CN110907242B - 一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺 - Google Patents

一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺，首先TM试样采用套料钻盲孔制取试样工艺取出后，将多余材料车或铣去除，对于铸件本体分如下工序依次制取：套料钻制取TD试样；在TD试样直径分布位置钻一圈中心排孔，两两相交；在侧面排孔位置纵向钻三排通孔，圆周方向按120°均布，将球墨铸铁容器壳体三组H1000试样位置均分为三个扇形部分；分别将以上120°扇形部分锯成90°、30°两部分；将90°部分按17°五等分纵向锯开，并各自从中间纵向锯成两相等部分，即为H1000试样，后续按尺寸铣至要求即可；将芯部从中锯开，均分成两个半圆形；将剩余要取得样，从以上已分割好的各部分的顶面按各自区域划好位置线，使用常规小锯床进一步分割。

Description

一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺
技术领域
本发明涉及一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺。属于核电技术领域。
背景技术
常见的球墨铸铁件试样制取工艺采用的是使用套料钻直接制取，其特点为球墨铸铁件本体结构体积较小、壁厚较薄，试样数量较少，取样位置通常在近表面处，工序单一，并且试样方向为垂直本体外表面。大型超厚球墨铸铁容器，为侧壁厚及底面壁厚均逾500mm，直径大于Φ1500，用于存放乏燃料的圆柱体容器，其设计使用寿命超过百年甚至千年，若在期间发生意外，将导致核泄漏的重大事故，因此为验证铸造工艺的合理性，对于大型超厚球墨铸铁容器，其要求分析球墨铸铁容器内部各个位置、不同方向的材料性能。常用的试样制取第一道工序是利用火焰切割工艺将大型超厚球墨铸铁容器分割成多个小的部分，其缺点为热加工工艺会破坏铸铁容器本身材料性能，使得试验结果产生偏差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺，在不破坏铸铁容器本身材料性能的前提下制取试样，并且确保试验结果的准确性。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺，按照浇铸特性及其使用要求，可分为三部分对其取样分析：第一部分为冒口；第二部分为顶面；第三部分为轴身，所述工艺包括以下步骤：
步骤一、取样区域划分
1)冒口部分取几处Φ22mm的轴试样TM；
2)顶面部分取3×2组轴向及2×3组径向的块试样QD，同时在容器内壁根部圆角径向范围内，轴向取8组轴试样TD，另取8组顶面厚度的径向轴试样H520，按7°间距分布，位于半径R560处；
3)轴身部分从底面向上开始取5×3组一定长度的轴向块试样H1000，另根据浇铸模拟结果易出现缺陷的位置，径向取两组不同高度的块试样H160和轴试样H100，以及轴向取三组不同高度的块试样QS；
步骤二、试样制取
首先TM试样采用套料钻盲孔制取试样工艺取出后，将多余材料车或铣去除，对于铸件本体分如下工序依次制取：
1)套料钻制取TD试样，试样长度不小于260mm；
2)在TD试样直径分布位置钻一圈Φ60中心排孔，两两相交，即可将球墨铸铁容器本体分割为芯部与壳体两部分，便于后续取样工作；
3)在侧面排孔位置纵向钻三排Φ60通孔，圆周方向按120°均布，将球墨铸铁容器壳体三组H1000试样位置均分为三个扇形部分；
4)分别将以上120°扇形部分锯成90°、30°两部分，其中90°部分用于H1000取样，30°部分用于H160、H100以及QS取样；
5)将90°部分按17°五等分纵向锯开，并各自从中间纵向锯成两相等部分，即为H1000试样，后续按尺寸铣至要求即可；
6)将芯部从中锯开，均分成两个半圆形；
7)将剩余要取得样，从以上已分割好的各部分的顶面按各自区域划好位置线，使用常规小锯床进一步分割。
优选地，所述工艺包括编码标记，将各试样铣至要求的尺寸，并按如下规则编码标记：
每个试样编号的形式为：ABXX；
其中：A表示取样方式，取样方式分2种，套样与取样，其中T代表套样，Q代表取样；
B表示铸件区域，铸件分3个区域，代码分别为冒口M，顶面D，轴身S；
XX表示编号，编号规则如下1)圆方向按逆时针排序，12点钟方向为01，依次旋转编号，不同圆心可根据实际情况进行编号；2)水平方向，从外侧向里侧进行编号以50开头，即50为最外侧；3)垂直方向，自上往下编号，即最上面为01；
另规定垂直方向上为U，中为M，下为D；圆周方向，外侧标记为W，中间为M，内侧为N。
优选地，顶面部分的轴向试样QD62～QD67位置为中心靠近容器内壁处，其中3×2组的3表示按120°三组均布，2表示每组沿径向分为内外二组；径向试样QD50～QD61位置为容器中心至外围处，其中2×3组的2表示按120°夹角分布的二组，3表示每组中沿轴向分成上中下三组，以容器内壁根部圆角径向为界，位于壳体部分及芯部部分的试样分开标记。
