CN112475584B - 一种真空封焊用板坯表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种真空封焊用板坯表面处理方法，包括下述步骤：(1)对板坯表面进行机加工，以去除板坯表面的氧化皮及近表面层缺陷；(2)对机加工后的板坯表面进行研磨，第一次研磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，其余各次的研磨纹路与第一次研磨的纹路平行；(3)对研磨后的板坯表面进行擦拭，相邻两次擦拭的方向垂直；(4)对擦拭后的板坯表面进行除毛；(5)对除毛后的板坯表面进行清洁度检测，若板坯上表面或下表面的清洁度值大于5.0，则重复上述步骤(3)至步骤(4)，若板坯上、下表面的清洁度值均不大于5.0，则清洁度达到预设标准。上述方法能有效去除板坯表面的缺陷、油污、灰尘和刮毛，保证其清洁度满足大型锻件用封焊锭的质量要求。

Description

一种真空封焊用板坯表面处理方法

技术领域

本发明属于封焊技术领域，具体涉及一种真空封焊用板坯表面处理方法。

背景技术

将多层板坯利用真空电子束焊接封焊在一起制成封焊锭，封焊锭再经加热和锻造后，可用于生产大型锻件。封焊锭在锻造时与压机锤砧为面接触，这将导致封焊锭单位面积受力和变形量较小，多层板坯接触界面之间存在局部变形不充分的区域。对局部变形不充分的区域需要再经过加热高温扩散过程，才能达到板坯界面间的彻底愈合。

如果板坯表面的清洁度不高，例如板坯表面上存在较多的表面缺陷、油污、灰尘或刮毛，都极易导致锻件内部的小型缺陷无法通过高温扩散而消除。特别是对耐腐蚀性能和抗疲劳性能要求较高的大型锻件用封焊锭制作，对界面清洁度的要求更高，因为过量的污染物残留在板坯界面间，会成为点蚀源或疲劳裂纹源，严重影响锻件的服役寿命和服役安全性。

通过现有的板坯表面处理方法处理后的板坯，其表面清洁度不高，仅能用于2～3块板坯的封焊，这种封焊板坯的厚度≤900mm，仅能用于轧机轧制厚板等压下变形量特别大的场合，通过特别大的变形量，彻底消除板坯界面间的微小缺陷，获得满足使用要求的轧制厚板。但是现有的板坯表面处理方法无法适用于处理大型锻件所用的封焊锭。

因此，目前需要研发出一种新型的真空封焊用板坯表面处理方法，对现有的板坯表面处理方法进行优化，以避免上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空封焊用板坯表面处理方法，以至少解决或缓解现有技术中的一个或多个技术问题，或至少提供一种有益的选择。本发明实施例提供的一种真空封焊用板坯表面处理方法，通过机加工、研磨、擦拭、除毛、检测等多道工序对封焊用板坯表面进行处理，可彻底去除板坯表面的缺陷、油污、灰尘及刮毛等，保证板坯表面清洁度满足大型锻件用封焊锭的质量要求。

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种真空封焊用板坯表面处理方法，其中，包括下述步骤：

(1)对板坯表面进行机加工，以去除所述板坯表面的氧化皮及近表面层缺陷；

(2)对机加工后的所述板坯表面进行研磨，所述研磨分若干次进行，其中，第一次研磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，其余各次的研磨纹路与所述第一次研磨的研磨纹路平行；

(3)对研磨后的所述板坯表面进行擦拭，所述擦拭分若干次进行，其中，相邻两次擦拭的方向垂直；

(4)对擦拭后的所述板坯表面进行除毛；

(5)对除毛后的所述板坯表面进行清洁度检测，

若板坯上表面或下表面的清洁度值RFU大于5.0，则重复上述步骤(3)至步骤(4)，

若板坯上表面和下表面的清洁度值RFU均不大于5.0，则清洁度达到预设标准。

在一种优选的实施方式中，步骤(1)中所述机加工至少包括铣削，对板坯上表面及下表面的铣削加工量均不小于3.0mm，所述铣削后板坯上表面及下表面的粗糙度均为Ra6.3～Ra12.5。

在一种优选的实施方式中，步骤(2)中所述研磨分两次进行，其中，第一次研磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，第二次研磨的研磨纹路与所述第一次研磨的研磨纹路平行。

在一种优选的实施方式中，步骤(2)中所述第一次研磨的研磨纹路之间重叠量不小于30％。

在一种优选的实施方式中，步骤(2)中所述第二次研磨的研磨纹路之间重叠量不小于50％。

在一种优选的实施方式中，步骤(3)中所述擦拭采用擦拭布及清洗剂进行，其中，所述擦拭布采用不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布；所述清洗剂采用无水乙醇和/或丙酮和/或五金机电专用清洗剂。

