專利名稱：探測和修補(bǔ)接合處隙縫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接合處隙縫的探測和修補(bǔ)的方法，特別是涉及一種使接合處表面緊密配合以防止從高壓容器中，例如汽輪機(jī)中洩漏的方法。
汽輪機(jī)約每五年停機(jī)檢修一次，在兩次檢修之間的正常工作期間內(nèi)，汽輪機(jī)高壓汽缸蓋如汽缸座之間的接合面和其周圍要發(fā)生腐蝕。當(dāng)接合面之間出現(xiàn)間隙時，高壓蒸汽從汽輪機(jī)中逸出，從而使其效率降低。此洩漏的蒸汽也給在汽輪機(jī)旁工作的人帶來一可避免的但危及安全的問題。此蒸汽是由昂貴的高純度的水制成，因而在上述的效率損失之外，還造成附加的經(jīng)濟(jì)損失。使隙縫的產(chǎn)生減到最少和修補(bǔ)隙縫的典型手段是在裝配前先在接合面上施敷一種密封劑和用鍍蘭法(blue plating method)修復(fù)接合面。在此鍍蘭方法中，對汽缸座和蓋的表面分別進(jìn)行加工，以使各自形成一標(biāo)準(zhǔn)的平面。在進(jìn)行此工藝期間，在把蓋從座上移開前先用測隙規(guī)探測接合處的隙縫。蓋被移開后，在每個接合面上涂復(fù)普蘭接觸檢測劑。將一約1.5呎×4呎的重型平面板放置一個接合面上。當(dāng)將此平面板再翻轉(zhuǎn)過來時，此平板上的普蘭劑的數(shù)量即顯示出高點的位置和被平板復(fù)蓋的接合面相對于平板的相對不平度。然后，用向低凹處填充填料焊接和消除高點的辦法修復(fù)接合面。高點按慣例是用電動刮削機(jī)、銼刀，磨光機(jī)和研磨砂輪來消除的。再把平板放到同樣位置并檢測蘭接觸區(qū)域，根據(jù)檢測結(jié)果繼續(xù)修復(fù)接合表面，直到平板基本上100%都粘上蘭色。然后把平板移至其他位置重復(fù)上述工藝。一個接合面相對于可移動的平板修平以后，再用同樣的方法檢測和修復(fù)另一接合面。用此現(xiàn)有技術(shù)的方法可形成相對于金屬平板的相對平的表面。然而用相對平的蓋接合面和相對平的座接合面，此蓋和座的接合面也未必匹配，間隙可能繼續(xù)存在。因為間隙不可能在接合處密封面上的最低處，磨蝕能引起有害的間隙并極與擴(kuò)大。典型的汽輪機(jī)長30呎，寬12呎并帶有一級84呎的線性測量接合面。由上述可見，此涂蘭工藝是非常浪費時間的，因為汽輪機(jī)的座和蓋的兩整個接合面都必須檢測和修復(fù)。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種能防止從高壓氣氛中洩漏的接合處。
本發(fā)明的另一任務(wù)是形成一種防止洩漏的匹配接合面。
本發(fā)明的又一任務(wù)是不需修復(fù)整個接合面從而減少了修復(fù)接合處所需要的時間。
本發(fā)明的再一附加任務(wù)是根據(jù)以往的精確的修復(fù)資料，為未來的接合處的設(shè)計提供接合處修復(fù)的詳細(xì)資料。
本發(fā)明的第五個任務(wù)是提供接合處構(gòu)形的詳細(xì)資料，以便在停機(jī)修復(fù)期間提高修復(fù)工藝。
本發(fā)明的第六個任務(wù)是提供一種方法，該方法把接合處的探測和修復(fù)作為整體來處理，而不是作為一系列矩形區(qū)域。
本發(fā)明的方法是使用多個間隙測量法相配合，在圖上標(biāo)出高壓容器接合處的間隙，此圖是用蘭接合面接觸測量，測隙規(guī)測量，可變形介質(zhì)隙測量和激光仿形等方法來產(chǎn)生的，不僅產(chǎn)生一精確的圖，而且也驗證了間隙的測量。根據(jù)此圖制訂了修復(fù)計劃，按照這一計劃可使修復(fù)工作減少到最低限度，并形成匹配接合面。通常，匹配接合面比不匹配的相對平的表面提供了更好的高壓密封，而匹配的相對平的表面提供了一平坦的較好的密封。
