CN104384847B - 热核聚变堆用双耳u形件无焊接整体精密加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及U形件加工工艺，具体是一种热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法。用成型模具制成U形毛坯件；将U形毛坯件进行粗加工后进行第一次超声波探伤；进行热处理后再次进行粗加工，然后进行第二次超声波探伤，选出合格U形件，本体取试样进行性能试验；将性能试验合格的U形件加工成留有余量的U形件，然后将该U形件进行第一次人工时效处理制成一次半精加工U形件；将一次半精加工U形件加工成留有余量的U形件，然后将该U形件进行第二次人工时效处理制成二次半精加工U形件；将二次半精加工U形件加工成精加工U形件，在精加工U形件侧板端面钻通孔，将金属丝穿过通孔后线切割得成品U形件。具有加工效率高、产品质量好的优点。

Description

热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法

技术领域

本发明涉及U形件加工工艺，具体是一种热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法。

背景技术

国际热核聚变实验堆计划是2005年由欧盟、中国、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度七国参加建造的国际热核聚变实验堆，目的是研发出可控核变技术，为人类提供无限的、清洁的、安全的新能源。热核聚变实验堆中用到一种U形件，其由316LN奥氏体不锈钢材料制成，在4K(-269摄氏度)时要求屈服强度大于700Mpa，抗拉强度大于1385Mpa。

按照现有的加工方法加工出的产品为多焊接式结构，具体步骤为：首先，分别加工端耳、底座、侧板及筋板；其次，在侧板上加工锥形狭缝通槽；最后，将端耳、底座、加工有锥形狭缝通槽的侧板及筋板焊接制成U形件。因为316LN奥氏体不锈钢材料属于奥氏体组织，无同素异构转变，晶粒度无法通过热处理进行改善，所以焊接处晶粒度粗大、焊接变形大、力学性能无法满足要求，这种多焊接式结构的设备在特殊的运行环境下存在极大的安全隐患，可靠性极低。所以采用整体加工的方式替代焊接方式，但整体加工时由于U形件侧板上需要开锥形狭缝通槽，其缝宽与槽深比高达1:100，且侧板壁很薄，横截面大，尺寸和形位公差要求高，通槽内表面粗糙度需为Ra3.2μm，所以极难加工通槽，并且很难保证加工时U形件整体不变形。总之，现有的加工方法不能加工出力学性能合格、尺寸精度及形位公差符合要求的热核聚变实验堆用的U形件。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种可靠性高、无需焊接、无变形、材料组织均匀、加工精度和力学性能更好的热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为包括以下步骤：

(1)、采用成型模具整体随形制成U形毛坯件；

(2)、将U形毛坯件进行粗加工，然后进行第一次超声波探伤；

(3)、将第一次超声波探伤合格的U形毛坯件进行热处理后再次进行粗加工，然后进行第二次超声波探伤，选出探伤合格的U形件，本体取试样进行性能试验；

(4)、将性能试验合格的U形件加工成留有3mm～8mm余量的U形件，然后将该U形件进行第一次人工时效处理制成一次半精加工U形件；

(5)、将一次半精加工U形件加工成留有1mm～2.9mm余量的U形件，然后将该U形件进行第二次人工时效处理制成二次半精加工U形件；

(6)、将二次半精加工U形件加工成精加工U形件，在精加工U形件侧板端面钻至少一个通孔，然后将金属丝穿过通孔进行线切割，制成具有锥形狭缝通槽的成品U形件。

具体的，所述热处理是将第一次超声波探伤合格的U形毛坯件在3小时～6小时内升温到1050℃～1070℃，然后保温2小时～5小时后进行水冷。

所述第一次人工时效处理和第二次人工时效处理均是在300℃～400℃条件下保温2小时～6小时，之后进行炉冷。

所述精加工U形件的侧板端面钻三个通孔，分别位于侧板端面上部、中部、下部，然后从上至下进行线切割。

本发明热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法具有以下优点：

第一，省去焊接步骤，采用整体加工，加工出的产品为一体式结构而非焊接式结构，不仅成功避免焊接过程中U形件变形问题，而且提高产品在特殊环境下运行的可靠性，成功避免焊接位置晶粒度粗大、整体变形大及力学性能不达标的缺陷，生产效率高；第二，超声波探伤可有效验证U形件内部有无超标缺陷，本体取试样进行性能测试验证U形件的力学性能是否合格，保障U形件的质量；第三，人工时效处理有效消除机械加工应力；第四，在精加工U形件侧板端面钻至少一个通孔，用金属丝穿过通孔进行线切割，此种线切割方式有效保障U形件尺寸及形位公差满足要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法中U形毛坯件的主视图；