在一种优选的实施方式中，步骤(4)中所述除毛采用无纺布和鼓风机进行，其中，所述无纺布采用不含荧光剂和漂白剂的无纺布。

在一种优选的实施方式中，步骤(5)中所述清洁度检测采用型号为SITACleanoSpector的清洁度检测仪。

在一种优选的实施方式中，所述方法还包括下述步骤：

(6)对清洁度达到预设标准的所述板坯表面采用防护布进行覆盖。

在一种优选的实施方式中，步骤(6)中所述防护布采用不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布。

采用了上述技术方案后，本申请所取得的有益效果为：

本发明实施例示例的真空封焊用板坯表面处理方法，首先对板坯表面进行机加工，去除板坯表面的氧化皮及近表面层缺陷，严格控制板坯表面研磨前的表面粗糙度；限制研磨纹路与机加工纹路之间及研磨纹路之间的相对方向；量化研磨纹路之间的重叠量；明确多次擦拭之间的相对方向；以及对板坯表面进行除毛、清洁度检测等多道工序对封焊用板坯表面进行处理。通过本发明实施例示例的真空封焊用板坯表面处理方法可获得表面清洁度RFU≤5.0的真空封焊用板坯，能够满足对耐腐蚀性能和抗疲劳性能要求较高的大型锻件用封焊锭制作要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1用以说明本发明一实施例中的真空封焊用板坯表面处理方法的一种流程示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

首先，对本发明所揭示的技术方案的技术构思进行说明。在生产大型锻件的过程中，需要将多层板坯利用真空电子束焊接封焊在一起制成封焊锭，再将封焊锭进行锻造和加热。锻造时由于变形压力分布在整个变形平面上，单位面积受到的变形压力较小，因此锻造后需要再经过加热高温扩散过程，才能消除板坯表面的微小缺陷，使板坯表面彻底结合。若板坯表面清洁度不高，残存着近表面缺陷、油污、灰尘或刮毛等，极易导致锻件内部的小型缺陷无法通过高温扩散消除，将严重阻碍封焊板坯表面的锻造压合。特别是对耐腐蚀性能和抗疲劳性能要求较高的大型锻件用封焊锭制作，对界面清洁度的要求更高，因为过量的污染物残留在板坯界面间，会成为点蚀源或疲劳裂纹源，严重影响锻件的服役寿命和服役安全性。现有的板坯表面处理方法无法适用于处理大型锻件所用的封焊锭。

考虑到现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种新型的真空封焊用板坯表面处理方法。下面结合说明书附图，对本发明进行说明。

具体采取的方案是：

图1用以说明真空封焊用板坯表面处理方法一种实施方式的流程示意图。如图1所示，本实施例提供了一种真空封焊用板坯表面处理方法，其中，包括下述步骤：

(1)对板坯表面进行机加工，以去除板坯表面的氧化皮及近表面层缺陷；

(2)对机加工后的板坯表面进行研磨，研磨分若干次进行，其中，第一次研磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，其余各次的研磨纹路与第一次研磨的研磨纹路平行；

(3)对研磨后的板坯表面进行擦拭，擦拭分若干次进行，其中，相邻两次擦拭的方向垂直；

(4)对擦拭后的板坯表面进行除毛；

(5)对除毛后的板坯表面进行清洁度检测，

若板坯上表面或下表面的清洁度值RFU大于5.0，则重复上述步骤(3)至步骤(4)，

若板坯上表面和下表面的清洁度值RFU均不大于5.0，则清洁度达到预设标准。

本实施例示例的真空封焊用板坯表面处理方法，通过以下措施有效地去除了板坯上、下表面的近表面层缺陷及油污、灰尘、刮毛等问题，使板坯上、下表面的清洁度达到预设标准，使处理后的板坯能够满足多层板坯封焊的要求。

首先，步骤(1)对板坯表面进行机加工，以去除板坯表面的氧化皮及近表面层缺陷。

在本实施例中，步骤(1)中机加工至少包括铣削。对板坯上表面及下表面的铣削加工量均不小于3.0mm，铣削后板坯上表面及下表面的粗糙度达到Ra6.3～Ra12.5。

对板坯进行机加工的主要目的是去除板坯表面的氧化皮及近表面层缺陷。通过铣削去除连板坯(铸坯)表面的氧化铁皮，露出板坯的新鲜金属层，多层板坯封焊形成的封焊锭上、下板坯的表面都是新鲜金属层是保证锻造压合的必须措施。现有技术生产的板坯近表面5mm范围内常存在很多夹杂、气孔和裂纹等缺陷，因此如果铣削加工量不足，这些近表面缺陷就会残留在板坯表面上，成为藏污纳垢的污染源，严重影响封焊锭的锻造压合和高温扩散效果。