隨后可見，本發(fā)明所有這些任務(wù)和優(yōu)點完全存在以下參照作為本文一部分的附圖的討論中和權(quán)利要求中，其中全文里相同的數(shù)字指的是相同的部分。


圖1～6示出翻轉(zhuǎn)高壓汽輪機(jī)蓋的工藝過程。
圖7是接合面的部分平面圖。
圖8示出(1)前用以獲取表面和間隙數(shù)據(jù)的柵格圖。
圖9是用以測定接合處間隙的補(bǔ)充圖。
圖10示出激光仿形系統(tǒng)的組成部分。
圖11示出激光仿形讀數(shù)。和圖12示出以往據(jù)以產(chǎn)生修復(fù)計劃的接合面的測量圖。
概括說來，本發(fā)明的方法是從通過將蓋舉起到足夠高以使汽輪機(jī)蓋與座分離開始的，這樣以來，座和蓋的表面就能清洗，并能探測其磨蝕情況。然后將蓋再放回到座上以進(jìn)行接合處的間隙檢查。這種間隙檢查包括進(jìn)行蘭色接觸檢查，測隙規(guī)間隙檢查和可變形介質(zhì)檢查。完成此一系列檢查后，將蓋從座上移開并翻轉(zhuǎn)露出蓋的接合面。翻轉(zhuǎn)后將蓋放置在臺架上，臺架上有用以支承蓋的帶四個位置的液壓千斤頂，此四位置處千斤頂有一通用支管。然后用普通的激光仿形設(shè)備為基座和蓋的接合面仿形。對檢測各種隙縫和仿形所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用以制定一個符合一般維修規(guī)律的維修建議或計劃。按此計劃對兩接合面上的限定區(qū)域進(jìn)行表面修整，這是修復(fù)接合處并使座和蓋的接合面互相匹配所必須做的。當(dāng)最后的修整完成時，就得到可供下次停機(jī)修整時參考的基線或激光仿形數(shù)據(jù)，并把蓋翻轉(zhuǎn)，同座裝在一起，以進(jìn)行最后的隙縫驗收試驗，上文所述的工藝先后順序，可隨不同裝置的不同特性而不同，例如高壓閥。
本發(fā)明的方法是這樣設(shè)計的，即在不嚴(yán)密/粗糙的條件下去匹配在密封壓蓋區(qū)域帶有少于0.004時隙縫的座和蓋的接合面，并使之在組裝后的間隙為零。這方法也使表面高點的變化率大于每4吋約0.001吋，高壓容器例如汽輪機(jī)接合處表面之間的隙縫滿足這些條件，以防漏金屬色敷相對表面接合處，而在金屬表面之間不用密封劑。
因為典型的汽輪機(jī)蓋重約六十噸，還因為此蓋必須多次翻轉(zhuǎn)，所以在詳細(xì)討論本發(fā)明的方法之前，將首先詳細(xì)討論安全翻轉(zhuǎn)汽輪蓋的工藝步驟。蓋移開之前，先要對蓋的臨時支承面進(jìn)行處理。最好把用以形成支承蓋臨時框架的軌枕木在翻轉(zhuǎn)蓋之前即架上以防止損毀密封面。蓋10放在枕木中間的臺面上。接著如圖1所示，把二個重75000磅的安全吊環(huán)組件12裝在汽缸蓋10的一邊。兩根1.375吋×20呎的鋼纜14系到升降機(jī)的大吊鉤16上。兩根2吋×26呎的鋼纜18系到升降機(jī)的小吊鉤20和蓋10的吊耳22上。使小吊鉤20上的鋼纜下垂到這樣程度，即使小吊鉤鋼纜18如圖1所示，剛剛觸到蓋10的平衡管24。蓋10的位于大吊鉤16的那邊開始以小吊鉤那邊的蓋10的邊為軸，被樞動抬起。由于蓋被舉起，鋼纜18就不再保持下垂。當(dāng)如圖2所示，接合面達(dá)到33～35°角時，蓋10被豎直抬起到一足夠高的高度，因而使平衡管24在蓋接合面26朝上時將不接觸臺面;并且是水平的即接合處朝上的位置，當(dāng)汽缸蓋10足夠高度以至于使平衡管10脫離臺面時，蓋10開始轉(zhuǎn)動并遠(yuǎn)離小吊鉤20，舉向大吊鉤16，直到如圖3所示，小吊鉤20不承載重量。當(dāng)小吊鉤20完全不承載重量時，也就是說，蓋10自由地懸吊在大吊鉤16上時，如圖4所示，水平接合面與垂直中心線成約為7°～9°角。小吊鉤脫開，汽缸蓋環(huán)繞大吊鉤軸轉(zhuǎn)動或自旋180°，以便小吊鉤如圖5所示，不改變起重機(jī)位置就能重新系到同一個吊耳22上。接著如圖6所示把小吊鉤系到同一個吊耳22上，用小吊鉤在另一邊將蓋舉起，直到水平接合面26朝上并且是水平的。兩個吊鉤一前一后協(xié)同工作，把汽缸蓋10放置到帶有通用支管的一套液壓千斤頂上。此液壓千斤頂支承面放置在吊耳下。一液壓支承架，例如Encrpack，此支承架可從Applied Power公司買到，它在聯(lián)有吊耳的蓋的四角自動平衡起重汽缸上的壓力，從而按照蓋的重心自動調(diào)整蓋的位置。也就是說，蓋浮在液壓千斤頂上的平衡位置處，這類似于船在水中浮在平衡位置處。按以上所討論的相反的程序?qū)⑸w轉(zhuǎn)回。
