。護罩、轂和相鄰的葉輪葉片限定其間的流動導葉，各個流動導葉均具有葉片的后緣處的出口孔口。在有利的實施例中，該方法提供了振動葉輪和生成穿過導葉的拋光混合物流，其引起出口孔口的軸向大小相對于初始軸向大小變化平均小于0.05%，且優(yōu)選小于0.04%。

在一些實施例中，金屬顆粒包括金屬碎屑。在特別有利的實施例中，金屬顆粒包括銅顆?；蜚~碎屑。

在一些實施例中，磨料粉末為氧化鋁、陶瓷或它們的組合。液體可包括或可為水。此外，可添加拋光介質(zhì)。

根據(jù)一些實施例，拋光混合物具有按重量的以下成分：

金屬顆粒90 - 98%，

磨料粉末0.05 - 0.4%

液體3 - 10%。

振動容器和約束于其的機器構(gòu)件的步驟可持續(xù)5到8小時之間，且優(yōu)選6到7小時之間。

根據(jù)其它實施例，振動容器和約束于其的機器構(gòu)件的步驟可持續(xù)1.5到10小時之間。

在一些實施例中，例如，當對軸向渦輪機葉片或輪葉拋光時，振動步驟可持續(xù)1到3小時之間，例如，1到2小時之間。

根據(jù)不同方面，本公開內(nèi)容還涉及包括翼型件部分的機器構(gòu)件，其中翼型件部分具有等于或小于0.3μm，優(yōu)選等于或小于0.2μm，更優(yōu)選等于或小于0.17μm，且甚至更優(yōu)選等于或小于0.15μm的算術(shù)平均粗糙度。機器構(gòu)件可選自包括以下的集合：軸向渦輪機葉片或輪葉；渦輪機葉輪。

特征和實施例這里在下文中公開，且在形成本描述的組成部分的所附權(quán)利要求中進一步提出。以上簡要描述提出了本發(fā)明的各種實施例的特征，以便以下詳細描述可得到較好理解，且以便可更好認識到對本領域的當前貢獻。當然，存在將在下文中描述且將在所附權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的其它特征。在此方面，在詳細闡釋本發(fā)明的若干實施例之前，將理解的是，本發(fā)明的各種實施例不限于其應用于以下描述中提出或附圖中示出的構(gòu)造細節(jié)和構(gòu)件布置。本發(fā)明能夠有其它實施例，且以各種方式實施和執(zhí)行。另外，將理解的是，本文使用的短語和用語為了描述目的，且不應當認作是限制性的。

因此，本領域的技術(shù)人員將認識到，本公開內(nèi)容基于的構(gòu)想可容易實現(xiàn)為用于設計其它結(jié)構(gòu)、方法和/或系統(tǒng)來執(zhí)行本發(fā)明的若干目的的基礎。因此，重要的是，權(quán)利要求認作是包括此類等同的構(gòu)造，因為它們并未脫離本發(fā)明的精神和范圍。

附圖說明

本發(fā)明的公開實施例和其許多伴隨的優(yōu)點的更完整的認識將容易獲得，因為其在連同附圖考慮時，通過參照以下詳細描述變得更好理解，在附圖中：

圖1A和1B示出了包括翼型件部分的機器構(gòu)件，其可利用本文公開的方法拋光；

圖2示意性地示出了根據(jù)本文公開的方法的渦輪機葉片的拋光；

圖3示意性地示出了翼型件部分上拋光介質(zhì)的動作；

圖4和5示出了進行粗糙度測量的示例性翼型件部分和位置；

圖6至23示出了報告利用如本文所述的方法拋光的渦輪葉片樣本上進行的測量的圖表；

圖24示出了壓縮機葉輪的示例性實施例；

圖25示出了根據(jù)本文公開的方法的壓縮機葉輪的拋光；

圖26,27和28示出了利用根據(jù)本公開內(nèi)容的方法拋光的樣本葉輪上進行的測量的位置；

圖29示出了可利用根據(jù)本公開內(nèi)容的方法拋光的另一個葉輪。

具體實施方式

示例性實施例的以下詳細描述參照了附圖。不同圖中的相同參考標號表示相同或類似的元件。此外，圖不一定按比例繪制。另外，以下詳細描述不限制本發(fā)明。作為替代，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。