优选地，轴身部分5×3组的3表示按120°三组径向均布，5表示每组有五对轴向块试样H1000。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明技术方案可最大程度的解放超大型机床的需求，并且所采用的工艺不会影响材料本身性能，不会使得最终材料研究结果产生偏差，利用钻、锯、铣等方式相结合的方式，可最大限度的降低试样制取的加工成本。
本发明基于铸造方案软件模拟结果中相对比较容易出现缺陷或性能不足的地方进行区域划分，并对不同区域制取试样，确保球墨铸铁容器内部各个位置、不同方向的材料性能都能够得到分析，使得试验结果更加准确。
同时，本发明制定了一套试样编码规则，由于试样制取的多样性，在实际操作过程中，容易混淆，通过合理的编码规则，可以更加针对性的进行试样的试验。
附图说明
图1为本发明实施例一种大型超厚球墨铸铁容器的结构剖视图；
图2为本发明实施例一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取的分割示意图。
其中：1表示试样H1000,2表示试样H160,3表示试样H100,4表示试样H520,5表示试样TD，6表示试样QS，7表示试样TM，8表示试样QD。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、2所示，本实施例中的一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺，大型超厚球墨铸铁容器，按照浇铸特性及其使用要求，可大致分为三部分对其取样分析。
第一部分为冒口，即顶部370mm厚的部分；
第二部分为顶面，即冒口向下575mm厚的部分；
第三部分为轴身，即直径Φ1565mm至Φ2550mm的外圈壳体部分。
其中：
所有取的试样及位置都是基于铸造方案软件模拟结果中相对比较容易出现缺陷或性能不足的地方。
冒口部分非铸件本体，且在近表面处，只需取几处Φ22mm的轴试样TM即可，轴试样TM的高度为整个冒口高度。
顶面部分取3×2组轴向及2×3组径向的块试样。轴向试样QD62～QD67位置为中心靠近容器内壁处，其中3×2组的3表示按120°三组均布，2表示每组沿径向分为内外二组；径向试样QD50～QD61位置为容器中心至外围处，其中2×3组的2表示按120°夹角分布的二组，3表示每组中沿轴向分成上中下三组，以容器内壁根部圆角径向为界，位于壳体部分及芯部部分的试样分开标记。在容器内壁根部圆角径向范围内，轴向取8组轴试样TD。另取8组长度520mm的径向轴试样H520，按7°间距分布，位于半径R560处。
轴身部分取5×3组长度1000mm的轴向块试样H1000，每组又分内外两部分，位置靠近底面开始，其中5×3组的3表示按120°三组径向均布，5表示每组有五对轴向块试样H1000；另根据浇铸模拟结果易出现缺陷的位置，在轴身部分的径向取两组不同高度长度160mm的块试样H160和长度100mm的轴试样H100，以及轴向取三组不同高度的块试样QS01～QS03。
以上H1000、H160、H100、H520试样作为整体用于性能分析，QD及QS试样后续仍需进一步分割成小试样用于性能分析。
大型超厚球墨铸铁容器试样制取技术，利用钻、锯、铣等方式相结合的工艺，将TM、TD、QD、QS、H1000、H160、H100、H520等试样从大型超厚球墨铸铁容器本体不同位置依次取出。并且建立一套完整的编号规则，用以区分不同位置、不同方向、不同规格的不同试样。
首先TM试样位于大型超厚球墨铸铁容器浇冒口近表面处，非铸铁容器本体，可优先采用套料钻盲孔制取试样工艺取出后，将多余材料车或铣去除。对于铸件本体，其内部试样区域繁多，分如下工序依次制取。
1、套料钻制取TD试样。球墨铸铁容器壁厚较大，若无加长套料钻，可将其分为内外两部分，从两头分头套取，即将其转化为近表面取样方式。TD试样性能分析要求试样长度不小于260mm即可，此工艺不会影响后续试验结果。
2、TD试样取好后，兼顾顶面部分径向QD试样分布要求(即余料范围)以及加工效率因素，在TD试样直径分布位置钻一圈Φ60中心排孔，两两相交，即可将球墨铸铁容器本体分割为芯部与壳体两部分，便于后续取样工作。此处分割工艺通常还有火焰切割或线切割的方式。使用火焰切割将会破坏铸件本身材料性能，使用线切割的方式虽不会产生任何影响，但市面鲜有合适规格的大型设备，且成本昂贵，效率低下。
3、在侧面排孔位置纵向钻三排Φ60通孔，圆周方向按120°均布，将球墨铸铁容器壳体三组H1000试样位置均分为三个扇形部分。
4、分别将以上120°扇形部分锯成90°、30°两部分，其中90°部分用于H1000取样，30°部分用于H160、H100以及QS取样。
5、将90°部分按17°五等分纵向锯开(剔除分割间隙)，并各自从中间纵向锯成两相等部分，即为H1000试样，后续按尺寸铣至要求即可。
6、将芯部从中锯开，均分成两个半圆形。
7、将剩余要取得样，从以上已分割好的各部分的顶面按各自区域划好位置线，使用常规小锯床进一步分割。
8、将各试样铣至要求的尺寸，并按如下规则编码标记：
试样编号由3个字段组成。这3个字段分别是：取样方式、铸件区域、编号。具体如下：ABXX
说明：A表示取样方式，取样方式分2种，套样与取样，其中T代表套样，Q代表取样。
B表示铸件区域，铸件分3个区域，代码分别为冒口M，顶面D，轴身S。
XX表示编号，编号规则如下1)圆方向按逆时针排序，A向(12点钟方向)为01，依次旋转编号，不同圆心可根据实际情况进行编号；2)水平方向，从外侧向里侧进行编号以50开头，即50为最外侧；3)垂直方向，自上往下编号，即最上面为01
另规定垂直方向上为U，中为M，下为D；圆周方向，外侧标记为W，中间为M，内侧为N。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺，按照浇铸特性及其使用要求，可分为三部分对其取样分析：第一部分为冒口，即顶部370mm厚的部分；第二部分为顶面，即冒口向下575mm厚的部分；第三部分为轴身，即直径Φ1565mm至Φ2550mm的外圈壳体部分，其特征在于：所述工艺包括编码标记，将各试样铣至要求的尺寸，并按如下规则编码标记：
每个试样编号的形式为：ABXX；
其中：A表示取样方式，取样方式分2种，套样与取样，其中T代表套样，Q代表取样；
B表示铸件区域，铸件分3个区域，代码分别为冒口M，顶面D，轴身S；
XX表示编号，编号规则如下1）圆方向按逆时针排序，12点钟方向为01，依次旋转编号，不同圆心可根据实际情况进行编号；2）水平方向，从外侧向里侧进行编号以50开头，即50为最外侧；3）垂直方向，自上往下编号，即最上面为01；
另规定垂直方向上为U，中为M，下为D；圆周方向，外侧标记为W，中间为M，内侧为N；所述工艺包括以下步骤：
步骤一、取样区域划分
1）冒口部分取几处Φ22mm的轴试样TM；
2）顶面部分取3×2组轴向及2×3组径向的块试样QD，同时在容器内壁根部圆角径向范围内，轴向取8组轴试样TD，另取8组顶面厚度的径向轴试样H520，按7°间距分布，位于半径R560处；其中3×2组的3表示按120°三组均布，2表示每组沿径向分为内外二组；径向试样QD50~QD61位置为容器中心至外围处，其中2×3组的2表示按120°夹角分布的二组，3表示每组中沿轴向分成上中下三组，以容器内壁根部圆角径向为界，位于壳体部分及芯部部分的试样分开标记；
3）轴身部分从底面向上开始取5×3组一定长度的轴向块试样H1000，另根据浇铸模拟结果易出现缺陷的位置，径向取两组不同高度的块试样H160和轴试样H100，以及轴向取三组不同高度的块试样QS；其中5×3组的3表示按120°三组径向均布，5表示每组有五对轴向块试样H1000；另根据浇铸模拟结果易出现缺陷的位置，在轴身部分的径向取两组不同高度长度160mm的块试样H160和长度100mm的轴试样H100，以及轴向取三组不同高度的块试样QS01~QS03；
步骤二、试样制取
首先TM试样采用套料钻盲孔制取试样工艺取出后，将多余材料车或铣去除，对于铸件本体分如下工序依次制取：
1）套料钻制取TD试样，试样长度不小于260mm；
2）在TD试样直径分布位置钻一圈Φ60中心排孔，两两相交，即可将球墨铸铁容器本体分割为芯部与壳体两部分，便于后续取样工作；
3）在侧面排孔位置纵向钻三排Φ60通孔，圆周方向按120°均布，将球墨铸铁容器壳体三组H1000试样位置均分为三个扇形部分；
4）分别将以上120°扇形部分锯成90°、30°两部分，其中90°部分用于H1000取样，30°部分用于H160、H100以及QS取样；
5）将90°部分按17°五等分纵向锯开，并各自从中间纵向锯成两相等部分，即为H1000试样，后续按尺寸铣至要求即可；
6）将芯部从中锯开，均分成两个半圆形；
7）将剩余要取得样，从以上已分割好的各部分的顶面按各自区域划好位置线，使用常规小锯床进一步分割。
2.根据权利要求1所述的一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺，其特征在于：顶面部分的轴向试样QD62~QD67位置为中心靠近容器内壁处，其中3×2组的3表示按120°三组均布，2表示每组沿径向分为内外二组；径向试样QD50~QD61位置为容器中心至外围处，其中2×3组的2表示按120°夹角分布的二组，3表示每组中沿轴向分成上中下三组，以容器内壁根部圆角径向为界，位于壳体部分及芯部部分的试样分开标记。
3.根据权利要求1所述的一种大型超厚球墨铸铁容器试样制取工艺，其特征在于：轴身部分5×3组的3表示按120°三组径向均布，5表示每组有五对轴向块试样H1000。
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