CN109746633A - 真空室支撑焊接块组件制造工艺 - Google Patents

真空室支撑焊接块组件制造工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN109746633A
CN109746633A CN201711070316.8A CN201711070316A CN109746633A CN 109746633 A CN109746633 A CN 109746633A CN 201711070316 A CN201711070316 A CN 201711070316A CN 109746633 A CN109746633 A CN 109746633A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
machining
sealing surface
processing
tooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711070316.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109746633B (zh
Inventor
武小强
张党申
闫海军
门伟
荣华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XI'AN NUCLEAR EQUIPMENT Co.,Ltd.
Southwestern Institute of Physics
Original Assignee
XI'AN NUCLEAR EQUIPMENT CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XI'AN NUCLEAR EQUIPMENT CO Ltd filed Critical XI'AN NUCLEAR EQUIPMENT CO Ltd
Priority to CN201711070316.8A priority Critical patent/CN109746633B/zh
Publication of CN109746633A publication Critical patent/CN109746633A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109746633B publication Critical patent/CN109746633B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors

Landscapes

  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

本发明属于制造工艺，具体涉及一种真空室支撑焊接块组件制造工艺方法。它包括：1)通过三维技术对支撑块焊端坡口加工过程进行模拟，制定加工步骤和方案，并加工出三维曲线坡口；2)制作组焊胎具，胎具形状与要焊接的零件的形状相匹配。3)机加步骤。本申请的显著效果是：控制了支撑块与中平面窗口焊接后内、外焊肉沿钝边不对称的问题；保证了焊接变形的可控；保证了机加工过程的稳定性和加工精度；极大的降低了产品因加工程序有误而出错的概率。