說明書各處提到的"一個實施例"或"實施例"或"一些實施例"意思是連同實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特點包括在公開主題的至少一個實施例中。因此，說明書各處的各種位置出現(xiàn)的短語"在一個實施例中"或"在實施例中"或"在一些實施例中"不一定是指相同的(多個)實施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特點可在一個或更多個實施例中以任何適合的方式組合。

軸向渦輪機的葉片的拋光

圖1A示出了總體上標為1A的用于軸向渦輪壓縮機的壓縮機葉片的示例性實施例的透視圖。壓縮機葉片1A包括根部3和末梢5。翼型件部分7在根部3與末梢5之間延伸。翼型件部分包括前緣7A和后緣7B。翼型件部分還包括壓力側(cè)7P和吸力側(cè)7S。

圖1B示出了總體上標為1B的燃氣輪機葉片的示例性實施例的透視圖。渦輪葉片1A包括根部3和末梢5。翼型件部分7在根部3與末梢5之間延伸。翼型件部分7具有吸力側(cè)7S和壓力側(cè)7P、前緣7A和后緣7B。

圖1A中所示的軸向壓縮機葉片1A和圖1B中所示的渦輪葉片1B提供為可能的機器構(gòu)件的示例性實施例，其可適于以本文公開的方法來拋光。渦輪機領域的技術(shù)人員將理解包括至少一個翼型件部分的渦輪機構(gòu)件的其它類型可利用本文公開的方法來處理，例如，靜止軸向壓縮機葉片、靜止渦輪葉片或輪葉，以及用于離心渦輪機(諸如渦輪壓縮機和泵)的葉輪，這將隨后更詳細地公開。

機器構(gòu)件1A,1B可經(jīng)歷表面處理步驟，例如，噴丸加工處理。一旦機器構(gòu)件1A,1B預先拋光，則其可在拋光機器中處理。圖2中示出了拋光機器10的示例性實施例的簡圖。拋光機器10包括容器11，機器構(gòu)件置于容器11中。機器構(gòu)件直接地或間接地約束于容器11，以便與其一起移動。在一些實施例中，容器11可約束于振動臺13。振動臺13可連接到靜止底座15上，例如，經(jīng)由一個或更多個回彈性部件17?；貜椥圆考?7可包括螺旋彈簧等。在一些實施例中，粘彈性布置可替代簡單的回彈性部件布置17使用。

為了控制振動臺13的振動，在一些實施例中，提供了一個或更多個電機21。馬達21控制偏心凸輪23的旋轉(zhuǎn)，偏心凸輪23圍繞基本水平軸線23A旋轉(zhuǎn)。如由雙向箭頭f13示意性所示，偏心凸輪23的旋轉(zhuǎn)引起振動臺13和約束于其的容器11沿豎直方向振動。

在容器11中，可布置包括翼型件部分的一個或更多個機器構(gòu)件1A,1B。作為優(yōu)選，各個機器構(gòu)件1A,1B約束于容器11，使得機器構(gòu)件1A,1B與容器11和振動臺13整體結(jié)合地振動。

容器11部分地或完全地填充有拋光混合物M。拋光混合物可完全覆蓋機器構(gòu)件1A,1B，使得機器構(gòu)件完全由拋光混合物M淹沒。在本文公開的方法的其它實施例中，可使用較少量的拋光混合物M，以僅部分地覆蓋機器構(gòu)件1A,1B，例如，直到機器構(gòu)件1A,1B的整個高度H的60%、70%或80%。

拋光混合物M可包括液體(例如，水)、金屬顆粒和磨料粉末。金屬顆?？砂ń饘偎樾迹?，銅顆粒，諸如銅碎屑。磨料粉末可選自以下構(gòu)成的集合：氧化鋁、陶瓷顆?；蚱浣M合。

金屬顆?？删哂谢酒教沟男螤睿?，可由金屬箔片或薄層的碎片制成。在一些實施例中，金屬顆粒可具有1到2mm之間的厚度。在一些實施例中，金屬顆?？删哂?到5mm之間的截面大小。