在卸下如移開蓋10之前，在單位接合處仍在工作和維修停止之前，檢查單位接合處漏洩的蒸汽、污點或水分集中處。也通過對接合區(qū)域的外觀檢查來找出明顯的洩漏處。還可請工廠工作人員判斷自上次維修以來是否存在任何水平接合處的洩漏。外觀檢查出的任何明顯的裂縫或嚴(yán)重缺陷還應(yīng)做X射線檢查。這時標(biāo)繪出接合處角上的四個點，用普通的光學(xué)水平儀測定出在這些點處接合面的高度，借助所記錄下的高度形成一處在加壓狀態(tài)下的接合基準(zhǔn)面。
一旦單位接合處停止工作，蓋10就被移開，汽輪機(jī)的葉環(huán)也被移開。如所檢查和修復(fù)的是另一種東西，例如大型高壓閥接合面而不是汽輪機(jī)汽缸，則彼此閥的內(nèi)移動機(jī)構(gòu)移開。
葉環(huán)移開后就將蓋10重新放置在座上。在接合面兩邊上汽缸的外部用粉筆或炭筆劃線，因而在接合平面借助聯(lián)結(jié)所劃標(biāo)記的仿形線形成一柵格圖形。柵格交叉點總是應(yīng)交在噴咀組中心，如果在修復(fù)期間需要重制柵格，就能使柵格從出口到出口相協(xié)調(diào)一致。柵格線間相距應(yīng)約4吋。在紙上或在計算機(jī)數(shù)據(jù)資料中用柵格形成每一個接合面的模型。
用長的測隙規(guī)從內(nèi)和外邊檢查接合處的水平接合間隙，并將間隙的數(shù)值記錄在接合處的紙柵格圖上式計算機(jī)數(shù)據(jù)資料中。這時，預(yù)先做了記號的接合處四角的每個點都被用來用光學(xué)方法測量四點的升高度。這四點也被記錄在記錄圖上或計算機(jī)數(shù)據(jù)資料中并形成表面的不加壓的基準(zhǔn)平面。精確地審查所記錄的測量數(shù)據(jù)以確定四點是否處于同一個水平面內(nèi)。除角上的點之外，也可能用兩兩中等間距的點進(jìn)行這種平面檢查。
不加壓接合處的光學(xué)平面基準(zhǔn)能與加壓接合處相比較，這將指出蓋和座中的任何扭曲。
接著要對基座和蓋的接合面進(jìn)行凈化處理。這種操作不規(guī)定為金屬切削方法，其結(jié)果是某些噴砂和砂帶磨光等類型的方法也不應(yīng)采用。這種操作要求將蓋舉得高于座足夠的高度，以使工作能在表面上進(jìn)行。一種更低效的替代方法是翻轉(zhuǎn)蓋從而使蓋和座這兩者的接合面都處在朝上的位置。這就使凈化處理更容易，但要求將蓋翻轉(zhuǎn)兩次，這要耗費更多時間，凈化處理要求去清除任何密封膠，表面鱗垢或表面銹斑。接合面和螺栓孔最好用酒精和細(xì)砂布用手工來凈化。如果噴砂介質(zhì)是美國網(wǎng)篩標(biāo)號50球形數(shù)為80%的玻璃球，則可允許用噴砂法。過MSMH篩，粒度適中的胡桃殼也可用作磨料。表面凈化后，將接合面揩乾、去灰，在蓋和座外邊做有標(biāo)記的柵格圖形如圖8所示，用直尺在接合面上劃線形成4吋的方格。
再接著進(jìn)行蘭色檢查。這種檢查包括用紅色染料涂復(fù)座接合面，用蘭色染料涂復(fù)蓋接合面。這些涂層可允許保留在表面上，能用以防止在檢查和修復(fù)期間表面再生銹。用升降鉤將蓋10落到座上并保持約一分鐘，然后將蓋10舉起，蘭色接觸測量記錄就記錄在紙記錄圖上或計算機(jī)數(shù)據(jù)資料中。如果將圖8用作脂圖形的例子，蘭色接觸測量記錄被記錄為點48，此點48與蓋和座圖形上的蘭點幾乎有相同的尺寸，此點指出高點或小間隙區(qū)域。在計算機(jī)數(shù)據(jù)資料中，蘭點用其柵格參考位置，外形和近似的尺寸指出。任何在凈化期間直觀檢查出的磨蝕或凹痕也記錄在圖形上。