本实施例示例的板坯表面处理方法经过反复试验对比，将板坯上、下表面的铣削加工量控制在不小于3.0mm是保证尽可能去除板坯近表面缺陷的关键措施。另外铣削后的板坯上、下表面的粗糙度控制在Ra6.3～Ra12.5最佳，只有将粗糙度控制在此范围内，才能保证后续研磨处理的效果和效率。

步骤(2)对机加工后的板坯表面进行研磨，研磨分若干次进行，其中，第一次研磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，其余各次的研磨纹路与第一次研磨的研磨纹路平行。

在本实施例中，步骤(2)中研磨分两次进行，其中，第一次研磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，第二次研磨的研磨纹路与第一次研磨的研磨纹路平行。第一次研磨的研磨纹路之间重叠量不小于30％。第二次研磨的研磨纹路之间重叠量不小于50％。

研磨分粗磨和精磨两次进行。粗磨时，研磨的纹路方向与机加工的纹路方向垂直，研磨纹路之间重叠量不小于30％，粗磨可以确保板坯表面不会有机加工的刀痕残留。另外，在机加工时油污会沾染在板坯表面，粗磨可以有效地去除板坯表面的油污。精磨时，研磨纹路与粗磨纹路平行，研磨纹路之间重叠量不小于50％。精磨时研磨纹路方向及重叠量的设定，可以保证精磨后板坯表面纹路方向相互接近于平行，有利于后期擦拭时，彻底去除板坯表面的灰尘，并减少刮毛。

步骤(3)对研磨后的板坯表面进行擦拭，擦拭分若干次进行，其中，相邻两次擦拭的方向垂直。相邻两次擦拭的方向垂直有利于防止板坯表面存在未擦拭到的死角。

在本实施例中，步骤(3)中的擦拭采用擦拭布及清洗剂进行。其中，擦拭布优选地采用不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布。纯棉帆布具有吸尘、不易刮毛等特点，且不含漂白剂和荧光剂，这样不会对清洁度检测造成干扰。精磨后的板坯表面局部会存在小毛刺，在使用擦拭布擦拭过程中，会产生刮毛现象，因此采用不易刮毛的纯棉帆布进行板坯表面的擦拭。

清洗剂优选地采用无水乙醇和/或丙酮和/或五金机电专用清洗剂。选用无水乙醇和/或丙酮和/或五金机电专用清洗剂等易挥发、低水分残留的清洗剂，与帆布配合进行擦拭作业。选用易挥发、低水分残留的清洗剂有利于对板坯表面灰尘进行快速、彻底地清除，并确保擦拭后的板坯表面不易生锈。

步骤(4)对擦拭后的板坯表面进行除毛。在本实施例中，步骤(4)中的除毛采用无纺布和鼓风机进行。其中，无纺布优选地采用不含荧光剂和漂白剂的无纺布。

精磨后的板坯表面局部会存在小毛刺，在使用擦拭布进行擦拭的过程中，会产生刮毛现象，刮毛部位有可能在封焊锭锻造后成为锻件的内部缺陷，导致锻件的耐腐蚀性能及抗疲劳性能恶化，因此除毛操作非常重要。在除毛操作时，优选不含荧光剂和漂白剂的无纺布，并配合鼓风机对板坯表面进行分区域的局部吹扫，直至整个坯料表面吹扫完成。除毛处理可以使板坯表面的刮毛基本被处理干净。

步骤(5)对除毛后的板坯表面进行清洁度检测，若板坯上表面或下表面的清洁度值RFU大于5.0，则重复上述步骤(3)至步骤(4)，若板坯上表面和下表面的清洁度值RFU均不大于5.0，则清洁度达到预设标准。在本实施例中，步骤(4)中的清洁度检测采用型号为SITACleanoSpector的清洁度检测仪。

板坯表面经上述步骤处理后，使用型号为SITA CleanoSpector的清洁度检测仪对板坯表面的清洁度进行检测。在该仪器的RFU模式下检测板坯表面的清洁度，板坯上、下表面的清洁度值RFU≤5.0，则板坯表面的清洁度达到预设标准，板坯能够满足对耐腐蚀性能和抗疲劳性能要求较高的大型锻件用封焊锭制作要求。

在本实施例中，真空封焊用板坯表面处理方法还包括下述步骤：(6)对清洁度达到预设标准的板坯表面采用防护布进行覆盖。其中，防护布优选地采用不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布。

本实施例示例的真空封焊用板坯表面处理方法，通过对板坯表面进行机加工，去除氧化皮、近表面层缺陷，控制表面粗糙度；限制研磨纹路的方向、量化研磨纹路之间的重叠量；控制擦拭方向；进行除毛、清洁度检测等操作，对封焊用板坯表面进行处理。通过本实施例示例的真空封焊用板坯表面处理方法可获得表面清洁度RFU≤5.0的真空封焊用板坯，使其能够满足对耐腐蚀性能和抗疲劳性能要求较高的大型锻件用封焊锭制作要求。