图2为本发明热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法中U形毛坯件的侧视图；

图3为本发明热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法中精加工U形件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1及图3所示，本发明的技术方案包括以下步骤：

(1)、采用成型模具整体随形制成U形毛坯件；保证锻件变形均匀，金属纤维流线随产品形状分布，组织均匀，晶粒细化。

(2)、将U形毛坯件进行粗加工，然后进行第一次超声波探伤；所述粗加工是以A面为基准面放在工作台上，用夹具夹好，加工上表面F及上表面G，然后翻面，以F面及G面为基准，找侧面C及侧面D，铣A面，然后铣侧面C及侧面D，之后铣B面及E面，然后铣法兰背面，最后铣内表面，在粗加工过程中需根据实际情况留加工余量。

(3)、将第一次超声波探伤合格的U形毛坯件进行热处理后再次进行粗加工，然后进行第二次超声波探伤，选出探伤合格的U形件，本体取试样进行性能试验；所述热处理是将第一次超声波探伤合格的U形毛坯件在3小时～6小时内升温到1050℃～1070℃，然后保温2小时～5小时后进行水冷。

(4)、将性能试验合格U形件加工成留有3mm～8mm余量的U形件，然后将该U形件进行第一次人工时效处理制成一次半精加工U形件；所述第一次人工时效处理是在300℃～400℃条件下保温2小时～6小时，之后进行炉冷。

(5)、将一次半精加工U形件加工成留有1mm～2.9mm余量的U形件，然后将该U形件进行第二次人工时效处理制成二次半精加工U形件；所述第二次人工时效处理均是在300℃～400℃条件下保温2～6小时，之后进行炉冷。

(6)、将二次半精加工U形件加工成精加工U形件，在精加工U形件侧板端面钻至少一个通孔，然后将金属丝穿过通孔进行线切割，制成具有锥形狭缝通槽的成品U形件，所述线切割可实现高精度定位、快速走丝、低进给的无条纹切割方式，切割时平稳、无抖动，切割表面粗糙度为Ra1.6～3.2μm，切割效率高。具体的，所述精加工U形件的侧板端面钻三个通孔，分别位于侧板端面上部、中部、下部，然后从上至下进行线切割。

本发明具体实践中，将性能试验合格U形件加工成留有6mm余量的U形件，然后将该U形件进行第一次人工时效处理制成一次半精加工U形件，将一次半精加工U形件加工成留有2.5mm余量的U形件，然后将该U形件进行第二次人工时效处理制成二次半精加工U形件；最后将二次半精加工U形件加工成精加工U形件；在加工成留有6mm及2.5mm余量及精加工的过程中，需先加工U形件的内腔底部和侧面下部，使其自由释放应力，再依次加工U形件内腔侧面中部及上部，最后加工其余各部，通过两次人工时效处理消除机械加工应力和加工时自由释放应力相结合的方式，保证加工成的U形件不变形，且尺寸和形位公差满足要求。

Claims (4)

1.一种热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、采用成型模具整体随形制成U形毛坯件；

(2)、将U形毛坯件进行粗加工，然后进行第一次超声波探伤；

(3)、将第一次超声波探伤合格的U形毛坯件进行热处理后再次进行粗加工，然后进行第二次超声波探伤，选出探伤合格的U形件，本体取试样进行性能试验；

(4)、将性能试验合格的U形件加工成留有3mm～8mm余量的U形件，然后将该U形件进行第一次人工时效处理制成一次半精加工U形件；

(5)、将一次半精加工U形件加工成留有1mm～2.9mm余量的U形件，然后将该U形件进行第二次人工时效处理制成二次半精加工U形件；

(6)、将二次半精加工U形件加工成精加工U形件，在精加工U形件侧板端面钻至少一个通孔，然后将金属丝穿过通孔进行线切割，制成具有锥形狭缝通槽的成品U形件。

2.根据权利要求1所述的热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法，其特征在于所述热处理是将第一次超声波探伤合格的U形毛坯件在3小时～6小时内升温到1050℃～1070℃，然后保温2小时～5小时后进行水冷。

3.根据权利要求1所述的热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法，其特征在于第一次人工时效处理和第二次人工时效处理均是在300℃～400℃条件下保温2小时～6小时，之后进行炉冷。

4.根据权利要求1所述的热核聚变堆用双耳U形件无焊接整体精密加工方法，其特征在于精加工U形件的侧板端面钻三个通孔，分别位于侧板端面上部、中部、下部，然后从上至下进行线切割。