由于蓋比座大18吋以上，一種塑料檢測(Plastigage)TM帶的模板橫放在座接耦面，使用一種易變形的隙縫測量介質(zhì)例如從0.002到0.006吋的塑料檢測器(PlastigageTM)帶或。此塑料檢測器可從Sealed Power公司買到。這種帶組成的型?？梢约訅鹤雍厦娴臇鸥窬€上，如圖8所示，或者在其他的接合面圖形中，例如象圖9所示的輻射狀接合面圖形。將蓋落到座上，升降鉤能松垂約一分鐘。因為塑料檢測器是一種壓縮性介質(zhì)，此帶可借助蓋的重量壓縮到多種不同程度，根據(jù)該位置隙縫的尺寸來確定壓縮帶的寬度。然后，蓋被舉起，隙縫的測量讀數(shù)記錄在紙圖形上或每個柵格交叉點的計算機(jī)數(shù)據(jù)資料中。此測量讀數(shù)是使用由塑料檢測器提供的圖形來完成的。如果接合處的任何區(qū)域有超過0.006吋的隙縫，就要換用0.012吋的帶并重復(fù)上述工藝。如果帶被壓縮離開圖形，就要換用更少的帶，并重復(fù)上述的落下蓋，移開蓋和取得測量讀數(shù)等工藝步驟。袋的測定也能檢查出柵格點之間的異常變化，這樣的異常點也能標(biāo)記在圖形上和數(shù)據(jù)資料中。將可變形材料從座接合面移開。
然后將蓋落回到座上，從而使升降鉤松垂，長的測隙規(guī)再次被使用以便在汽輪機(jī)的內(nèi)再和外面上柵格線處得到測隙規(guī)測量結(jié)果，通向內(nèi)面的入口是貫通的檢查孔。這些在加壓狀態(tài)下測量可見隙縫的測量結(jié)果記錄在紙圖形上或計算機(jī)數(shù)據(jù)資料中。
再把蓋10移開并翻轉(zhuǎn)以露出蓋接合面，此蓋接合面的一部分示于圖7中。點劃線內(nèi)的區(qū)域40包括螺栓孔42，其典型尺寸為直徑2.5～4.5吋，長2～6呎，區(qū)域40是被檢查的接合密封面，其典型寬度為6-12吋。蓋一移開，座和蓋的光學(xué)水平面再次被測取并記錄在圖形上或數(shù)據(jù)資料中。將這些數(shù)值與以前測得的密封蓋的數(shù)值比較，以確定蓋與密封接合條件相比是否發(fā)生任何扭曲。如果被檢查和修理的接合處是可彎曲的并能扭開，則支架應(yīng)是可調(diào)節(jié)的或者附加輔助支架，從而使移開的蓋中任何扭都被消除。
將蓋10翻轉(zhuǎn)，并暴露出座和蓋10的兩接合面后，進(jìn)行兩接合面的激光仿形。一種通常的激光仿形系統(tǒng)包括有計算機(jī)60，例如一種IBM PC，它帶有連接到激光靶64上的連接裝置62，此靶64根據(jù)由激光器轉(zhuǎn)臺68射出的激光束66確定接合面26的相對升高度。優(yōu)選的激光仿形系統(tǒng)是可從Hamar Laser Instraments獲得的典型的711系統(tǒng)。
在建立激光仿形系統(tǒng)之前，環(huán)繞被測量的蓋或座周圍的環(huán)境應(yīng)是密閉的，以防止東通道區(qū)域通風(fēng)，這通風(fēng)會影響最終表面的測量精度。這種環(huán)境控制包括維持一相對一致的溫度和復(fù)蓋上螺栓孔及通常用以使蓋和座表面周圍空氣循環(huán)的流通口。激光測量是足夠靈敏的，它被優(yōu)先選用，測量需在黑暗中進(jìn)行，當(dāng)陽光穿過窗口并從內(nèi)表面反射時，將引起局部加熱并從而產(chǎn)生環(huán)繞接合面的局部空氣流，更強(qiáng)的入射光和直接或間接的陽光射到靶上將使測量結(jié)果不精確，因而應(yīng)避免。可用墨綠色塑料來屏蔽。
激光轉(zhuǎn)臺68應(yīng)定位在接觸面40之外的某一點上，以使無須移動激光轉(zhuǎn)臺68，就能對整個接觸面40進(jìn)行測量。對大多數(shù)汽輪機(jī)蓋和座來說，此位置應(yīng)在末端一角處，最好在控制器末端，如果了解的話，置于密封表面之外。如果可能的話，蓋和座兩者選在同樣位置，但這不是必須的。轉(zhuǎn)臺68需平衡和調(diào)整，以便按此激光系統(tǒng)的引導(dǎo)產(chǎn)生一精確的水平掃描平面，轉(zhuǎn)臺68的位置應(yīng)標(biāo)記在平面和圖形上，以使在隨后的時間，如最終檢查期間重新產(chǎn)生位移。
掃描束的高度應(yīng)隨靶64的傳感器的高度的調(diào)整而調(diào)整，以使束在整個測量期間數(shù)保持在靶傳感器的范圍內(nèi)。這可通過在用以建立其他的接合面或仿形基準(zhǔn)面的接合面上選擇至少三個補(bǔ)償點(buck points)來得到。這些補(bǔ)償點通常選擇在蓋或座角落處的柵格交叉點上，它們距激光轉(zhuǎn)臺68最遠(yuǎn)，而距密封面外邊沿僅幾英寸。通過反復(fù)驗證由塑料檢測器讀數(shù)獲得的隙縫數(shù)據(jù)，帶有非常少隙縫的點或相對低的點應(yīng)被選作補(bǔ)償點。通過選擇在隙縫非常小的區(qū)域中的補(bǔ)償點或者例如低的點，在這些區(qū)域很可能不再必須進(jìn)行機(jī)械加工，而能改變補(bǔ)償點的高度。該處已產(chǎn)生蒸汽洩漏的凹槽或溝，則顯然不應(yīng)被選擇補(bǔ)償點，因為這幾乎是很高的，而在修復(fù)期間，這些點常借助焊接來建立。蓋和座上的補(bǔ)償點，如果可能的話，應(yīng)近似在同樣位置，然而這不是必須的。由于適當(dāng)?shù)剡x擇補(bǔ)償點，激光束在整個接合面測量期間應(yīng)保持在靶64的長條區(qū)域內(nèi)，通過在柵格上每個交叉點進(jìn)行測量并選擇相對于由掃描激光束產(chǎn)生的平面有小的讀數(shù)偏差的柵格點作為補(bǔ)償點，從而能夠有計劃地確定補(bǔ)償點。在表面上標(biāo)志出補(bǔ)償點的位置，并記錄在圖形上或數(shù)據(jù)資料中。轉(zhuǎn)臺和靶定標(biāo)之后，系統(tǒng)應(yīng)能穩(wěn)定45-60分鐘。在穩(wěn)定周期之后，對用來定標(biāo)的系統(tǒng)進(jìn)行再檢查，然后就能在預(yù)先制定的柵格圖形中，在柵格點上進(jìn)行測量。
在測量期間激光靶64被定位在所選擇的柵格點的上方，靶點被導(dǎo)引停留在清潔干燥的面上。靶上部應(yīng)能轉(zhuǎn)動以便激光束能照射進(jìn)靶窗的中間。靶64(原文誤為68)的窗引起指向轉(zhuǎn)臺68的向回的反射，如果在激光轉(zhuǎn)臺68后形成干擾，則靶上部能夠扭轉(zhuǎn)，直到反射到達(dá)轉(zhuǎn)臺68。計算機(jī)在每一點上取最少30個，最好50個瞬時值，求其平均值，將平均高度瞬時值存入與柵格圖形有關(guān)的數(shù)據(jù)資料中，從而使相對高度的表面模型如圖11所示能適用于座和蓋表面這兩者。在此圖中補(bǔ)償點是在V550此補(bǔ)償點在仿形測量期間應(yīng)被周期性反復(fù)測量，以保證激光轉(zhuǎn)臺68不移動，測量圖形應(yīng)是非常嚴(yán)密的，以維持轉(zhuǎn)臺68在最小值旋轉(zhuǎn)。
然后，此數(shù)據(jù)用以建立一接合面的，例如蓋接合面的掛圖，如圖12所示。在此拓?fù)鋱D中園圈表示低于由補(bǔ)償形成的基準(zhǔn)面的點，而在由補(bǔ)償點形成的基準(zhǔn)面以上的點用實點表示，在基準(zhǔn)面上的點應(yīng)用圈點表示。在此圖中沒有基準(zhǔn)面上的點。在這種拓?fù)淅L圖中補(bǔ)償點是在X15位置。在此圖中，當(dāng)點、或者園圈，或者圈點不存在時，也就取不到那點的數(shù)據(jù)。
