CN110369980A - 一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，该方法用于在零件预制孔的表面上获得耐磨层，最终在零件上获得内径为D、具有孔壁耐磨层的孔，包括以下步骤：S1、在零件上钻制内径为D1的预制孔，所述D1＞D；获得焊接用填充芯棒，所述填充芯棒的外径小于D1且大于D；S2、将填充芯棒嵌入所述预制孔中，通过填充焊或自熔焊，填补填充芯棒与预制孔之间的间隙；S3、在填充芯棒上获得孔径为D的孔，且填充芯棒为所述孔径为D的孔提供全部孔壁，填充芯棒材料作为所述耐磨层材料。采用本方法，可有效降低孔内壁堆焊层的堆焊难度，从而达到保证堆焊层堆焊质量、提高产品合格率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及核电站控制棒驱动机构零件制造技术领域，特别是涉及一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法。
背景技术
反应堆控制棒驱动机构(CRDM)是核电站的关键设备之一，其原理可为：通过控制电磁场的规律变化来驱使钩爪部件产生相应的动作，从而带动驱动杆部件并进而驱动控制棒组件在堆芯内上下运动，实现反应堆启停以及正常运行中调节或维持堆芯功率和事故工况下的快速停堆等一系列重要功能。
针对现役包括钩爪的核电站用CRDM，每套上均含有上下两组钩爪组，而每组钩爪组均由3套钩爪、销轴和连杆组成。钩爪是CRDM中的关键零件，钩爪的形状如图1，上面有两个直径为D的孔用于插入销轴。由于钩爪的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐高温等性能对CRDM的寿命和运行可靠性至关重要，所以对钩爪的制造要求和检验标准都非常严苛。
目前钩爪的成型工艺主要有三种：堆焊式钩爪、整体铸造式钩爪、增材法成型钩爪。其中，堆焊式钩爪是在其运动接触面上堆焊出耐磨合金层(如图1中孔内侧的堆焊层、位于钩爪外表面上的钩爪齿堆焊层)，这种钩爪综合性能好，实际应用最广，堆内运行经验也最为丰富，但现行的堆焊工艺可控性差、合格率低、生产效率低、制造成本很高。整体铸造式钩爪是用Stellite6合金整体铸成，成型工艺简单，易于批量生产，但钴合金耐冲击性能较差且整体为钴合金，增加了堆内钴元素含量。而增材法成型钩爪还处于概念阶段，技术尚未充分验证，没有实际应用的经验。
因此现役及今后新建核电站中，堆焊式钩爪仍将占绝大多数，而这种形式的钩爪制造难度最大、制造工艺合格率最低：主要原因是需要通过堆焊得到具有耐磨合金层的孔，而孔直径为D的具体数值一般为9.5mm。目前国内外现行成熟的钩爪小孔堆焊技术，诸如申请号为CN201410154226.7的专利《一种压水堆控制棒驱动机构钩爪零件底孔的成型工艺》等，都是通过手工氧乙炔焊方式将Stellite6耐磨合金焊材熔覆在预制孔内壁上，形成如图2所示的钩爪坯体。图2中，剖面线采用斜线的是钩爪的基体，材质通常为奥氏体不锈钢，剖面线为网格线的部分是耐磨合金堆焊熔覆层。但由于预制孔的孔径较小，氧乙炔堆焊操作的难度很大，同时由于钩爪耐磨堆焊层的探伤要求很高、堆焊层的硬度控制范围又窄，导致了堆焊层的最终合格率很低，这已成为CRDM制造行业中众所周知的工艺技术瓶颈。
发明内容
针对上述提出的现有堆焊式钩爪在制备时，存在的合格率低的技术问题，本发明提供了一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法。采用本方法，可有效降低孔内壁堆焊层的堆焊难度，从而达到保证堆焊层堆焊质量、提高产品合格率的目的。