磨料顆?？删哂?到8μm之間的粒面。

拋光混合物M還可包括拋光介質(zhì)。拋光介質(zhì)可選自以下構(gòu)成的集合：肥皂、鈍化液體或它們的混合物。

拋光混合物M的按重量的成分可包括以下：

-金屬顆粒：90-98%wt

-磨料粉末：0.05-0.4%wt

-液體：3-10%wt。

一旦拋光混合物引入容器11中，則容器11通過啟動電動機21來進行振動。振動頻率可適當調(diào)節(jié)，例如，使用變頻驅(qū)動器22。處理優(yōu)選在一定振動頻率下執(zhí)行，振動頻率設置成使得拋光混合物的金屬顆粒沿翼型件部分7的表面可滑動地前移來與其接觸。例如，引起該現(xiàn)象的振動頻率可容易地通過從低頻值開始且逐步或連續(xù)地增大振動頻率，直到觸發(fā)金屬顆粒的滑移來選擇，這是可由操作者容易檢測到的狀態(tài)。使用用于電機21的適合的變頻驅(qū)動器22，振動頻率可調(diào)節(jié)至有效值，其開始金屬顆粒沿翼型件部分7的滑動前移移動。

圖3示意性地示出了由選擇的振動頻率觸發(fā)的上述現(xiàn)象：在P處示意性地示出的金屬顆粒粘附到翼型件部分7的表面7S和7P上，且在約束于振動容器11和振動臺13的機器構(gòu)件1A,1B的振動效果下如虛線箭頭所示那樣前移。磨料顆粒A捕集在金屬顆粒P與翼型件部分7的表面7S或7P之間。磨料顆粒A粘附到金屬顆粒上，且在由馬達21生成的振動的效果下與其一起前移。金屬顆粒P與捕集在金屬顆粒P與翼型件部分的表面7S和7P之間磨料粉末A的前移引起處理下的表面上的拋光效果。

由于前移移動由容器11中的機器構(gòu)件1A,1B的振動確定，故基本沒有壓力施加到翼型件部分7的表面上，且研磨效果極為溫和。

如圖3中示意性所示，當金屬顆?；蛩樾糚到達翼型件部分7的后緣7A或前緣7B時，它們基本放松與機器構(gòu)件的接觸，且移離機器構(gòu)件，或圍繞邊緣旋轉(zhuǎn)，從壓力側(cè)移動到吸力側(cè)，或反之亦然。金屬顆粒P圍繞邊緣7A,7B的傾斜在基本沒有壓力施加到翼型件部分7與金屬顆粒P之間的情況下發(fā)生，使得邊緣7A,7B的形狀保留，且圍繞邊緣的金屬顆粒流不引起其幾何形狀變化。

在機器構(gòu)件的若干翼型件輪廓上執(zhí)行的測試顯示出該拋光方法的效果導致非預期的低粗糙度值，而不會不利地影響翼型件輪廓的幾何形狀。

實例1：軸向渦輪的靜止和旋轉(zhuǎn)葉片的拋光

在用于軸向渦輪的靜止或旋轉(zhuǎn)葉片或輪葉的多個樣本上執(zhí)行的測試結(jié)果將在下文中論述，以示出拋光方法在實現(xiàn)的粗糙度和輪廓的幾何形狀的保留方面中的有效性。

測試在可從General Electric(Evendale, Ohio, USA)獲得的重載燃氣輪機的樣本輪葉或葉片上執(zhí)行。

測試在2級、3級或11級渦輪級的轉(zhuǎn)子葉片樣本上和5級、6級和8級的靜止葉片上執(zhí)行。

描述葉片的幾何形狀且可用于檢查拋光過程對葉片的翼型件輪廓的總體幾何形狀的效果的若干參數(shù)中可選擇翼弦變化。翼弦在拋光過程之前和之后的葉片根部的不同距離處測得，以檢查拋光過程如何影響該參數(shù)。

如上文所述，由于葉片的前緣和后緣上的研磨小球的影響，故當前技術(shù)的精整過程特別不利地影響葉片翼弦的大小，這導致邊緣的侵蝕、其曲率半徑的改變和翼弦大小的變化。因此，翼弦大小為拋光之后待檢查的關鍵參數(shù)，以確定拋光過程是否將葉片的幾何形狀改變到其可有損葉片效率的程度。