Description

真空室支撑焊接块组件制造工艺
技术领域
本发明属于制造工艺，具体涉及一种真空室支撑焊接块组件制造工艺方法。
背景技术
为了开发未来新能源，各发达国家都在积极开展以托卡马克为主要途径的磁约束核聚变研究。主机真空室是磁约束热核聚变研究装置中最主要的部件之一，某研究院结合国内外磁约束热核聚变装置，设计了新型真空室尺寸和支撑结构。
主机真空室由20个扇形段组成，采用5个在其中平面位置均布的支撑焊接块组件(材料：ASTM B564N06625)来承受其重力及运行时产生的电磁力，降低支撑块处壳体的水平受力。支撑焊接块组件由中部的支撑块与2个相邻扇形段上的中平面窗口组焊一体，见图1。
支撑焊接块组件中部开有耳轴孔并通过支撑耳轴与HL-2M项目的外部支撑连接，保证核聚变放电过程真空室受力变形在可控范围内，因此主机真空室本体上的支撑焊接块组件的加工制造是真空室研制成功的关键，在国、内外加工尚属首次。支撑焊接块组件在真空室上的位置见图2。
发明内容
本申请的目的是针对现有技术中没有制造聚变堆真空室支撑焊接块组件的情况，提供一种真空室支撑焊接块组件制造工艺方法。
本申请的技术方案是：一种真空室支撑焊接块组件制造工艺方法，包括下属步骤：
1)通过三维技术对支撑块焊端坡口加工过程进行模拟，制定加工步骤和方案，并加工出三维曲线坡口；
2)制作组焊胎具，胎具形状与要焊接的零件的形状相匹配。通过工装来防止焊接变形，减小焊缝收缩，来保证焊后组件毛坯尺寸满足机加工留量的需求；
3)机加步骤如下：
a、制作18°斜面和双曲面装夹工装，工装与零件所接触的面按照零件内、外面理论尺寸加工。工装与产品接触面均采用不锈钢与底部支撑板焊接，工装不锈钢面板按组件内、外侧成品曲面及斜面进行加工；
首先在镗床上划出工件厚度及总长基准线，在龙门铣以毛坯外形为基准确定工件的加工中心基准，镗一个中心基准孔，作为整个组件加工、测量的基准，
b、用数控机床对整体组件上下平行端划出成品位置线，并对周圈及方窗口内框尺寸留量进行核查,掌握焊接后各区域机加工留量情况；
c、支撑块锻件内侧需要加工成凹面，中间位置留量最多，为了防止机加焊缝周边时两侧焊缝去除金属量不同而变形，经过前期测量加工后的变形数据最终确定为支撑块凸、凹面按照1:3比例进行多次翻转加工，且凸面每次加工量不超过0.5mm；
d、以中平面窗口内形为基准加工台阶密封面及螺纹底孔，先将台阶密封面粗加工留量，留量范围为0.2～0.3mm；镗各螺纹底孔；然后再进行密封台阶面精加工，精加工需分多次进行以保证台阶密封面粗糙度和根部棱角为尖角。
机加工过程中均采用Cimatron三维机械加工编程软件对所有加工走刀轨迹进行编程模拟，后利用Mastercam三维机械加工编程软件进行程序校验；
4)中平面窗口台阶密封面平面度0.05mm，粗糙度Ra0.8，机加工后采用1500目以上等级的水砂纸对台阶密封面进行手工轻微修研以达到台阶密封面Ra0.8的要求，修研过程不断对粗糙度进行检查并用数控机床对整个密封面平面度进行测量，以符合设计要求。
5)测量：
a、利用双曲面装夹工装对组件内侧双曲面进行检测；
b、机加工制作了台阶密封面整弧段检测样板，对机加后的台阶面周圈弧段进行检测；
c、数控镗床上对外侧支撑块与中平面窗口角度、中平面台界面及内形尺寸进行检测。
本申请的显著效果是：1)通过三维模拟保证了支撑块焊端三维空间钝边的尺寸要求，控制了支撑块与中平面窗口焊接后内、外焊肉沿钝边不对称的问题；
2)通过制作了组焊胎具、调整焊接次序、背面冲水冷却等方式降低了焊接应力，保证了焊接变形的可控；
3)制作组件双曲面装夹工装和18°斜面装夹工装，保证了机加工过程的稳定性和加工精度；
4)利用两套机加工程序软件对加工程序相互校验，核实走刀程序的正确性，极大的降低了产品因加工程序有误而出错的概率；
5)采用修研方式保证了中平面窗口台阶密封面的粗糙度Ra0.8的要求；
6)利用工装进行型面检测，解决了双曲面及台阶面弧段检测难的问题。
附图说明
图1为支撑焊接块组件的结构示意图；
图2为支撑焊接块组件在主机真空室上的位置示意图；
图3是支撑块焊端坡口的加工过程；
图4是支撑块焊端坡口详图；
图5是支撑块与中平面窗口组对示意图；
图6是18°斜面装夹工装；
图7是双曲面装夹工装。
图中：1.支撑块、2.中平面窗口、3.内侧、4.外侧、5.支撑焊接块组件。
具体实施方式
下面结合附图对本申请做进一步说明：
如附图2所示，一种真空室支撑焊接块组件制造工艺方法，包括下属步骤：
1)通过三维技术对支撑块焊端坡口加工过程进行模拟(见图3、图4)，制定详细的加工流程，满足了三维空间坡口加工要求，进而为后续支撑块与方窗口焊接两侧焊肉对称分布打下基础，确保了机加工内、外侧双曲面后焊肉以钝边中心三维曲线为基准两侧对称分布，有效防止了成品件因焊肉不对称导致焊后应力过大的问题；
所述的三维技术是指现有技术中的任意一种模拟技术，最常用的模拟软件是matlab。
2)制作了组焊胎具(见图5)，胎具调节紧固块、定位块及装夹装置保证焊接变形和焊缝收缩在可控范围内，通过小电流、快速焊、双面交错焊、控制道间温度及背部浇水冷却等措施降低了焊接应力，有效控制了焊接变形；
3)机加步骤如下：
a、为了加工组件各曲面，防止装夹过程的变形，设计制作了18°斜面(见图5)和双曲面(见图6)装夹工装，与产品接触面均采用用不锈钢支撑板焊接，工装支撑板面按组件成品曲面及斜面进行加工；
首先在镗床上划出工件厚度及总长基准线，在龙门铣以毛坯外形为基准(保证各加工面余量均匀)确定工件的加工中心基准，镗Φ20H7中心孔，作为整个组件加工、测量的基准。
b、用数控机床对整体组件上下平行端划出成品位置线，并对周圈及方窗口内框尺寸留量进行核查,掌握焊接后各区域机加工留量情况；
c、因组件结构所限，支撑块锻件内侧中间位置留量最多，为了防止机加焊缝周边时两侧焊缝去除金属量不同而变形，经过前期测量加工后的变形数据最终计算确定支撑块凸、凹面按照1:3比例进行多次翻转加工，且凸面每次加工量不超过0.5mm，机加过程对焊缝应力释放后变形趋势进行监测并及时调整加工次序，有效控制了机加工过程因焊缝应力释放而导致的组件变形；
d、以中平面窗口内形为基准加工台阶密封面及螺纹底孔。中平面窗口密封面为超高真空密封结构，粗糙度和平面度要求非常高，因此先将台阶密封面粗加工留量(0.2～0.3mm)；镗各螺纹底孔；再进行密封台阶面精加工，精加工分多次进行以保证粗糙度和根部棱角为尖角。
机加工刀具选用带涂层的硬质合金，转速150～200r/min，机加工过程中均采用Cimatron三维机械加工编程软件对所有加工走刀轨迹进行编程模拟，后利用Mastercam三维机械加工编程软件进行程序校验，保证产品加工质量；
4)中平面窗口台阶密封面平面度要求0.05mm，粗糙度要求Ra0.8。由于机床性能限制，机加工后台阶密封面粗糙度不满足超高空真空密封的要求。为了达到密封的要求，选派经验丰富的钳工，机加工后采用1500目以上等级的水砂纸进行手工修研以达到台阶密封面Ra0.8粗糙度的要求，修研过程不断对粗糙度进行检查并用数控机床对整个密封面平面度进行测量，最终符合设计要求。
5)测量：
a、利用双曲面装夹工装对内侧双曲面进行检测；
b、机加工制作了台阶密封面整弧段检测样板，对机加后的台阶面周圈弧段进行检测；
c、数控镗床上对外侧支撑块与中平面窗口角度、中平面台界面及内形尺寸进行检测。