针对上述问题，本发明提供的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法通过以下技术要点来解决问题：一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，该方法用于在零件预制孔的表面上获得耐磨层，最终在零件上获得内径为D、具有孔壁耐磨层的孔，包括以下步骤：
S1、在零件上钻制内径为D1的预制孔，所述D1＞D；获得焊接用填充芯棒，所述填充芯棒的外径小于D1且大于D；
S2、将填充芯棒嵌入所述预制孔中，通过填充焊或自熔焊，填补填充芯棒与预制孔之间的间隙；
S3、在填充芯棒上获得孔径为D的孔，且填充芯棒为所述孔径为D的孔提供全部孔壁，填充芯棒材料作为所述耐磨层材料。
本方案中，所述步骤S1为准备步骤，获得预制孔和用于填充预制孔的填充芯棒；所述步骤S2为焊接步骤，完成填充芯棒在预制孔中的焊接；所述步骤S3用于直径为D的孔最终成型，且直径为D的孔最终成型后，填充芯棒材料作为孔的孔壁，即原始的填充芯棒可以是整体材质与耐磨层材质相同，亦可为局部材质与耐磨层材质相同，在原始的填充芯棒为局部材质与耐磨层材质相同时，完成步骤S3后，利用钻孔加工、扩孔加工等去除其他材料后，即可使得填充芯棒上材料与耐磨层材料一致的部分作为所述耐磨层材料。
本发明提供的孔内壁耐磨层制备方法，相对于现有技术中在预制孔的内壁上堆焊耐磨层，由于通过填充芯棒插入预制孔后再进行焊接，这样，相当于为焊接熔池提供了边界：外侧为预制孔的孔壁，内侧为填充芯棒的外壁，将难于操作的预制孔内壁堆焊变成了现在易于操作的间隙填充焊，通过大幅度降低焊接操作难度，达到利于焊接质量的以提高产品合格率的目的；同时，相较于预制孔内壁堆焊，针对以上填充焊和热熔焊，预制孔与填充芯棒之间的间隙填充可利用自动焊接完成，故不仅可进一步保证产品质量，同时便于提高耐磨层制备效率、利于实现批量化生产。
具体的，针对步骤S1中的预制孔钻制，优选设置为预制孔为锥形孔，且锥形孔为以下两种方式中的任意一种：在预制孔的轴线方向上，预制孔各点的孔径由预制孔的一端至另一端连续变小，且预制孔直径最小位置的孔径数值亦大于D；在预制孔的轴线方向上，预制孔各点的孔径由预制孔的一端至另一端先连续变小再连续变大，且预制孔直径最小位置的孔径数值亦大于D。采用本方案，在实现填充焊或自熔焊时，针对以上第一种情况，可从预制孔直径大端实施焊接，而预制孔直径最小位置可对热熔金属进行限流，利于焊接的实施。针对第二种情况，可分别由预制孔的不同端实施焊接，而预制孔直径最小位置可对热熔金属进行限流，利于焊接的实施。为利于焊接质量和方便操作，针对第一种情况，如零件为控制棒驱动机构上的钩爪，适应钩爪上两个短孔的焊接，且预制孔的大端与钩爪的外侧面相接；针对第二种情况，如零件为控制棒驱动机构上的钩爪，适应钩爪上长孔的焊接。
针对以上步骤S3，为最终的直径为D的孔的最终成型步骤，可设置为在焊接完成后的填充芯棒上钻孔、扩孔获得孔径为D的孔，亦可设置为在先的填充芯棒上即具有直径为D的孔，在完成相应焊接后，即此种情况下步骤S3通过步骤S2完成后即可直接获得。优选设置为在焊接完成后的填充芯棒上钻孔、扩孔获得孔径为D的孔，以获得更好的孔壁表面质量。
作为本领域技术人员，优选设置为所述填充芯棒的长度大于或等于预制孔的长度，以最终获得由预制孔一端延伸至另一端的孔径为D的孔。
更进一步的技术方案为：
作为一种具体的实现方式，设置为：所述填充芯棒为具有中心孔的空心棒材；
填充芯棒的外径D2满足以下关系：D1＞D2＞D，中心孔孔径D3为：D3≤D，填充芯棒材质与耐磨层材质一致。本方案即利用将填充芯棒设置为呈管状，将填充芯棒嵌入预制孔后进行填充焊接，而后再在填充芯棒上获得最终的孔。采用本方案，方便最终的孔加工。