面仿形數(shù)據(jù)能與塑料檢測器數(shù)據(jù)結(jié)合，或者兩表面的仿形數(shù)據(jù)能通過定位最高接觸點作為零間隙點而結(jié)合，間隙厚度的拓?fù)鋱D能類似于圖12的仿形圖這樣來形成。蘭色接觸點通常是最高接觸點并應(yīng)用以定位零間隙點。這種圖也能變換，使用普通的三維變換技術(shù)，并且在任何角度顯示在陰極射線管上或紙上。
往往發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償點相對于接合處的實際表面限定出一傾斜的表面，由此產(chǎn)生一模型，它指出許多點距在一端上或在角落處的基準(zhǔn)面的距離是大的。因為補(bǔ)償點選擇不當(dāng)，這種情況已發(fā)生。如果這種情況發(fā)生，面的精確的直觀模型能為維修自的而產(chǎn)生，考慮到基準(zhǔn)平面的傾角來調(diào)整數(shù)據(jù)是可能的和合乎要求的。這可通過選擇在此平面上兩點來實現(xiàn)，此平面可用以調(diào)整高度數(shù)據(jù)以消除仰角。此兩點之間的差異用這兩點之間柵格基準(zhǔn)距離劃分，并產(chǎn)生一變化率用以校準(zhǔn)和調(diào)整重新限定的基準(zhǔn)面的數(shù)據(jù)。能夠調(diào)整此平面與預(yù)先確定的處在加壓或不加壓狀態(tài)的基準(zhǔn)面相一致。
在完成激光仿形測量和與隙縫測量方法有關(guān)的多種圖形形成之后，使用這些圖形和圖使修復(fù)計劃得以制定。通常，通用的檢測被用以制定一計化以便盡可能少的進(jìn)行修理。然而，以下的導(dǎo)向圖通常將提供一有效的計劃。優(yōu)先選用可拆卸加工而不是定位焊接裝置，因為它花費更少的時間。這就特別適用于去判定哪個表面開始再加工以獲得特殊的間隙。離所討論的基準(zhǔn)面有高度偏差的表面通常首先被選擇進(jìn)行再加工。要求高的密封區(qū)域，例如汽輪機(jī)的密封壓蓋和葉環(huán)區(qū)域應(yīng)是盡可能平的。對靠近內(nèi)邊的缺陷和隙縫，特別是在螺栓孔圖形內(nèi)的缺陷和隙縫要優(yōu)先進(jìn)行處理。將所有可見的溝槽和切口都填平。所有的高處都抑低，低處填平，使和相鄰區(qū)域相平，直到高或低處的隙縫小于0.001吋。如果一隙縫區(qū)域處在良好亞配(隙縫小于0.001吋)的區(qū)域之中，則將其填平使整個區(qū)域都匹配。如果這樣的區(qū)域是在螺栓孔模之外，首先使它最低或什么都不修。如果隙縫面積大而匹配好的鄰近區(qū)域小，并能加工到使整個區(qū)域隨有一好的匹配，加工此與基準(zhǔn)面有最高偏差一邊上的周圍區(qū)域，如果鄰近區(qū)域迅速改變高度(至少每4吋改變0.002吋)產(chǎn)生一急劇的變化率，最好用堆焊。其間有許多迅速變化的間隙的區(qū)域可以使用一臺子增益的激光測量裝置，例如相距1吋的，和本身的基準(zhǔn)面，修復(fù)此區(qū)域的輔助方案也能遵循以上原則形成。當(dāng)回到加工大面積時，首先選擇以柵格點為中心的2平方英寸的基準(zhǔn)面積，將其先加工為所要求的平面。當(dāng)迅速形成所要求的表面時，此基準(zhǔn)面積在尺寸上允許變化兩倍大小。
計劃擬定后，就選擇一個接合表面區(qū)域進(jìn)行修理。在進(jìn)行修復(fù)工藝期間，將高點通過刮削和磨平來去除，而低點用堆焊來填平。利用普通的焊接修理技術(shù)，其中用研磨以獲得清潔的金屬，被加工的區(qū)域周邊被圈定，鄰近表面區(qū)域?qū)λ庸^(qū)域增高約0.01吋以防止咬邊。使用通常的焊接技術(shù)，其中包括保持層間的溫度和焊后磁性粒子檢查。大于12×18吋的區(qū)域必須逐步地焊接。如果需要，在焊接修理之后就應(yīng)使用焊接應(yīng)力消除技術(shù)，例如噴/硬化。然后將此已增高的焊接區(qū)域式刮或磨或切削到所要求的基準(zhǔn)表面。測量軸應(yīng)垂直于被加工的表面。此加工工序使用普通的加工設(shè)備，其中有使用加工基準(zhǔn)平面工作的機(jī)床頭。此加工基準(zhǔn)平面通過在所選擇的12×12吋的加工范圍內(nèi)選擇三個點來產(chǎn)生并與仿形基準(zhǔn)平面相一致。此三個點是在其上進(jìn)行仿形測量的柵格點。如果此三點在所要求的基準(zhǔn)平面上并相當(dāng)靠近所選擇的加工區(qū)域，則使用在所選擇的加工區(qū)域外三個柵格點就是可能的和優(yōu)選的。如果需要，可使用激光仿形系統(tǒng)重復(fù)測量所選定的柵格點。使機(jī)床頭高度指示器與在此三點處的表面接觸。調(diào)整由高度指示器所做的測量結(jié)果與仿形測量結(jié)果相匹配以使此測量結(jié)果適用于通用的基準(zhǔn)平面。然后可按照此基準(zhǔn)平面操縱此加工機(jī)床，以加工所選擇區(qū)域的點到接近所要求的高度(平面)，從而形成匹配表面。以前參照圖10所討論過的激光仿形單元也能用以導(dǎo)引和/或控制機(jī)床頭的移動以便按照修理計劃加工成所要求的平面，這就能通過把靶裝置到機(jī)床頭上并用激光高度測量裝置控制機(jī)床頭的高度來完成。然后能用機(jī)床頭按照計劃把這些點加工到所要求的高度(平面)。
應(yīng)注意，如果必須修理補(bǔ)償點，則此補(bǔ)償點應(yīng)被保留，直到最后。在加工期間，重要的是選擇不大于12×18吋區(qū)域來加工，機(jī)器在接近被切削部分的不焊接區(qū)段，在X和Y軸方向被用量規(guī)調(diào)整。激光器讀數(shù)，通常用件定位非焊接點，參考此激光器讀數(shù)，以使接合面在所要求平面的0.001吋范圍內(nèi)。當(dāng)機(jī)器已被設(shè)置和用量規(guī)調(diào)整時，此機(jī)床被用以加工裝配區(qū)域到所要求平面的0.003～0.005吋范圍內(nèi)。這就意味著機(jī)器應(yīng)加工到所要求平面的0.003吋范圍內(nèi)而不在相鄰表面的這種誤差范圍內(nèi)。
在加工一組12×18吋點之后，使用仿形激光器記錄下許多相鄰的12×18吋的點，此新的平面被定位?？稍试S的極限應(yīng)是高于所要求的平面0.003～0.005吋。在此工藝過程中，可用一小的蘭色板檢查修理狀況是一進(jìn)步。在加工期間應(yīng)定期檢查表面高度以保證按計劃完成所要求的接合平面。
通過用粗銼和中銼，4吋電動砂輪機(jī)，機(jī)動刮削器、精加工油石和金剛砂布對已加工的表面進(jìn)行再加工以去除任何臺階和高點使表面達(dá)到所要求表面的0.001吋公差，這樣來完成接合面的最后的修整。要用帶“K”齒刃這種類型的刮削器而不是帶密封可拆卸刮刀的的。當(dāng)為最終的修整形成一已定位的所要求的平面時，能使用再加工區(qū)域附近的平的表面作為基準(zhǔn)。此基準(zhǔn)表面應(yīng)用3呎×16吋的蘭色板凈化和檢查。此基準(zhǔn)區(qū)域應(yīng)加工到在板上至少有90%的蘭色接觸區(qū)域，并且從里到外都不存在明顯的線。當(dāng)此90%接觸完成時，板被移到板的 1/3 長度的再加工區(qū)域，另一90%蘭色接觸區(qū)域被界定。由于允許90%接觸區(qū)域，表面高度被允許逐步變化，能用此工藝去幫助完成此最終的表面在所要求的變化率范圍內(nèi)。
最后的修整完成后，使用最初的補(bǔ)償點進(jìn)行最后的激光檢查以定位激光束。這種最后的檢查成為將來的檢查修理、基準(zhǔn)仿形。塑料檢測、測隙規(guī)如以前討論過的蘭色檢查工藝也都應(yīng)用束為將來的修理建立基準(zhǔn)數(shù)據(jù)資料。這種數(shù)據(jù)也成為在最后驗收時用以證明接合處合格的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。最后的驗收標(biāo)準(zhǔn)通常是在密封區(qū)域在無螺栓或放松的狀態(tài)下沒有大于0.004吋的間隙，其變化率小于或等于每4吋0.001吋。
