熱核聚變堆用雙耳u形件無焊接整體精密加工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及U形件加工工藝，具體是一種熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法。用成型模具制成U形毛坯件；將U形毛坯件進行粗加工后進行第一次超聲波探傷；進行熱處理后再次進行粗加工，然后進行第二次超聲波探傷，選出合格U形件，本體取試樣進行性能試驗；將性能試驗合格的U形件加工成留有余量的U形件，然后將該U形件進行第一次人工時效處理制成一次半精加工U形件；將一次半精加工U形件加工成留有余量的U形件，然后將該U形件進行第二次人工時效處理制成二次半精加工U形件；將二次半精加工U形件加工成精加工U形件，在精加工U形件側(cè)板端面鉆通孔，將金屬絲穿過通孔后線切割得成品U形件。具有加工效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點。
【專利說明】熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及U形件加工工藝，具體是一種熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]國際熱核聚變實驗堆計劃是2005年由歐盟、中國、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度七國參加建造的國際熱核聚變實驗堆，目的是研發(fā)出可控核變技術(shù)，為人類提供無限的、清潔的、安全的新能源。熱核聚變實驗堆中用到一種U形件，其由316LN奧氏體不銹鋼材料制成，在4K(-269攝氏度)時要求屈服強度大于700Mpa，抗拉強度大于1385Mpa。
[0003]按照現(xiàn)有的加工方法加工出的產(chǎn)品為多焊接式結(jié)構(gòu)，具體步驟為:首先，分別加工端耳、底座、側(cè)板及筋板；其次，在側(cè)板上加工錐形狹縫通槽；最后，將端耳、底座、加工有錐形狹縫通槽的側(cè)板及筋板焊接制成U形件。因為316LN奧氏體不銹鋼材料屬于奧氏體組織，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，晶粒度無法通過熱處理進行改善，所以焊接處晶粒度粗大、焊接變形大、力學性能無法滿足要求，這種多焊接式結(jié)構(gòu)的設備在特殊的運行環(huán)境下存在極大的安全隱患，可靠性極低。所以采用整體加工的方式替代焊接方式，但整體加工時由于U形件側(cè)板上需要開錐形狹縫通槽，其縫寬與槽深比高達1:100，且側(cè)板壁很薄，橫截面大，尺寸和形位公差要求高，通槽內(nèi)表面粗糙度需為Ra3.2 μ m,所以極難加工通槽，并且很難保證加工時U形件整體不變形?？傊?，現(xiàn)有的加工方法不能加工出力學性能合格、尺寸精度及形位公差符合要求的熱核聚變實驗堆用的U形件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明旨在提供一種可靠性高、無需焊接、無變形、材料組織均勻、加工精度和力學性能更好的熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為包括以下步驟:
[0006](I)、采用成型模具整體隨形制成U形毛坯件；
[0007](2)、將U形毛坯件進行粗加工，然后進行第一次超聲波探傷；
[0008](3)、將第一次超聲波探傷合格的U形毛坯件進行熱處理后再次進行粗加工，然后進行第二次超聲波探傷，選出探傷合格U形件，本體取試樣進行性能試驗；
[0009](4)、將性能試驗合格的U形件加工成留有3mm?8mm余量的U形件，然后將該U形件進行第一次人工時效處理制成一次半精加工U形件；
[0010](5)、將一次半精加工U形件加工成留有Imm?2.9mm余量的U形件，然后將該U形件進行第二次人工時效處理制成二次半精加工U形件；
[0011](6)、將二次半精加工U形件加工成精加工U形件，在精加工U形件側(cè)板端面鉆至少一個通孔，然后將金屬絲穿過通孔進行線切割，制成具有錐形狹縫通槽的成品U形件。
[0012]具體的，所述熱處理是將U形毛坯件在3小時?6小時內(nèi)升溫到1050°C?1070°C，然后保溫2小時?5小時后進行水冷。
[0013]所述第一次人工時效處理和第二次人工時效處理均是在300°C?400°C條件下保溫2小時?6小時,之后進行爐冷。
[0014]所述精加工U形件的側(cè)板端面鉆三個通孔，分別位于側(cè)板端面上部、中部、下部，然后從上至下進行線切割。
[0015]本發(fā)明熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法具有以下優(yōu)點:
[0016]第一，省去焊接步驟，采用整體加工，加工出的產(chǎn)品為一體式結(jié)構(gòu)而非焊接式結(jié)構(gòu)，不僅成功避免焊接過程中U形件變形問題，而且提高產(chǎn)品在特殊環(huán)境下運行的可靠性，成功避免焊接位置晶粒度粗大、整體變形大及力學性能不達標的缺陷，生產(chǎn)效率高；第二，超聲波探傷可有效驗證U形件內(nèi)部有無超標缺陷，本體取試樣進行性能測試驗證U形件的力學性能是否合格，保障U形件的質(zhì)量；第三，人工時效處理有效消除機械加工應力；第四，在精加工U形件側(cè)板端面鉆至少一個通孔，用金屬絲穿過通孔進行線切割，此種線切割方式有效保障U形件尺寸及形位公差滿足要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法中U形毛坯件的主視圖；