如上所述，由于填充芯棒嵌入预制孔后需要进行填充焊接，为消除填充芯棒中心孔的表层，以利于孔壁质量，设置为：所述D3＜D，在步骤S3中，所述获得孔径为D的孔为：对所述中心孔进行扩孔加工，获得所述的孔径为D的孔。
与以上并列的，作为一种具体的实现方式，设置为：填充芯棒为实心棒材，且填充芯棒整体材质与耐磨层材质一致；
在步骤S3中，所述获得孔径为D的孔为：对填充芯棒进行钻孔加工，获得所述的孔径为D的孔。
与以上并列的，作为一种具体的实现方式，设置为：填充芯棒为实心棒材，且实心棒材包括外包层及包覆于外包层内侧的填充杆，所述外包层的材质与耐磨层的材质一致，且外包层整体呈圆筒状，所述外包层的外径D4满足以下关系：D1＞D4＞D，所述外包层的内径D5满足以下关系：D5≤D；
所述填充芯棒通过在填充杆的外侧进行堆焊获得：通过堆焊得到所述外包层。如上提供的呈管状的填充芯棒实现方式以及整体材质与耐磨层材质相同的实心填充芯棒方案，均需要预制的填充芯棒，而一般零件制造企业不具备填充芯棒整体成型能力。本方案中，通过在填充杆上实施堆焊，得到与耐磨层材质一致的外包层，即本方案提供了一种填充芯棒可方便获取的实现方案。而在填充杆的外侧进行堆焊得到外包层，由于操作方便，故可利用自动化焊接设备实现所述堆焊，不仅利于焊接质量，同时利于焊接效率。采用填充杆作为所述实心棒材的填充杆，相较于填充杆采用管材，在实施堆焊以获得外包层时，实心的填充杆更难变形从而可精确外包层内侧边界形状，这样，在选取填充杆时，可使得填充杆的直径与以上D值更为接近，如填充杆的直径等于D或略小于D即可。针对填充杆的直径小于D的情况，如设置为以上D大于填充杆直径0.3-3mm即可。由于耐磨层本身难以加工，这样，在步骤S3为得到所述直径为D的孔的加工中，需要处理的外包层厚度更小，方便实施步骤S3。
与以上并列的，作为一种具体的实现方式，设置为：填充芯棒为空心棒材，且实心棒材包括外包层及包覆于外包层内侧的空心管，所述外包层的材质与耐磨层的材质一致，且外包层整体呈圆筒状，所述外包层的外径D4满足以下关系：D1＞D4＞D，所述外包层的内径D5满足以下关系：D5≤D；
所述填充芯棒通过在空心管的外侧进行堆焊获得：通过堆焊得到所述外包层。采用本方案，方便后续对空心管进行去除加工以在外包层的内侧得到直径为D的孔。
为保证所述直径为D的孔的孔壁表面质量，设置为：D5＜D，在步骤S3中，所述获得孔径为D的孔为：对填充芯棒进行钻孔加工，且通过钻孔去除所述填充杆，在外包层上获得所述的孔径为D的孔。
为保证产品合格率、优化制备成本，设置为：获得所述填充芯棒后，还包括用于对填充芯棒外包层进行探伤检测的探伤步骤和对外包层进行硬度检测的硬度检测步骤，步骤S2中所使用的填充芯棒为通过探伤检测和硬度检测的填充芯棒。探伤方式可采用UT、PT、RT中的一种或多种的组合。
为利于填充芯棒与预制孔孔壁的焊接质量，设置为：获得所述填充芯棒后，还包括用于对外包层外侧进行外形加工的机加工步骤，所述机加工步骤包括磨削工序，所述磨削工序为对外包层的侧面进行磨削处理，以增加外包层侧面的光滑程度；
步骤S2中使用的填充芯棒为通过机加工步骤的填充芯棒。针对同时包括机加工步骤、探伤步骤和硬度检测步骤的工艺路线，为保证填充芯棒质量，设置为机加工步骤位于探伤步骤和硬度检测步骤之前。