Claims (1)

1.一种真空室支撑焊接块组件制造工艺方法，其特征在于，包括下属步骤：
1)通过三维技术对支撑块焊端坡口加工过程进行模拟，制定加工步骤和方案，并加工出三维曲线坡口；
2)制作组焊胎具，胎具形状与要焊接的零件的形状相匹配。通过工装来防止焊接变形，进而减小焊缝收缩，来保证焊后组件毛坯尺寸满足机加工留量的需求；
3)机加步骤如下：
a、制作18°斜面和双曲面装夹工装，工装与零件所接触的面按照零件内、外面理论尺寸加工。工装与产品接触面均采用不锈钢与底部支撑板焊接，工装不锈钢面板按组件内、外侧成品曲面及斜面进行加工；
首先在镗床上划出工件厚度及总长基准线，在龙门铣以毛坯外形为基准确定工件的加工中心基准，镗Φ20H7中心孔，作为整个组件加工、测量的基准，
b、用数控机床对整体组件上下平行端划出成品位置线，并对周圈及方窗口内框尺寸留量进行核查,掌握焊接后各区域机加工留量情况；
c、支撑块锻件内侧需要加工成凹面，中间位置留量最多，为了防止机加焊缝周边时两侧焊缝去除金属量不同而变形，经过前期测量加工后的变形数据最终计算确定为支撑块凸、凹面按照1:3比例进行多次翻转加工，且凸面每次加工量不超过0.5mm；
d、以中平面窗口内形为基准加工台阶密封面及螺纹底孔，先将台阶密封面粗加工留量，留量范围为0.2～0.3mm；镗各螺纹底孔；然后再进行密封台阶面精加工，精加工需分多次进行以保证台阶密封面粗糙度和根部棱角为尖角。
机加工刀具选用带涂层的硬质合金，转速150～200r/min，机加工过程中均采用Cimatron三维机械加工编程软件对所有加工走刀轨迹进行编程模拟，后利用Mastercam三维机械加工编程软件进行程序校验；
4)中平面窗口台阶密封面平面度0.05mm，粗糙度Ra0.8，机加工后采用1500目以上等级的水砂纸对台阶密封面进行手工轻微修研以达到台阶密封面Ra0.8的要求，修研过程不断对粗糙度进行检查并用数控机床对整个密封面平面度进行测量，以符合设计要求。
5)测量：
a、利用双曲面装夹工装对内侧双曲面进行检测；
b、机加工制作了台阶密封面整弧段检测样板，对机加后的台阶面周圈弧段进行检测；
c、数控镗床上对外侧支撑块与中平面窗口角度、中平面台界面及内形尺寸进行检测。
CN201711070316.8A 2017-11-03 2017-11-03 真空室支撑焊接块组件制造工艺 Active CN109746633B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711070316.8A CN109746633B (zh) 2017-11-03 2017-11-03 真空室支撑焊接块组件制造工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711070316.8A CN109746633B (zh) 2017-11-03 2017-11-03 真空室支撑焊接块组件制造工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109746633A true CN109746633A (zh) 2019-05-14
CN109746633B CN109746633B (zh) 2021-04-13

