CN105014184B - 一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺，包括锥孔的成型步骤、以及台阶孔的成型步骤，其中锥孔的成型步骤是按照如下方法成型的：将堆焊区以锥孔的轴线为中心线，分成底层堆焊区和盖面层堆焊区，底层堆焊区分成多道焊缝，焊缝的焊接顺序为：从底层堆焊区的中部开始，然后向锥形孔的两个孔口依次进行焊接，焊接时，堆焊区两侧的焊缝交替进行。本发明而且采用碳化焰会在熔池高温区域产生还原氛围，保护焊缝区高温金属，在这样的焊接条件和焊接方式下，可以使得锥形孔和台阶孔的表面强度在HRC39~HRC47之间，且其最大值与最小值之间的差异小于HRC5，容易控制，完全适用于批量生产。

Description

一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺

技术领域

本发明涉及压水堆控制棒驱动机构的钩爪零件特殊的待堆焊底孔加工及焊接成型方式，具体是指一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺。

背景技术

钩爪零件作为压水堆控制棒驱动机构主要动作的执行零件，质量保证等级为Q1级，零件的质量直接决定了控制棒驱动机构整体的质量，钩爪的母材采用奥氏体不锈钢，在小孔和齿面位置堆焊Stellite 6钴基合金以增加其配合面的硬度和耐磨性。钩爪堆焊示意见图1。

技术条件规定钩爪产品的硬度要求为HRC39~HRC47，且最大值和最小值之差不得超过HRC5。十多年来，国内一些相关单位虽进行过多次技术攻关立项，但是因为未能解决硬度的问题而没有实际工程应用价值。因此在国内核电工程项目中，控制棒驱动机构的钩爪全部都是进口产品，这也成为目前控制棒驱动机构中唯一没有实现批量国产化的零件。国外厂家对国内厂家进行技术封锁，核心技术掌握在国外厂家手中，国内行业发展受制于国外，国外厂家不允许国内厂家和相关职能部门进行现场监造，零件的质量不能有效追述。目前为止，还没有合理的、准确的文字记载，压水堆控制棒驱动机构钩爪的加工工艺还是国外企业的商业秘密，被别人牢牢地掌握在国外的企业里。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺，达到可以批量生产质量合格钩爪的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺，包括锥孔的成型步骤、以及台阶孔的成型步骤，其中锥孔的成型步骤是按照如下方法成型的：将堆焊区以锥孔的轴线为中心线，分成底层堆焊区和盖面层堆焊区，底层堆焊区由多道焊缝构成，焊缝的焊接顺序为：从底层堆焊区的中部开始，然后向锥形孔的两个孔口依次焊接，焊接时，底层堆焊区两侧的焊缝交替进行。本发明采用堆焊的方式来焊接出钩爪的锥形孔和台阶孔，在堆焊的过程中，采用氧乙炔火焰焊接，氧乙炔焰须是碳化焰，因为碳化焰燃烧后的气体中尚有部分乙炔未燃烧，过剩的乙炔会分解为氢气和游离碳，焊接时游离碳会渗到熔池中，焊缝含碳量增高，焊缝强度提高；而且采用碳化焰会在熔池高温区域产生还原氛围，保护焊缝区高温金属，在这样的焊接条件和焊接方式下，可以使得锥形孔和台阶孔的表面强度在HRC39~HRC47之间，且其最大值与最小值之间的差异小于HRC5，通过控制每一道焊缝的厚度和表面成型，降低钩爪零件的操作难度从而保证焊缝熔敷金属中的渗碳量一致，以此来保证焊缝的强度一致性容易控制，完全适用于批量生产，克服了技术瓶颈，掌握了核心技术。

所述的盖面层堆焊区的焊接方法为：在底层堆焊区焊接完成后，盖面层堆焊区由多道焊缝构成，从锥形孔的中部开始焊接，然后向锥形孔的两个孔口依次进行，焊接时，盖面层堆焊区两侧的焊缝交替进行。具体地讲，盖面层堆焊区的焊接方法和底层堆焊区的焊接方法类似，采用先中部后两侧、两侧交替焊接的方式，这样，整个锥形孔的焊接过程中，由于堆焊区分为底层和盖面层，两层的焊接方式其厚度较为适宜，也便于堆焊加工，左右两侧交替的焊接过程中，两侧已经焊接好的焊缝可以保持较稳定的温度，在高温环境下可以避免降温过快而导致的内部应力，从而保持较高的表面强度，而且，在高温环境中，可以增加渗碳量，从而控制表面的强度。

所述台阶孔的成型步骤是按照如下方法进行的：以台阶的直角处为起始点开始焊接，堆焊区由多层多道焊缝构成，焊缝的焊接顺序为从台阶直角处向孔口处依次焊接底层的焊缝，然后在底层焊缝的上面焊接盖面层焊缝，盖面层焊缝的焊接顺序为从台阶处向孔口处依次进行，焊接过程中，台阶两侧的焊缝交替焊接成型。同理，台梯孔的焊接成型方式与锥形孔的焊接成型方式相同，利用左右交替的焊接方法，使得已经焊接好的焊缝可以保持较稳定的温度，在高温环境下可以避免降温过快而导致的内部应力，从而保持较高的表面强度；也便于渗碳量的控制，使得其硬度的差值较小，符合标准。

所述锥形孔和/或台阶孔焊接成型后的孔径为φ3-φ5。通过设置φ3-φ5mm的排焰孔来保证焊接时尾部火焰能顺利排出，有利于焊缝的成型，减少焊接火焰的回弹从而减小焊炬回火的危险。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺，在堆焊的过程中，采用氧乙炔火焰焊接，氧乙炔焰须是碳化焰，碳化焰燃烧后的气体中尚有部分乙炔未燃烧，过剩的乙炔会分解为氢气和游离碳，焊接时游离碳会渗到熔池中，焊缝含碳量增高，焊缝强度提高；而且采用碳化焰会在熔池高温区域产生还原氛围，保护焊缝区高温金属，在这样的焊接条件和焊接方式下，可以使得锥形孔和台阶孔的表面强度在HRC39~HRC47之间，且其最大值与最小值之间的差异小于HRC5，容易控制，完全适用于批量生产，克服了技术瓶颈，掌握了核心技术；

2本发明一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺，采用先中部后两侧、两侧交替焊接的方式，这样，整个锥形孔的焊接过程中，由于堆焊区分为底层和盖面层，两层的焊接方式其厚度较为适宜，也便于堆焊加工，左右两侧交替的焊接过程中，两侧已经焊接好的焊缝可以保持较高的温度，在高温环境下可以避免降温过快而导致的内部应力，从而保持较高的表面强度，而且，在高温环境中，可以增加渗碳量，从而控制表面的强度；

3本发明一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺，通过预留φ3-φ5的排焰孔来保证焊接时尾部火焰能顺利排出，有利于焊缝的成型，减少焊接火焰的回弹从而减小焊炬回火的危险。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为压水堆控制棒驱动机构钩爪零件半剖示意图；

图2为钩爪的堆焊底孔的加工尺寸图；

图3为本发明钩爪的锥孔堆焊顺序示意图；

图4为本发明钩爪的台阶孔堆焊顺序示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

101-钩爪，102-锥形孔堆焊区，103-台阶孔堆焊区。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图3至4所示，本发明一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺，包括锥形孔的堆焊步骤和台阶孔的堆焊步骤：

a首先材料准备，钩爪101的母材均采用00Cr18Ni10N奥氏体型不锈钢，焊材采用采用Stellite-6，焊丝的化学成分符合相应标准要求,规格φ2.7mm，将钩爪木材加工成图2的尺寸形状;

b焊炬、燃气和减压阀流量计均按要求进行连接，点火，调节火焰至要求，火焰类型为碳化焰，比例1:2-2.5；

c钩爪零件准备完成并按工艺进行预热，预热后在专用旋转工装上从两侧交替进行堆焊，锥形孔的焊接顺序按图3中的序号进行顺次焊接，即从1号焊接至14号，台阶孔的焊接顺序按照图4中的序号进行顺次焊接，焊接过程中，保持排焰孔的孔径为φ3-φ5mm；

d接完成后进行工件进行后热保温处理并随炉冷却。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺，其特征在于：包括锥孔的成型步骤、以及台阶孔的成型步骤，其中锥孔的成型步骤是按照如下方法成型的：将堆焊区以锥孔的轴线为中心线，分成底层堆焊区和盖面层堆焊区，底层堆焊区由多道焊缝构成，焊缝的焊接顺序为：从底层堆焊区的中部开始，然后向锥形孔的两个孔口依次焊接，焊接时，底层堆焊区两侧的焊缝交替进行焊接；

所述的盖面层堆焊区的焊接方法为：在底层堆焊区焊接完成后，再进行盖面层焊接；盖面层堆焊区由多道焊缝构成，从锥形孔的中部开始，然后向锥形孔的两个孔口依次焊接，焊接时，盖面层堆焊区两侧的焊缝交替进行焊接；

所述台阶孔的成型步骤是按照如下方法进行的：以台阶的直角处为起始点开始进行焊接，堆焊区由多层多道焊缝构成，焊缝的焊接顺序为从台阶直角处向孔口处依次焊接底层的焊缝，然后在底层焊缝的上面焊接盖面层焊缝，盖面层焊缝的焊接顺序为从台阶处向孔口处依次焊接，焊接过程中，台阶两侧的焊缝交替进行焊接。

2.根据权利要求1所述的一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺，其特征在于：所述锥形孔和/或台阶孔焊接成型后的孔径为φ3mm-φ5mm。