作为一种具体的运用方式，设置为：所述零件为控制棒驱动机构用钩爪或连杆，所述耐磨层的材质为Stellite6合金。本方案提供了一种钩爪或连杆易于制备且可提高产品合格率的零件制备方法。本方案优选采用在填充杆上堆焊外包层以得到填充芯棒实现方式。这样不仅可降低填充芯棒的材料成本，同时获得直径为D的孔相对容易：由于填充杆作为堆焊得到外包层的基体即可，故对填充杆的要求仅需要外包层与填充杆能够良好贴合即可，填充杆本身可采用相对于外包层钻削加工更为容易的材料。完成填充芯棒与预制孔的焊接后，通过钻孔去除填充杆，再利用如磨削的方式去除外表层的内侧材料，对钻制的孔进行扩孔至直径为D的成品孔即可。针对本方案基于在填充杆上堆焊外包层的填充芯棒实现方式，为利于堆焊质量，设置为所述填充杆采用铁素体棒材，如采用不锈钢，具体可采用304不锈钢。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的孔内壁耐磨层制备方法，相对于现有技术中在预制孔的内壁上堆焊耐磨层，由于通过填充芯棒插入预制孔后再进行焊接，这样，相当于为焊接熔池提供了边界：外侧为预制孔的孔壁，内侧为填充芯棒的外壁，将难于操作的预制孔内壁堆焊变成了现在易于操作的间隙填充焊，通过大幅度降低焊接操作难度，达到利于焊接质量的以提高产品合格率的目的；同时，相较于预制孔内壁堆焊，针对以上填充焊和热熔焊，预制孔与填充芯棒之间的间隙填充可利用自动焊接完成，故不仅可进一步保证产品质量，同时便于提高耐磨层制备效率、利于实现批量化生产。
附图说明
图1为现有控制棒驱动机构用钩爪一个具体实施例的立体结构示意图；
图2为现有控制棒驱动机构用钩爪一个具体实施例的结构剖视图，上侧的孔即为长孔，下侧的两个同轴的孔即为短孔；
图3为本发明所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法一个具体实施例中，通过在空心管或填充杆上堆焊外包层得到的填充芯棒的结构俯视图；
图4为本发明所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法一个具体实施例中，通过在填充杆上堆焊外包层得到的填充芯棒的结构剖视图；
图5为本发明所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法一个具体实施例中，在零件上开设预制孔后零件的剖视图；
图6为本发明所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法一个具体实施例中，完成填充芯棒与零件预制孔焊接后得到的零件剖视图，该剖视图中，预制孔的直径由预制孔一端至另一端先连续变小再连续变大；
图7为本发明所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法一个具体实施例中，完成填充芯棒与零件预制孔焊接后得到的零件剖视图，该剖视图中，预制孔的直径由预制孔一端至另一端先连续变小或连续变大。
附图中的附图标记分别为：1、填充芯棒，2、空心管，3、外包层，4、填充杆，5、零件，6、预制孔，7、间隙。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：
实施例1：
如图3至图7所示，一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，该方法用于在零件5预制孔6的表面上获得耐磨层，最终在零件5上获得内径为D、具有孔壁耐磨层的孔，包括以下步骤：
S1、在零件5上钻制内径为D1的预制孔6，所述D1＞D；获得焊接用填充芯棒1，所述填充芯棒1的外径小于D1且大于D；
S2、将填充芯棒1嵌入所述预制孔6中，通过填充焊或自熔焊，填补填充芯棒1与预制孔6之间的间隙7；
S3、在填充芯棒1上获得孔径为D的孔，且填充芯棒1为所述孔径为D的孔提供全部孔壁，填充芯棒1材料作为所述耐磨层材料。
本方案中，所述步骤S1为准备步骤，获得预制孔6和用于填充预制孔6的填充芯棒1；所述步骤S2为焊接步骤，完成填充芯棒1在预制孔6中的焊接；所述步骤S3用于直径为D的孔最终成型，且直径为D的孔最终成型后，填充芯棒1材料作为孔的孔壁，即原始的填充芯棒1可以是整体材质与耐磨层材质相同，亦可为局部材质与耐磨层材质相同，在原始的填充芯棒1为局部材质与耐磨层材质相同时，完成步骤S3后，利用钻孔加工、扩孔加工等去除其他材料后，即可使得填充芯棒1上材料与耐磨层材料一致的部分作为所述耐磨层材料。
本发明提供的孔内壁耐磨层制备方法，相对于现有技术中在预制孔6的内壁上堆焊耐磨层，由于通过填充芯棒1插入预制孔6后再进行焊接，这样，相当于为焊接熔池提供了边界：外侧为预制孔6的孔壁，内侧为填充芯棒1的外壁，将难于操作的预制孔6内壁堆焊变成了现在易于操作的间隙7填充焊，通过大幅度降低焊接操作难度，达到利于焊接质量的以提高产品合格率的目的；同时，相较于预制孔6内壁堆焊，针对以上填充焊和热熔焊，预制孔6与填充芯棒1之间的间隙7填充可利用自动焊接完成，故不仅可进一步保证产品质量，同时便于提高耐磨层制备效率、利于实现批量化生产。
具体的，针对步骤S1中的预制孔6钻制，优选设置为预制孔6为锥形孔，且锥形孔为以下两种方式中的任意一种：在预制孔6的轴线方向上，预制孔6各点的孔径由预制孔6的一端至另一端连续变小，且预制孔6直径最小位置的孔径数值亦大于D；在预制孔6的轴线方向上，预制孔6各点的孔径由预制孔6的一端至另一端先连续变小再连续变大，且预制孔6直径最小位置的孔径数值亦大于D。采用本方案，在实现填充焊或自熔焊时，针对以上第一种情况，可从预制孔6直径大端实施焊接，而预制孔6直径最小位置可对热熔金属进行限流，利于焊接的实施。针对第二种情况，可分别由预制孔6的不同端实施焊接，而预制孔6直径最小位置可对热熔金属进行限流，利于焊接的实施。为利于焊接质量和方便操作，针对第一种情况，如零件5为控制棒驱动机构上的钩爪，适应钩爪上两个短孔的焊接，且预制孔6的大端与钩爪的外侧面相接；针对第二种情况，如零件5为控制棒驱动机构上的钩爪，适应钩爪上长孔的焊接。
针对以上步骤S3，为最终的直径为D的孔的最终成型步骤，可设置为在焊接完成后的填充芯棒1上钻孔、扩孔获得孔径为D的孔，亦可设置为在先的填充芯棒1上即具有直径为D的孔，在完成相应焊接后，即此种情况下步骤S3通过步骤S2完成后即可直接获得。优选设置为在焊接完成后的填充芯棒1上钻孔、扩孔获得孔径为D的孔，以获得更好的孔壁表面质量。
作为本领域技术人员，优选设置为所述填充芯棒1的长度大于或等于预制孔6的长度，以最终获得由预制孔6一端延伸至另一端的孔径为D的孔。
本实施例中，填补填充芯棒1与预制孔6之间的间隙7采用高能密度束流焊接方式，如电子束焊、激光焊。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，作为一种具体的实现方式，设置为：所述填充芯棒1为具有中心孔的空心棒材；
填充芯棒1的外径D2满足以下关系：D1＞D2＞D，中心孔孔径D3为：D3≤D，填充芯棒1材质与耐磨层材质一致。本方案即利用将填充芯棒1设置为呈管状，将填充芯棒1嵌入预制孔6后进行填充焊接，而后再在填充芯棒1上获得最终的孔。采用本方案，方便最终的孔加工。
实施例3：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如上所述，由于填充芯棒1嵌入预制孔6后需要进行填充焊接，为消除填充芯棒1中心孔的表层，以利于孔壁质量，设置为：所述D3＜D，在步骤S3中，所述获得孔径为D的孔为：对所述中心孔进行扩孔加工，获得所述的孔径为D的孔。
实施例4：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，与以上并列的，作为一种具体的实现方式，设置为：填充芯棒1为实心棒材，且填充芯棒1整体材质与耐磨层材质一致；