本發(fā)明的許多性能和優(yōu)點由詳細(xì)說明中已顯然可見，它通過附加的權(quán)利要求復(fù)蓋本發(fā)明所有的這些性能和優(yōu)點，這都在本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍內(nèi)。由于對本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說，做一些改變和變型是很容易的，所以本發(fā)明不限于圖示的和所討論的那些精確結(jié)構(gòu)和操作，其所有的變形和等同物也都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如柵格線之間的間距于可以減小到，例如1吋，并因而提供一種甚至更清確的表面匹配裝置。
權(quán)利要求
1.一種加工接合處的方法，包括測量接合處兩相鄰表面之間的間隙；和通過使兩表面匹配而減少間隙，其特征在于，使用可壓縮的間隙測量介質(zhì)測量此間隙，接合處的表面按間隙測量結(jié)果被仿形；和以此兩仿形圖組合以產(chǎn)生一無間隙接合面仿形圖。
2.按照權(quán)利要求1所說的方法，其特征在于接合處每一表面的高度變化率是在預(yù)定值的范圍內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1或2所說的方法，其特征在于遍布表面的空氣環(huán)流被抑制，對每個測量點的多個測量值取其平均值。
4.按照權(quán)利要求1，2或3所說的方法，其特征在于為每次仿形指定一基準(zhǔn)平面。
5.按照權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所說的方法，其特征在于建立接合面和間隙的圖，在通使表面匹配而使間隙減少之后產(chǎn)生一間隙基準(zhǔn)仿形圖。
6.按照權(quán)利要求1～5中任一權(quán)利要求所說的方法，其特征在于間隙記錄在可復(fù)制的基準(zhǔn)柵格上。
7.按照權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所說的方法，其特征在于所說的表面用激光控制加工使之匹配。
8.按照權(quán)利要求1～7中任一權(quán)利要求所說的方法，其特征在于首先檢查第一和第二接合面的腐蝕情況;然后在第一和第二接合面上形成可復(fù)制的基準(zhǔn)柵格;進(jìn)行蘭色接觸間隙檢查，測隙規(guī)間隙檢查，以及用可變形間隙測量介質(zhì)對包括相互相對的第一和第二表面做間隙檢查，再用激光測量系統(tǒng)對第一和第二表面進(jìn)行仿形，用所有的測量結(jié)果，制定一種可形成一小于或等于決預(yù)值的間隙和小于預(yù)定的表面高度變化，從而使第一和第二表面相匹配的計劃;和通過修平第一和第二表面中超過預(yù)定值和誤差的區(qū)域而使第一和第二表面匹配。
全文摘要
使用多種間隙測量方法去繪制接合處的間隙圖。利用此圖制定一修復(fù)計劃以及進(jìn)行最少的修理工作就能使接合表面匹配。
文檔編號F01D25/24GK1049046SQ9010497
公開日1991年2月6日 申請日期1990年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月28日
發(fā)明者戴維·布魯斯·貝朗, 克圖·林奇·沙特勒, 斯蒂芬·約翰·坦贊, 羅納德·彼得·卡普, 杰拉爾德·歐文·馬倫, 約翰·約瑟夫·麥吉泰安, 約翰·弗朗西斯·丹尼爾斯, 菲利普·威爾克斯·凱特爾, 勞倫斯·詹姆斯·科伊爾, 克利福德·特倫斯·帕克, 弗雷德比·喬治·金, 克雷格·約瑟夫·澤阿, 約翰·L·莫里斯 申請人:西屋電氣公司