
直轴,是对转子的永久性弯曲变形的矫直。转子的弯曲是由应力所引起的,当其应力大于转子材料的弹性极限时就产生了永久的弯曲变形。因此,直轴实质上是通过一些方法,人为地在转子弯曲部位制造一个应力来减弱或抵消其原有应力的作用。
直轴方法很多,常用的直轴方法有以下几种。
(1)局部加热直轴法:将转子凸起的部位向上放置,在弯曲最大的地方进行局部的轴向加热。加热范围:轴向长为0.10 ~0.15D,圆周向宽为0.3D(D为加热处轴的直径)。为了控制加热面积,一般都用隔热材料将轴包扎好,只在局部需加热的地方按需加热部位的尺寸开一孔。加热温度不得超过500~550℃,控制在材料的回火温度内,否则会使轴过热,金属组织发生变化。该方法直轴的原理,是人为地使转子凸出部位受热,使其局部受到一个压应力的作用,使转子反方向弯曲,来抵消原来的弯曲。
(2)机械直轴法:即用捻棒冷打材料。将转子弯曲最大部位的凹处向上放置,凸出处支承住。捻棒紧贴转子弯曲的凹入部位,用1~2kg重的锤子敲打捻棒。捻打应从弯曲最大处的中央开始沿圆周两侧均匀移动,每个断面的捻打长度为三分之一圆周长。它的原理是通过对凹入部位的捻打,让这部分材料受拉伸应力的作用使纤维拉长,达到矫直的目的。
(3)局部加热机械直轴法:其直轴原理、加热部位和方法与局部加热直轴法基本相同,不同之处在于,加热后还人为地在转子凸出部位施加一个外力,使应力能提前超过材料的弹性极限,达到转子矫直的目的。
上述三种直轴方法是使轴凸出部位的材料纤维受到压缩,使其受压应力(如局部加热直轴法、局部加热机械直轴法)或使凹侧的材料纤维拉伸,使其受到拉伸应力(如机械直轴法)来达到直轴的目的。
这三种方法有一个共同的缺点,即矫直后,在一小段轴的材料内,有较大的残留应力存在。这些应力决定着矫直转子的弯曲力矩。转子在运行时,矫直部位上的残余应力可能导致转子裂纹,对合金钢的转子尤其危险。而且,这几种方法对结构复杂的转子都不适用。
(4)热状态直轴法(即通常称的松弛法):松弛是金属在高温下的一种特性,即在一定的温度下,由于温度效应使金属部件的应力水平有所降低,材料呈现松弛状态。松弛法直轴,就是在转子处于松弛状态下进行的直轴,由于应力水平较低,使直轴的危险性也降低一些。为了使转子加热均匀,通常采用电感应加热法,对转子弯曲部位的整个圆周进行加热。一般当温度达到 580 ~650℃(采用多高的温度,取决于转子材料的化学成分,所控制的最高温度不得超过此种材料的回火温度)时,再对转子弯曲处的凸出侧加压,从而使转子得到矫正。这种方法还可以直接利用转子的冷却过程对转子进行退火处理,以达到消除残余应力的目的。