Family

ID=66398683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711070316.8A Active CN109746633B (zh) 2017-11-03 2017-11-03 真空室支撑焊接块组件制造工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109746633B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113828964A (zh) * 2020-06-23 2021-12-24 西安核设备有限公司 一种双层薄壁d型截面上焊接方窗口防变形工艺及装置
CN114799752A (zh) * 2022-04-26 2022-07-29 核工业西南物理研究院 一种用于托卡马克装置真空室内集水管的制造方法
CN115488476A (zh) * 2022-08-31 2022-12-20 核工业西南物理研究院 一种用于托卡马克装置真空室内壁螺柱焊接的装置及方法
CN116000568A (zh) * 2022-12-26 2023-04-25 核工业西南物理研究院 托卡马克装置弱场侧第一壁过渡支撑制造工装及制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0326993A (ja) * 1989-06-26 1991-02-05 Toshiba Corp 核融合装置用真空容器
CN102317024A (zh) * 2009-02-13 2012-01-11 株式会社神户制钢所 焊接线选定方法
CN104588988A (zh) * 2014-12-01 2015-05-06 中国科学院等离子体物理研究所 一种可分离式轮胎型真空室成型方法
CN205437604U (zh) * 2015-12-30 2016-08-10 西安核设备有限公司 一种大型双层d型截面真空室中平面窗口与支撑块组焊装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0326993A (ja) * 1989-06-26 1991-02-05 Toshiba Corp 核融合装置用真空容器
CN102317024A (zh) * 2009-02-13 2012-01-11 株式会社神户制钢所 焊接线选定方法
CN104588988A (zh) * 2014-12-01 2015-05-06 中国科学院等离子体物理研究所 一种可分离式轮胎型真空室成型方法
CN205437604U (zh) * 2015-12-30 2016-08-10 西安核设备有限公司 一种大型双层d型截面真空室中平面窗口与支撑块组焊装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113828964A (zh) * 2020-06-23 2021-12-24 西安核设备有限公司 一种双层薄壁d型截面上焊接方窗口防变形工艺及装置
CN114799752A (zh) * 2022-04-26 2022-07-29 核工业西南物理研究院 一种用于托卡马克装置真空室内集水管的制造方法
CN114799752B (zh) * 2022-04-26 2023-04-28 核工业西南物理研究院 一种用于托卡马克装置真空室内集水管的制造方法
CN115488476A (zh) * 2022-08-31 2022-12-20 核工业西南物理研究院 一种用于托卡马克装置真空室内壁螺柱焊接的装置及方法
CN115488476B (zh) * 2022-08-31 2023-10-20 核工业西南物理研究院 一种用于托卡马克装置真空室内壁螺柱焊接的装置及方法
CN116000568A (zh) * 2022-12-26 2023-04-25 核工业西南物理研究院 托卡马克装置弱场侧第一壁过渡支撑制造工装及制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109746633B (zh) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109746633A (zh) 真空室支撑焊接块组件制造工艺
Yang et al. Surface plastic deformation and surface topography prediction in peripheral milling with variable pitch end mill
CN103495731B (zh) 一种选择性激光熔化制备纯钛多孔结构的方法
CN108746616B (zh) 一种同轴送粉与激光锻打复合增减材制造方法及装置
CN106002088B (zh) 一种翼身融合整体舱段制造方法
CN104439968B (zh) 一种基于数控镜像铣削的大型贮箱筒段整体制造方法
US20040128016A1 (en) Method for manufacturing a near net-shape mold
CN103586513B (zh) 一种飞机涡轮机匣安装边的精密孔的加工方法
Zhang et al. Modeling and predicting for surface topography considering tool wear in milling process
Chen et al. Fabrication of small aspheric moulds using single point inclined axis grinding
CN110315082B (zh) 一种微铸激光冲击织构的金属零件制造系统及方法
CN104625650A (zh) 冲击式水轮机转轮的制造工艺
CA2403159A1 (en) Method for manufacturing a near net-shape mold
Kim et al. A study on the effect of laser preheating on laser assisted turn-mill for machining square and spline members
CN105127420A (zh) 一种离散打印激光修复金属零件的方法
CN103692172A (zh) 一种钛合金整流叶片的制造方法
Liu et al. Stereo vision-based repair of metallic components
Costa et al. Development of hydraulic clamping tools for the machining of complex shape mechanical components
CN106312152A (zh) 薄壁零件的加工方法
Banetta et al. Manufacturing of small-scale mock-ups and of a semi-prototype of the ITER Normal Heat Flux First Wall
Ukar et al. Laser polishing parameter optimisation on selective laser sintered parts
CN104439589B (zh) 一种磨鞋工装及其制造工艺
CN105345057B (zh) 一种减小切削扭矩的中心孔基准修正方法
CN108422156A (zh) 一种焊接定位装夹基准耳片的方法
CN104057256A (zh) 一种井下大斗容铲运机举升大臂的制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210222

Address after: 710021 Shaanxi province xujiawan Xi'an Weiyang Weibin Street No. 5

Applicant after: XI'AN NUCLEAR EQUIPMENT Co.,Ltd.

Applicant after: SOUTHWESTERN INSTITUTE OF PHYSICS

Address before: 710021 Shaanxi province xujiawan Xi'an Weiyang Weibin Street No. 5

Applicant before: XI'AN NUCLEAR EQUIPMENT Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant