CN107570974A - 一种矩形流道板引压焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矩形流道板引压焊接工艺，包括以下步骤：1)、先加工流道板B面，使其平整度达到要求；2)、将引压管焊接在流道板B面上；3)、根据流道尺寸要求以及流道板厚度要求，加工流道板A面，使其平整度达到要求；4)、采用慢走丝线切割技术，沿着引压管内壁，在流道板上打孔，获得的引压孔。本发明通过流道板的加工顺序进行调整，再结合对打孔技术的改进，不仅可以获得光滑的引压孔，而且可以确保获得高精度流道尺寸以及流道板厚度。

Description

一种矩形流道板引压焊接工艺

技术领域

本发明涉及核反应堆流道板技术领域，具体涉及一种矩形流道板引压焊接工艺。

背景技术

在常规核电站反应堆中，一般采用棒束燃料组件，棒束通道内的流体的流动、传热性能对核反应堆的安全至关重要。在过去几十年，国内国外对棒束通道内的流动、传热问题开展了大量的研究，并且取得了较为成熟实验和理论成果。然而，对于动力反应堆来说，其采用板式燃料元件，形成大量间距很小的矩形流道，该类流道中的流动、传热问题研究却相对较少，仍不成熟，因此有必要继续深入开展矩形流道内流动、传热问题。在开展实验研究时，如何加工获得高精度微小间隙流道且具有引压和加电释热功能的实验本体是广大科研工作者面临难题之一，其中如何在流动板上加工引压管而不影响流道及流道板几何尺寸是目前亟需解决的问题。

矩形流道板的传统加工工艺为：首先加工完成流道板，使流道板厚度以及形成的半面流道尺寸符合要求，然后在流道板相应位置采用钻头取引压孔，再将采用氩氟焊将引压管焊接在引压孔上。

传统的加工工艺易导致流道板变形，需要再进行平整加工，使得流道板的厚度无法保证，进而影响到流道板几何尺寸的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矩形流道板引压焊接工艺，解决传统的加工工艺易导致流道板变形、流道板几何尺寸精度无法保证的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种矩形流道板引压焊接工艺，包括以下步骤：

1)、先加工流道板B面，使其平整度达到要求；

2)、将引压管焊接在流道板B面上；

3)、根据流道尺寸要求以及流道板厚度要求，加工流道板A面，使其平整度达到要求；

4)、采用慢走丝线切割技术，沿着引压管内壁，在流道板上打孔，获得的引压孔。

本发明所述流道板B面和流道板A面具体是指流道板2个相对立的端面。

流道板的传统加工工艺具有操作方便，成本低的优点，所以一直应用于矩形流道板的加工。

但是，申请人在长期的试验中发现：流道板的传统加工工艺由于钻头打孔以及氩氟焊焊接会造成流道板的流道面高温变形，影响流道几何尺寸精度。为了保证流道几何尺寸，后续还需要对流道板引压孔附近变形的位置进行平整加工，这将致使流道板在引压孔附近的厚度小于其他位置，加电后流道板释热不均匀，靠近引压孔位置释热功率大于其他位置。流道板释热不均匀会导致流道内的流场以及温度场分布与均匀加热时有较大差别，影响流动以及传热实验的实验结果。

申请人基于发现上述技术问题，从解决技术问题的角度出发，获得了本申请所述技术方案的，本申请所述技术方案与传统工艺相比，具有以下明显区别：

首先，没有直接将流道板的尺寸一次性加工到符合要求，而是先加工流道板B面，待焊接引压管后在加工流道板A面，这样能够确保获得高精度流道尺寸以及流道板厚度，保证通电后流道板能均匀释热。

其次，本发明采用慢走丝线切割技术替代传统的钻孔技术，不仅可以获得光滑的引压孔，且能避免流道板流道面(A面)受热变形，同时，先加工流道板流道面后打孔的加工顺序，可以避免先打孔后加工造成引压孔变形堵塞的问题。

综上，本发明通过流道板的加工顺序进行调整，再结合对打孔技术的改进，不仅可以获得光滑的引压孔，而且可以确保获得高精度流道尺寸以及流道板厚度，如此，本发明解决了传统的加工工艺易导致流道板变形、流道板几何尺寸精度无法保证的问题。

进一步地，引压管焊接在流道板B面的中心。

所述中心具体是指流道板B面宽度方向中心，尺寸为φ4×1mm，引压管材料优选0Cr18Ni10Ti。

进一步地，引压管采用氩弧焊技术焊接在流道板B面上，在引压管与流道板B面的连接处形成环形焊接区。

进一步地，氩弧焊技术采用手工焊接方式进行焊接，焊丝采用0.3mm的ER321焊丝。

采用手工焊接方式可以有效减小热影响区域，焊缝处应力、变形以及裂纹倾向小。

进一步地，慢走丝线切割技术采用浸入式加工，同时电极丝采用0.02mm规格，走丝速度选择0.1mm/s。

上述慢走丝线切割技术可以使引压孔表面粗糙度达到0.12μm以上。

进一步地，慢走丝线切割技术的具体步骤：

首先采用火花机打1个尺寸为0.5mm的孔，然后将电极丝穿过0.5mm的孔，再沿着引压管内壁进行切割，获得直径为2mm的引压孔。

进一步地，步骤1)中加工流道板B面的具体步骤为：

1)、据流道板外形尺寸，制作流道板加工固定模具，用于固定流道板；

2)、将加工固定模具放于数控龙门铣床工作台的中间位置；

3)、启动铣床加工，直至流道板B面平整度达到加工方法以及参数控制的要求，得到平整度精度较高的流道板B面，所述铣刀选择细直齿型铣刀。

具体地，本发明的加工固定模具外形尺寸为2000mm×200mm×100mm，顶部根据流道板开槽用于固定流道板；将加工固定模具放于数控龙门铣床工作台的中间位置可以避免受力不均，使流道板产生变形，数控龙门铣床可以优选定梁动台数控龙门铣床DHXK3022，选用细直齿型铣刀可以增加流道板B面加工的精度，由于矩形流道板为薄长型不锈钢锻件，特别的为0Cr18Ni10Ti，流道板毛胚外形尺寸为1500mm×80mm×10mm，在平面加工时，需要达到：消耗最小的厚度，达到加工面平整度到达要求的面，同时控制流道板在长度方向变形，因此铣刀每次切削深度不能超过0.01mm。

进一步地，步骤1)中加工流道板A面的具体步骤为：

1)、在流道板加工固定模具中心与引压管对应位置钻孔，获得贯穿固定模具的通孔，将焊接引压管后的流道板放于固定模具上，流道板B面朝下，引压管对应放入固定模具的通孔中；

2)、根据流道板的厚度要求以及流道宽度要求，设定需要切削的总厚度或者需要保留的厚度，并且设定铣刀在流道板宽度行走的距离，保证获得流道宽度达到要求的流道板A面即流道面，铣刀每次切削深度不能超过0.01mm；

3)、启动铣床加工，直至流道板厚度达到要求，且流道板A面宽度达到要求。

本发明采用多点固定流道板，使流道板B面紧贴固定模具，增加流道板厚度加工精度。再将流道板加工固定模具固定在铣床中间位置；铣刀每次切削深度不能超过0.01mm，这样可以保证流道厚度的精度在±0.02mm以内；本发明所述加工参数和过程可以使流道板厚度均匀且达到精度要求，即±0.02mm的要求，保证后续通电后能够均匀释热。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明采用先焊接引压管后加工流道板流道面(A面)的加工顺序，可以确保获得高精度流道尺寸以及流道板厚度，保证通电后流道板能均匀释热。

2、本发明采用慢走丝线切割技术在流道板上打孔，可以获得光滑的引压孔，且能避免流道板流道面(A面)受热变形。

3、本发明采用先加工流道板流道面后打孔的加工顺序，可以避免先打孔后加工造成引压孔变形堵塞的问题。

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是流道板焊接引压管、打孔后的结构示意图；

图2是本发明的工艺流程图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-流道板A面，2-流道板B面，3-环形焊接区，4-引压管。

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1：

如图1、图2所示，一种矩形流道板引压焊接工艺，包括以下步骤：

1)、先加工流道板B面2，使其平整度达到要求，具体为：

a1)、流道板外形尺寸，制作流道板加工固定模具，用于固定流道板，本发明的加工固定模具外形尺寸为2000mm×200mm×100mm，顶部根据流道板开槽用于固定流道板；

b1)、将加工固定模具放于数控龙门铣床工作台的中间位置，这样可以避免受力不均，使流道板产生变形，数控龙门铣床可以优选定梁动台数控龙门铣床DHXK3022；

c1)、铣刀选择细直齿型铣刀，可以增加流道板B面2加工的精度。由于矩形流道板为薄长型不锈钢锻件，特别的为0Cr18Ni10Ti，流道板毛胚外形尺寸为1500mm×80mm×10mm，在平面加工时，需要达到：消耗最小的厚度，达到加工面平整度到达要求的面，同时控制流道板在长度方向变形，因此铣刀每次切削深度不能超过0.01mm；

d1)、启动铣床加工，直至流道板B面2平整度达到要求，该加工方法以及参数控制，可以得到平整度精度较高的流道板B面2，为后续流道面A面1加工奠定基础。

2)、将引压管4采用氩弧焊技术焊接在流道板B面2的宽度中心上，引压管4尺寸为φ4×1mm，引压管4材料优选0Cr18Ni10Ti，在引压管4与流道板B面2的连接处形成环形焊接区3，氩弧焊技术焊接引压管4时，采用手工焊接方式进行焊接，焊丝采用0.3mm的ER321焊丝，可以有效减小热影响区域，焊缝处应力、变形以及裂纹倾向小；

3)、根据流道尺寸要求以及流道板厚度要求，加工流道板A面1，使其平整度达到要求，具体为：

a2)、流道板加工固定模具中心与流道板的引压管4对应位置钻孔，获得贯穿固定模具的通孔，将焊接引压管4后的流道板放于固定模具上，流道板B面2朝下，引压管4对应放入固定模具的通孔中。多点固定流道板，使流道板B面2紧贴固定模具，增加流道板厚度加工精度，再将流道板加工固定模具固定在铣床中间位置；

b2)、根据流道板的厚度要求以及流道宽度尺寸要求，设定需要切削的总厚度或者需要保留的厚度，并且设定铣刀在流道板宽度行走的距离，保证获得流道宽度达到要求的流道板A面1即流道面，铣刀每次切削深度不能超过0.01mm，这样可以保证流道厚度的精度在±0.02mm以内；

c2)、启动铣床加工，直至流道板厚度达到要求，且流道板A面1的宽度达到要求。该加工参数和过程可以使流道板厚度均匀且达到精度要求，即±0.02mm的要求，保证后续通电后能够均匀释热；

4)、采用慢走丝线切割技术，沿着引压管4内壁，在流道板上打孔，获得的引压孔，具体地：采用浸入式加工，降低流道板的热变形，同时电极丝采用0.02mm规格，走丝速度选择0.1mm/s，该慢走丝线切割技术参数可以使引压孔表面粗糙度达到0.12μm以上。具体步骤是首先采用火花机打个尺寸为0.5mm的孔，然后将电极丝穿过0.5mm的孔，再沿着引压管4内壁进行切割，获得直径为2mm的引压孔。

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 (8)

1.一种矩形流道板引压焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)、先加工流道板B面(2)，使其平整度达到要求；

2)、将引压管(4)焊接在流道板B面(2)上；

3)、根据流道尺寸要求以及流道板厚度要求，加工流道板A面(1)，使其平整度达到要求；

4)、采用慢走丝线切割技术，沿着引压管(4)内壁，在流道板上打孔，获得的引压孔。

2.根据权利要求1所述的一种矩形流道板引压焊接工艺，其特征在于，所述引压管(4)焊接在流道板B面(2)的中心。

3.根据权利要求1所述的一种矩形流道板引压焊接工艺，其特征在于，所述引压管(4)采用氩弧焊技术焊接在流道板B面(2)上，在引压管(4)与流道板B面(2)的连接处形成环形焊接区(3)。

4.根据权利要求3所述的一种矩形流道板引压焊接工艺，其特征在于，所述氩弧焊技术采用手工焊接方式进行焊接，焊丝采用0.3mm的ER321焊丝。

5.根据权利要求1所述的一种矩形流道板引压焊接工艺，其特征在于，所述慢走丝线切割技术采用浸入式加工，同时电极丝采用0.02mm规格，走丝速度选择0.1mm/s。

6.根据权利要求5所述的一种矩形流道板引压焊接工艺，其特征在于，所述慢走丝线切割技术的具体步骤：

首先采用火花机打1个尺寸为0.5mm的孔，然后将电极丝穿过0.5mm的孔，再沿着引压管内壁进行切割，获得直径为2mm的引压孔。

7.根据权利要求1所述的一种矩形流道板引压焊接工艺，其特征在于，步骤1)中加工流道板B面(2)的具体步骤为：

a1)、据流道板外形尺寸，制作流道板加工固定模具，用于固定流道板；

b1)、将加工固定模具放于数控龙门铣床工作台的中间位置；

c1)、启动铣床加工，直至流道板B面(2)平整度达到加工方法以及参数控制的要求，得到平整度精度较高的流道板B面(2)，所述铣刀选择细直齿型铣刀。

8.根据权利要求1所述的一种矩形流道板引压焊接工艺，其特征在于，步骤1)中加工流道板A面(1)的具体步骤为：

a2)、在流道板加工固定模具中心与引压管(4)对应位置钻孔，获得贯穿固定模具的通孔，将焊接引压管(4)后的流道板放于固定模具上，流道板B面(2)朝下，引压管(4)对应放入固定模具的通孔中；

b2)、根据流道板的厚度要求以及流道宽度要求，设定需要切削的总厚度或者需要保留的厚度，并且设定铣刀在流道板宽度行走的距离，保证获得流道宽度达到要求的流道板A面(1)即流道面，铣刀每次切削深度不能超过0.01mm；

c2)、启动铣床加工，直至流道板厚度达到要求，且流道板A面(1)宽度达到要求。