[0019]圖2為本發(fā)明熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法中U形毛坯件的側(cè)視圖；
[0020]圖3為本發(fā)明熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法中精加工U形件的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]如圖1及圖3所示，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0023](I)、采用成型模具整體隨形制成U形毛坯件；保證鍛件變形均勻，金屬纖維流線隨產(chǎn)品形狀分布，組織均勻，晶粒細化。
[0024](2)、將U形毛坯件進行粗加工，然后進行第一次超聲波探傷；所述粗加工是以A面為基準面放在工作臺上，用夾具夾好，加工上表面F及上表面G，然后翻面，以F面及G面為基準，找側(cè)面C及側(cè)面D，銑A面，然后銑側(cè)面C及側(cè)面D，之后銑B面及E面，然后銑法蘭背面，最后銑內(nèi)表面，在粗加工過程中需根據(jù)實際情況留加工余量。
[0025](3)、將第一次超聲波探傷合格的U形毛坯件進行熱處理后再次進行粗加工，然后進行第二次超聲波探傷，選出探傷合格U形件，本體取試樣進行性能試驗；所述熱處理是將U形毛坯件在3小時?6小時內(nèi)升溫到1050°C?1070°C，然后保溫2小時?5小時后進行水冷。
[0026](4)、將性能試驗合格U形件加工成留有3mm?8mm余量的U形件，然后將該U形件進行第一次人工時效處理制成一次半精加工U形件；所述第一次人工時效處理是在300°C?400°C條件下保溫2小時?6小時，之后進行爐冷。
[0027](5)、將一次半精加工U形件加工成留有Imm?2.9mm余量的U形件，然后將該U形件進行第二次人工時效處理制成二次半精加工U形件；所述第二次人工時效處理均是在300°C?400°C條件下保溫2?6小時，之后進行爐冷。
[0028](6)、將二次半精加工U形件加工成精加工U形件，在精加工U形件側(cè)板端面鉆至少一個通孔，然后將金屬絲穿過通孔進行線切割，制成具有錐形狹縫通槽的成品U形件，所述線切割可實現(xiàn)高精度定位、快速走絲、低進給的無條紋切割方式，切割時平穩(wěn)、無抖動，切割表面粗糙度為Ral.6?3.2 μ m，切割效率高。具體的，所述精加工U形件的側(cè)板端面鉆三個通孔，分別位于側(cè)板端面上部、中部、下部，然后從上至下進行線切割。
[0029]本發(fā)明具體實踐中，將性能試驗合格U形件加工成留有6mm余量的U形件，然后將該U形件進行第一次人工時效處理制成一次半精加工U形件，將一次半精加工U形件加工成留有2.5mm余量的U形件，然后將該U形件進行第二次人工時效處理制成二次半精加工U形件；最后將二次半精加工U形件加工成精加工U形件；在加工成留有6_及2.5mm余量及精加工的過程中，需先加工U形件的內(nèi)腔底部和側(cè)面下部，使其自由釋放應力，再依次加工U形件內(nèi)腔側(cè)面中部及上部，最后加工其余各部，通過兩次人工時效處理消除機械加工應力和加工時自由釋放應力相結(jié)合的方式，保證加工成的U形件不變形，且尺寸和形位公差滿足要求。
【權(quán)利要求】
1.一種熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法，其特征在于包括以下步驟: (1)、采用成型模具整體隨形制成U形毛坯件； (2)、將U形毛坯件進行粗加工，然后進行第一次超聲波探傷； (3)、將第一次超聲波探傷合格的U形毛坯件進行熱處理后再次進行粗加工，然后進行第二次超聲波探傷，選出探傷合格U形件，本體取試樣進行性能試驗； (4)、將性能試驗合格的U形件加工成留有3mm?8mm余量的U形件，然后將該U形件進行第一次人工時效處理制成一次半精加工U形件； (5)、將一次半精加工U形件加工成留有1mm?2.9mm余量的U形件，然后將該U形件進行第二次人工時效處理制成二次半精加工U形件； (6)、將二次半精加工U形件加工成精加工U形件，在精加工U形件側(cè)板端面鉆至少一個通孔，然后將金屬絲穿過通孔進行線切割，制成具有錐形狹縫通槽的成品U形件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法，其特征在于所述熱處理是將U形毛坯件在3小時?6小時內(nèi)升溫到1050°C?1070°C，然后保溫2小時?5小時后進行水冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法，其特征在于第一次人工時效處理和第二次人工時效處理均是在300°C?400°C條件下保溫2小時?6小時，之后進行爐冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱核聚變堆用雙耳U形件無焊接整體精密加工方法，其特征在于精加工U形件的側(cè)板端面鉆三個通孔，分別位于側(cè)板端面上部、中部、下部，然后從上至下進行線切割。
【文檔編號】B23P15/00GK104384847SQ201410527402
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】萬東海, 李鵬遠, 唐海平, 張博, 洪大鈞, 李永剛 申請人:貴州航天新力鑄鍛有限責任公司