以下的表1歸納了測試的葉片主要數(shù)據(jù)。表格指出了測試的葉片或輪葉所屬的燃氣輪機的轉(zhuǎn)子或定子的數(shù)目、測試樣本的數(shù)目和拋光循環(huán)時間。氧化鋁用作磨料，且銅顆粒用于拋光混合物中。拋光混合物的成分如下：

-金屬顆粒：95%wt

-磨料粉末：0.10% wt

-水：4,9%wt。

表1

。

首先參看第二轉(zhuǎn)子級，以下的表2報告了噴丸加工之后和拋光之前的各個樣本葉片的吸力側(cè)表面的六個不同點中的標為19,12,10,26的四個不同樣本上測得的算術(shù)平均粗糙度值Ra。樣本以樣本數(shù)(S/N)19,12,10,26標記。如上文所述，測量結(jié)果以μm(微米)表示。圖4中示出了測量的算術(shù)平均粗糙度值Ra的六個點的位置。各個點S1-S6中的局部算術(shù)平均粗糙度值為報告列S1到S6。最后一列指出了各個樣本上計算的平均值(各個樣本的點S1-S6中測得的六個Ra值的平均值)：

表2

。

表3示出了標為P1到P4的四個不同位置中的其壓力側(cè)上的相同轉(zhuǎn)子葉片樣本上的算術(shù)平均粗糙度值Ra測量結(jié)果，其位置在圖4中示意性示出。表3報告了第一列中的樣本數(shù)(S/N)，以及對各個樣本和列P1,P2,P3和P4中的四個點P1-P4中的每一個的算術(shù)平均粗糙度值。最后一列(Avg)示出了在各個樣本上測得的四個粗糙度值Ra的平均值(點P1-P4上的四個測量結(jié)果的平均值)。值在噴丸加工之后和拋光之前再次測得：

表3

。

以下的表4和5報告了相同樣本和相同測量點上的粗糙度值Ra和如上文所述的拋光過程之后的平均值(最后一列，Avg)：

表4

表5

。

圖6和7在兩個圖表中示出了以上報告的粗糙度數(shù)據(jù)。圖6報告了四個測試樣本的分別拋光之前和之后的吸力側(cè)上的六個點S1-S6上測得的算術(shù)平均粗糙度Ra的平均值(Avg)。樣本數(shù)(S/N)在橫坐標上報告，且對應于表2-5的左側(cè)列中的樣本數(shù)。圖7報告了壓力側(cè)上的相同的四個樣本的拋光之前和之后的相同算術(shù)平均粗糙度。

圖6和7的圖表中歸納的以上報告的數(shù)據(jù)示出了測試下在樣本上執(zhí)行的拋光實現(xiàn)了遠低于可由振動翻滾實現(xiàn)的算術(shù)平均粗糙度。在測試的所有樣本的吸力側(cè)和壓力側(cè)兩者上，實現(xiàn)了低于0.2μm的算術(shù)平均粗糙度，且在一些情況中為大約0.1μm。

測試還示出了算術(shù)平均粗糙度在120分鐘處理時間之后改善很小。表1中示出了各個樣本的處理時間。

為了檢查在拋光之后獲得的最終葉片幾何形狀是否與應用于此類機器構(gòu)件上的嚴格要求是否一致，翼弦輪廓的延伸在測試下的所有四個樣本上的拋光處理之前和之后測得。圖8報告了拋光之前和之后的測得的翼弦大小的差異。測量將在從根部開始朝向末梢的葉片上的十個不同位置處執(zhí)行，且沿水平軸線報告。大小差異在豎直軸線上報告，且表示為mm。相同的參數(shù)在以下圖11,14,17,20,23中示出，其表示其它葉片和輪葉樣本上執(zhí)行的測試，且將隨后論述。

圖8中報告的數(shù)據(jù)示出了在各種情況下，拋光之后的葉片的初始幾何形狀與最終幾何形狀之間的差異可忽略。這示出了，盡管在低于0.2μm的粗糙度值(Ra)下實現(xiàn)了很有效的拋光，但葉片的幾何形狀基本不變。

在若干渦輪機葉片上執(zhí)行的測試示出了翼弦大小的總體改變小于0.1mm，通常等于或小于0.07mm，且可實現(xiàn)低至0.02mm的改變，同時仍在葉片的壓力側(cè)和吸力側(cè)上獲得上述期望的算術(shù)平均粗糙度值。

以下的表6到9報告了第三渦輪級的六個轉(zhuǎn)子葉片樣本上的粗糙度測量結(jié)果。圖6和7報告了拋光過程之前和之后的基于表6到9中報告的數(shù)據(jù)的分別吸力側(cè)和壓力側(cè)的算術(shù)平均粗糙度(Ra)。表6示出了拋光之前的標為19,11,23,24,7和38的六個樣本中的每一個的吸力側(cè)上的六個點S1-S6(如圖4中所示定位)上以微米測量的局部算術(shù)平均粗糙度(Ra)：

表6

。

以下表7示出了拋光之前在相同六個葉片樣本的壓力側(cè)(圖5)上的四個點P1-P4上測得的算術(shù)平均粗糙度值：

表7

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以下的表8和9示出了拋光之后的與表6和7中相同樣本且在相同點上測得的算術(shù)平均粗糙度值：

表8

表9

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樣本數(shù)(S/N)在第一列中報告。

圖9和10示出了兩個圖表，其報告了吸力側(cè)(圖9)和壓力側(cè)(圖10)上拋光之前和之后的算術(shù)平均粗糙度數(shù)據(jù)。樣本數(shù)(S/N)在橫坐標上報告，且對應于表6到9中的第一列中列出的樣本數(shù)。圖表中報告的數(shù)據(jù)為所述表格的最后一列中所示的平均值。

圖11報告了測試下的六個樣本的沿翼型件輪廓的不同位置處的測得的翼弦大小相對于初始大小(即，拋光之前的大小)之間的差異。圖11示出了也對于該組測試，拋光過程實現(xiàn)遠低于0.2μm的粗糙度，而不會不利地影響輪廓的幾何形狀。大小變化在豎直軸線上以mm報告。沿翼型件部分的位置在水平軸線上報告。

下表10,11,12和13報告了屬于11級渦輪級的六個轉(zhuǎn)子葉片樣本(S/N1,35,7,19,29,26)的拋光之前(表10和11)和拋光之后(表12和13)的吸力側(cè)和壓力側(cè)上的測得的算術(shù)平均粗糙度值：

表10

表11

表12

表13

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在上表中報告的算術(shù)平均粗糙度在圖12和13的圖表中歸納。類似于圖8和11，圖14示出了從根部開始朝向末梢的沿翼型件輪廓的不同位置處的精整或拋光過程之后的翼弦大小的改變。

在相同渦輪的第5、第8和第16轉(zhuǎn)子級上的樣本葉片或輪葉上執(zhí)行的測試示出了實現(xiàn)的粗糙度值和葉片幾何形狀的不顯著改變方面的相似結(jié)果。下表14,15,16和17分別報告了拋光之前的吸力側(cè)(表14)和壓力側(cè)(表15)上的測得粗糙度數(shù)據(jù)，以及拋光之后的吸力側(cè)(表圖16)和壓力側(cè)(表17)上的粗糙度值。

表14

表15

表16

表17

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大約或低于0.15μm的算術(shù)平均粗糙度值在輪葉的壓力側(cè)和吸力側(cè)兩者上獲得。圖15和16歸納了拋光之前和之后分別在吸力側(cè)和壓力側(cè)上的算術(shù)平均粗糙度的數(shù)據(jù)。

圖17示出了拋光之后沿葉片的高度的七個不同位置處的相對于初始值(即，拋光之前)的翼弦大小變化。至于上述轉(zhuǎn)子葉片，也在5級的定子輪葉的情況下，拋光過程對葉片的總體幾何形狀基本沒有影響。

下表18,19,20和21示出了渦輪的第8級的定子輪葉的六個不同樣本的拋光之前(表18-吸力側(cè)，表19-壓力側(cè))和拋光之后(表20-吸力側(cè)，表21-壓力側(cè))的粗糙度測量結(jié)果。獲得低于0.2μm，主要大約或低于0.15μm的算術(shù)平均粗糙度值。吸力側(cè)和壓力側(cè)上的算術(shù)平均粗糙度值(拋光之前和之后)分別在圖18和19中繪出和歸納。

表18

表19

表20

表21

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類似于圖17和14，圖20報告了拋光過程引起翼弦延伸的改變。圖20中報告的數(shù)據(jù)示出了在此情況下，拋光過程也基本對翼型件輪廓的幾何形狀沒有影響，即，葉片和輪葉的幾何形狀保持基本不變，且它們因此保持其功能基本不變。

最后，表22,23,24和25報告了渦輪的第16級的六個定子輪葉樣本的在拋光之前(表22-吸力側(cè)；表23-壓力側(cè))和拋光之后(表24-吸力側(cè)；表25-壓力側(cè))的吸力側(cè)和壓力側(cè)上測得的算術(shù)平均粗糙度值。

表22

表23

表24

表25

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圖21和22歸納了對于第16級的定子輪葉的分別吸力側(cè)和壓力側(cè)上的算術(shù)平均粗糙度值。在此情況下也實現(xiàn)了遠低于0.2μm的算術(shù)平均粗糙度值。

圖23的圖表示出了拋光過程對輪葉的幾何形狀基本沒有影響，其翼大小仍保持基本不受影響。

葉輪的拋光

上述拋光方法可有利地大體上用于拋光用于離心壓縮機、泵和徑向或軸向-徑向渦輪機的葉輪。

圖24中示成了此葉輪的示例性實施例?？傮w上標為30的葉輪包括轂31和護罩33。多個葉片35布置在轂31與護罩33之間。相應的流動導葉37限定在相鄰葉片35之間。葉片35構(gòu)成該機器構(gòu)件的翼型件部分，且各自設有前緣35A和后緣35B。流體入口限定在葉輪的入口側(cè)處，前緣35A布置在該處。加壓流體在葉片35的后緣35B之間的葉輪30的排放側(cè)處沿徑向排放。

在一些實施例中，護罩33形成與靜止殼中布置的密封布置共同作用的階梯外輪廓，其中葉輪30受支承而旋轉(zhuǎn)。

在圖25中，示出了拋光步驟期間的葉輪30。用于執(zhí)行拋光步驟的設備標為10，且與參照圖2公開的基本相同。在拋光步驟期間，葉輪30約束于容器11，且在馬達21旋轉(zhuǎn)且引起振動臺13振動時與其一起振動。

通過調(diào)節(jié)振動的頻率，可設置頻率，在該頻率下，容納在拋光混合物M中的金屬顆粒沿葉輪30的內(nèi)表面和外表面滑動，且具體在導葉37內(nèi)滑動。由于金屬顆粒沿在處理下的表面的滑移，故葉輪30的處理表面與金屬顆粒之間的磨料粉末因此引起以上文參照圖3所述的相同方式作用于處理表面上。拋光混合物M的基本連續(xù)流在葉輪30周圍且穿過導葉37形成。葉輪30的整個內(nèi)表面和外表面因此拋光，特別是各個葉片35的壓力側(cè)和吸力側(cè)，以及內(nèi)護罩表面和內(nèi)轂表面，其連同葉片表面限定流動通道，當葉輪在渦輪機中旋轉(zhuǎn)時，流體經(jīng)由流動通道處理。

與當前技術(shù)的拋光過程的磨料流加工程序中發(fā)生的相反，拋光混合物M基本在無壓力下流過葉輪30的導葉，使得葉輪的幾何形狀保持不由作用于其上的拋光顆粒影響，同時由金屬顆粒與其上的磨料粉末沿葉輪表面的位移獲得的溫和處理引起葉輪的內(nèi)表面和外表面的算術(shù)平均粗糙度的顯著減小。

實例2

以下數(shù)據(jù)在以上述拋光過程處理的2D離心壓縮機葉輪的樣本上獲得。這些數(shù)據(jù)示出了該過程能夠達到非常低的算術(shù)平均粗糙度值(Ra)，而不會不利地影響限定了葉輪的翼型件輪廓的葉輪的關鍵部分(特別是葉片)的幾何形狀。

拋光過程以具有以下成分的拋光混合物執(zhí)行：

金屬顆粒(銅)：93.67% wt

磨料(氧化鋁)：0.24% wt

拋光介質(zhì)(肥皂)：0.47% wt

水：5.62% wt。

葉輪在振動下保持7小時30分鐘。

下表26報告了從葉輪出口開始的葉輪的相鄰葉片之間的沿導葉的三個不同點上拋光之前和之后測得的算術(shù)平均粗糙度。測量在沿徑向方向離葉輪出口10、44和75mm的三個不同點上執(zhí)行。

由于測量需要護罩的部分除去，故拋光之前和之后的測量在不同導葉上執(zhí)行。護罩部分首先從一個導葉除去，以接近其內(nèi)部。在拋光之后，另一個護罩部分從不同導葉除去，使得測量下的導葉的拋光處理以由護罩封閉的導葉執(zhí)行。

表26

葉輪出口的軸向大小和葉片的厚度用作檢查拋光過程對葉片的總體幾何形狀的影響的顯著參數(shù)。圖26示出了葉輪30的導葉37的出口的放大部分。大小B，即，出口的軸向方向上的高度，在葉輪的不同導葉的不同位置處測得。

在考慮的兩個導葉中且對于所有測量位置，拋光之前和之后的測量結(jié)果的差異可忽略，且低于使用的儀器的靈敏度(0.005mm)。

下表27示出了葉輪后緣處測得的相同葉輪的三個葉片的厚度。表報告了拋光之前和之后的葉片厚度。處理之前和之后的測量之間的差異可忽略。

表27

這些數(shù)據(jù)示出了拋光過程對葉輪的幾何形狀和葉片的輪廓的幾何形狀幾乎沒有影響。

實例3

圖27和29中示意性示出的碳鋼制成的3D葉輪經(jīng)歷以如下構(gòu)成的拋光混合物的拋光過程：

金屬顆粒(銅)：96% wt

磨料(氧化鋁)：0.25% wt

拋光介質(zhì)(肥皂)：0.20% wt

水：3.55% wt。

如圖25中所示，該過程在拋光機器10中執(zhí)行6小時。

圖27示出了拋光步驟之前的葉輪的頂部軸向視圖。字母A,B,C和D指出了四個區(qū)域，其中在處理之前測量算術(shù)平均粗糙度Ra。區(qū)域D在葉輪的導葉中的一個內(nèi)。如圖27中所示，出于測量目的除去了葉輪護罩的一部分。圖28示出了類似于圖27的視圖，其中除去了僅一個護罩部分，以接近另一個葉輪導葉內(nèi)標為E的區(qū)域。使得可接近區(qū)域E，以用于通過在拋光之后除去相關護罩部分來測量其粗糙度。

表28示出了拋光之前的區(qū)域A-D和拋光之后的區(qū)域A-E中測得的算術(shù)平均粗糙度：

表28

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如圖29中最佳所示，葉輪具有設在葉輪孔眼上的多個密封環(huán)。在圖29中，五個環(huán)示出且標為R1-R5。參考標號dx和sx指出了葉輪的一個導葉的出口孔口的高度，且D指出了葉輪轂中提供的軸通路的內(nèi)徑。

拋光之前和之后對葉輪的這些部分的大小執(zhí)行的測量示出了這些關鍵葉輪大小并未由拋光過程改變，盡管在拋光過程結(jié)束時到達了極低的算術(shù)平均粗糙度值(表28)。

下表29分別歸納了拋光之前和之后在轂的內(nèi)徑上，五個密封環(huán)R1-R5的直徑上，以及導葉出口的軸向大小dx和sx上進行的測量：

表29

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如上表29中報告的數(shù)據(jù)證明那樣，葉輪的關鍵部分保持不受拋光過程影響，其達到極低的算術(shù)平均粗糙度值，大約0.1μm。

平均葉片厚度上的容限通常大約＋/-5%，且平均輸出寬度的容限為大約＋/-3%。利用本文公開的方法處理的樣本上執(zhí)行的測量示出了這些關鍵測量的改變可忽略，且遠低于可接受的容限。

盡管本文描述的主題的公開實施例已經(jīng)在附圖中示出且在上文中具體且詳細地結(jié)合若干示例性實施例完整描述，但將對本領域的普通技術(shù)人員顯而易見的是，許多改型、變化和省略是可能的，而不實質(zhì)地脫離本文提出的新穎教導內(nèi)容、原理和構(gòu)想，以及所附權(quán)利要求中敘述的主題的優(yōu)點。因此，公開的創(chuàng)新的適當范圍應當僅由所附權(quán)利要求的最寬解釋來確定，以便涵蓋所有此類改型、變化和省略。此外，任何過程和方法步驟的順序或序列可根據(jù)備選實施例改變或重排。