在步骤S3中，所述获得孔径为D的孔为：对填充芯棒1进行钻孔加工，获得所述的孔径为D的孔。
实施例5：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，与以上并列的，作为一种具体的实现方式，设置为：填充芯棒1为实心棒材，且实心棒材包括外包层3及包覆于外包层3内侧的填充杆4，所述外包层3的材质与耐磨层的材质一致，且外包层3整体呈圆筒状，所述外包层3的外径D4满足以下关系：D1＞D4＞D，所述外包层3的内径D5满足以下关系：D5≤D；
所述填充芯棒1通过在填充杆4的外侧进行堆焊获得：通过堆焊得到所述外包层3。如上提供的呈管状的填充芯棒1实现方式以及整体材质与耐磨层材质相同的实心填充芯棒1方案，均需要预制的填充芯棒1，而一般零件5制造企业不具备填充芯棒1整体成型能力。本方案中，通过在填充杆4上实施堆焊，得到与耐磨层材质一致的外包层3，即本方案提供了一种填充芯棒1可方便获取的实现方案。而在填充杆4的外侧进行堆焊得到外包层3，由于操作方便，故可利用自动化焊接设备实现所述堆焊，不仅利于焊接质量，同时利于焊接效率。采用填充杆4作为所述实心棒材的填充杆4，相较于填充杆4采用管材，在实施堆焊以获得外包层3时，实心的填充杆4更难变形从而可精确外包层3内侧边界形状，这样，在选取填充杆4时，可使得填充杆4的直径与以上D值更为接近，如填充杆4的直径等于D或略小于D即可。针对填充杆4的直径小于D的情况，如设置为以上D大于填充杆4直径0.3-3mm即可。由于耐磨层本身难以加工，这样，在步骤S3为得到所述直径为D的孔的加工中，需要处理的外包层3厚度更小，方便实施步骤S3。
为利于堆焊质量，本实施例中采用氧乙炔堆焊方式。
实施例6：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，与以上并列的，作为一种具体的实现方式，设置为：填充芯棒1为空心棒材，且实心棒材包括外包层3及包覆于外包层3内侧的空心管2，所述外包层3的材质与耐磨层的材质一致，且外包层3整体呈圆筒状，所述外包层3的外径D4满足以下关系：D1＞D4＞D，所述外包层3的内径D5满足以下关系：D5≤D；
所述填充芯棒1通过在空心管2的外侧进行堆焊获得：通过堆焊得到所述外包层3。采用本方案，方便后续对空心管2进行去除加工以在外包层3的内侧得到直径为D的孔。
为利于堆焊质量，本实施例中采用氧乙炔堆焊方式。
实施例7：
本实施例在实施例5或6的基础上作进一步限定，为保证所述直径为D的孔的孔壁表面质量，设置为：D5＜D，在步骤S3中，所述获得孔径为D的孔为：对填充芯棒1进行钻孔加工，且通过钻孔去除所述填充杆4，在外包层3上获得所述的孔径为D的孔。
实施例8：
本实施例在实施例5或6的基础上作进一步限定，为保证产品合格率、优化制备成本，设置为：获得所述填充芯棒1后，还包括用于对填充芯棒外包层进行探伤检测的探伤步骤和对外包层进行硬度检测的硬度检测步骤，步骤S2中所使用的填充芯棒1为通过探伤检测和硬度检测的填充芯棒1。探伤方式可采用UT、PT、RT中的一种或多种的组合。
实施例9：
本实施例在实施例5或6的基础上作进一步限定，为利于填充芯棒1与预制孔6孔壁的焊接质量，设置为：获得所述填充芯棒1后，还包括用于对外包层3外侧进行外形加工的机加工步骤，所述机加工步骤包括磨削工序，所述磨削工序为对外包层3的侧面进行磨削处理，以增加外包层3侧面的光滑程度；
步骤S2中使用的填充芯棒1为通过机加工步骤的填充芯棒1。
实施例10：
本实施例在以上任意一个实施例的基础上作进一步限定，作为一种具体的运用方式，设置为：所述零件5为控制棒驱动机构用钩爪或连杆，所述耐磨层的材质为Stellite6合金。本方案提供了一种钩爪或连杆易于制备且可提高产品合格率的零件5制备方法。本方案优选采用在填充杆4上堆焊外包层3以得到填充芯棒1实现方式。这样不仅可降低填充芯棒1的材料成本，同时获得直径为D的孔相对容易：由于填充杆4作为堆焊得到外包层3的基体即可，故对填充杆4的要求仅需要外包层3与填充杆4能够良好贴合即可，填充杆4本身可采用相对于外包层3钻削加工更为容易的材料。完成填充芯棒1与预制孔6的焊接后，通过钻孔去除填充杆4，再利用如磨削的方式去除外表层的内侧材料，对钻制的孔进行扩孔至直径为D的成品孔即可。针对本方案基于在填充杆4上堆焊外包层3的填充芯棒1实现方式，为利于堆焊质量，设置为所述填充杆4采用铁素体棒材，如采用不锈钢，具体可采用304不锈钢。
实施例11：
本实施例在实施例10的基础上提供一种具体的实现方案：为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，以下提供一种具体的钩爪上耐磨层制备方法，以对本发明作进一步详细的说明：
1、先在一段圆钢或空心管2的外圆表面上，堆焊出足够厚度的耐磨合金层，得到填充芯棒1，如图3或图4所示。其中，圆钢(填充杆4)或空心管2的直径为7.5毫米，而钩爪小孔的最终尺寸D为9.5毫米；圆钢或空心管2材料为304不锈钢，堆焊层为Stellite6合金，采用氧乙炔堆焊方式。
2、将上一步骤中堆焊好的填充芯棒1进行最外层表面的机械加工，采用车削+外圆磨削得到高质量的堆焊层外表面，之后通过UT+PT的探伤方式来发现堆焊层中存在的缺陷并标识出来。
3、将上一步骤经过探伤检查后合格的填充芯棒1截短到合适的长度，根据填充芯棒1填充的对象，如针对钩爪上的长孔时，该长度不小于钩爪长孔长度，针对钩爪上的短孔时，该长度不短于短孔的长度。
4、在钩爪上，加工出如图5所示的预制孔6(亦可为图7所示的预制孔6形式)；再把图4所示的填充芯棒1放置在预制孔6中，得到如图6所提供的零件5与填充芯棒1的配合关系。
5、在图6中所示的间隙7位置实施真空电子束焊，焊接过程中填充Stellite6粉末焊材，先将预制孔6其中一侧的间隙7完全填满后，再翻转零件5，将预制孔6另一侧的间隙7完全填满；针对如图7所示的预制孔6形式，从间隙7较宽的一面进行真空电子束焊接，并将间隙7处完全填充满。这种方式特适合于钩爪短孔的焊接，也特别适应于同类型的CRDM零件5连杆的堆焊层制造。
6、将经过上述步骤完成了零件5与填充芯棒1焊接的钩爪进行机加工，最后得到如图1和图2所示的合格钩爪。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
1、本发明提供的控制棒驱动机构钩爪上的小孔堆焊层制造方法，是将以前难于操作的小孔内壁堆焊变成了现在易于操作的圆钢或空心管2外圆堆焊，大幅度降低了堆焊操作难度，具有堆焊质量可靠、可实现自动化堆焊、填充芯棒1制备成本低且成品率高等特点，有利于批量化生产。
2、本发明提供的方法可适应于同类型的CRDM零件5连杆的堆焊层制造。
3、本发明提供的方法，可以对圆钢或空心管2外圆上的堆焊层先进行全面的探伤检验，这就使得钩爪、连杆的最终成品合格率大幅度提高，从而降低了成品的综合制造成本。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，该方法用于在零件预制孔的表面上获得耐磨层，最终在零件上获得内径为D、具有孔壁耐磨层的孔，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在零件上钻制内径为D1的预制孔，所述D1＞D；获得焊接用填充芯棒，所述填充芯棒的外径小于D1且大于D；
S2、将填充芯棒嵌入所述预制孔中，通过填充焊或自熔焊，填补填充芯棒与预制孔之间的间隙；
S3、在填充芯棒上获得孔径为D的孔，且填充芯棒为所述孔径为D的孔提供全部孔壁，填充芯棒材料作为所述耐磨层材料。
2.根据权利要求1所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，其特征在于，所述填充芯棒为具有中心孔的空心棒材；
填充芯棒的外径D2满足以下关系：D1＞D2＞D，中心孔孔径D3为：D3≤D，填充芯棒材质与耐磨层材质一致。
3.根据权利要求2所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，其特征在于，所述D3＜D，在步骤S3中，所述获得孔径为D的孔为：对所述中心孔进行扩孔加工，获得所述的孔径为D的孔。
4.根据权利要求1所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，其特征在于，填充芯棒为实心棒材，且填充芯棒整体材质与耐磨层材质一致；
在步骤S3中，所述获得孔径为D的孔为：对填充芯棒进行钻孔加工，获得所述的孔径为D的孔。
5.根据权利要求1所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，其特征在于，填充芯棒为实心棒材，且实心棒材包括外包层及包覆于外包层内侧的填充杆，所述外包层的材质与耐磨层的材质一致，且外包层整体呈圆筒状，所述外包层的外径D4满足以下关系：D1＞D4＞D，所述外包层的内径D5满足以下关系：D5≤D；
所述填充芯棒通过在填充杆的外侧进行堆焊获得：通过堆焊得到所述外包层。
6.根据权利要求5所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，其特征在于，D5＜D，在步骤S3中，所述获得孔径为D的孔为：对填充芯棒进行钻孔加工，且通过钻孔去除所述填充杆，在外包层上获得所述的孔径为D的孔。
7.根据权利要求5所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，其特征在于，获得所述填充芯棒后，还包括用于对填充芯棒外包层进行探伤检测的探伤步骤和对外包层进行硬度检测的硬度检测步骤，步骤S2中所使用的填充芯棒为通过探伤检测和硬度检测的填充芯棒。
8.根据权利要求5所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，其特征在于，获得所述填充芯棒后，还包括用于对外包层外侧进行外形加工的机加工步骤，所述机加工步骤包括磨削工序，所述磨削工序为对外包层的侧面进行磨削处理，以增加外包层侧面的光滑程度；
步骤S2中使用的填充芯棒为通过机加工步骤的填充芯棒。
9.根据权利要求1所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，其特征在于，填充芯棒为空心棒材，且实心棒材包括外包层及包覆于外包层内侧的空心管，所述外包层的材质与耐磨层的材质一致，且外包层整体呈圆筒状，所述外包层的外径D4满足以下关系：D1＞D4＞D，所述外包层的内径D5满足以下关系：D5≤D；
所述填充芯棒通过在空心管的外侧进行堆焊获得：通过堆焊得到所述外包层。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的一种可提高产品合格率的孔内壁耐磨层制备方法，其特征在于，所述零件为控制棒驱动机构用钩爪或连杆，所述耐磨层的材质为Stellite6合金。
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