为了便于对本发明实施例的理解，下面对本发明实施例示例的真空封焊用板坯表面处理方法做进一步的描述：

实施方式1

封焊板坯采用的材质为28Mn6。首先，对封焊板坯表面进行铣削，使板坯上、下表面的粗糙度为Ra6.3。然后，对机加工后的板坯表面进行研磨，研磨分粗磨和精磨两次进行，粗磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，粗磨的研磨纹路之间重叠量35％，粗磨后无机加工纹路残留。对粗磨后的板坯表面进行精磨，精磨研磨纹路与粗磨研磨纹路平行，精磨研磨纹路之间重叠量50％。对研磨后的板坯表面，采用擦拭布和无水乙醇(乙醇含量≥99.7％)进行擦拭，擦拭布为不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布。擦拭共进行六次，前后两次擦拭的方向垂直。使用无纺布和鼓风机对擦拭后的板坯表面进行除毛。无纺布不含荧光剂和漂白剂，配合鼓风机对坯料表面进行分区域的局部吹扫，直至整个坯料表面吹扫完成。对除毛后的板坯表面，使用清洁度仪进行清洁度检测。每个表面共检测21个点，其中表面四周检测12个均匀分布的点，表面内部检测9个均匀分布的点。清洁度检测仪型号为SITA CleanoSpector，在该仪器的RFU模式下，板坯上下表面的清洁度值RFU≤4.0。对检测后的板坯表面，使用防护布进行覆盖，等待后续工序使用，防护布材质为不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布。

将通过上述表面处理方法处理后的板坯进行真空电子束封焊，封焊锭的长*宽*高为1980mm*1350mm*3490mm，总重为73.0吨。该封焊锭经锻造、辗环、机加工后可获得外径6240mm，内径5240mm，高度740mm的环形锻件，经后续热处理及机加工获得最终产品，该产品能够满足抗疲劳性能的要求，经超声波探伤、常规力学性能检验及疲劳性能测试，结果显示该锻件满足相应规范要求。

实施方式2

封焊板坯采用的材质为316奥氏体不锈钢。首先，对封焊板坯表面进行铣削，使板坯上、下表面的粗糙度为Ra12.5。然后，对机加工后的板坯表面进行研磨，研磨分粗磨和精磨两次进行，粗磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，粗磨的研磨纹路之间重叠量30％，粗磨后无机加工纹路残留。对粗磨后的板坯表面进行精磨，精磨研磨纹路与粗磨研磨纹路平行，精磨研磨纹路之间重叠量60％。对研磨后的板坯表面，使用擦拭布和无水乙醇(乙醇含量≥99.7％)进行擦拭，擦拭布为不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布。擦拭共进行八次，前后两次擦拭的方向垂直。使用无纺布和鼓风机对擦拭后的板坯表面进行除毛。无纺布不含荧光剂和漂白剂，配合鼓风机对坯料表面进行分区域的局部吹扫，直至整个坯料表面吹扫完成。对除毛后的板坯表面，使用清洁度仪进行清洁度检测。每个表面共检测21个点，其中表面四周检测12个均匀分布的点，表面内部检测9个均匀分布的点。清洁度检测仪型号为SITACleanoSpector，在该仪器的RFU模式下，板坯上下表面的清洁度值RFU≤5.0。对检测后的板坯表面，使用防护布进行覆盖，等待后续工序使用，防护布材质为不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布。

将通过上述表面处理方法处理的板坯进行真空电子束封焊，封焊钢锭的长*宽*高为1530mm*1130mm*2510mm，总重为35.0吨。该封焊钢锭经锻造后可获得外径1865mm，内径1405mm，高度1420mm的筒形锻件，经后续热处理及机加工获得最终产品，该产品能够长期连续地在高温、辐照和腐蚀考验的恶劣工况下服役，经超声波探伤、渗透探伤、系列高温力学性能检验及疲劳性能测试，结果显示该锻件满足相应规范要求。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

Claims (8)

1.一种真空封焊用板坯表面处理方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)对板坯表面进行机加工，以去除所述板坯表面的氧化皮及近表面层缺陷；

(2)对机加工后的所述板坯表面进行研磨，所述研磨分若干次进行，其中，第一次研磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，其余各次的研磨纹路与所述第一次研磨的研磨纹路平行,所述第一次研磨的研磨纹路之间重叠量不小于30％，第二次研磨的研磨纹路之间重叠量不小于50％；

(2)对研磨后的所述板坯表面进行擦拭，所述擦拭分若干次进行，其中，相邻两次擦拭的方向垂直；

(3)对擦拭后的所述板坯表面进行除毛；

(4)对除毛后的所述板坯表面进行清洁度检测，

若板坯上表面或下表面的清洁度值RFU大于5.0，则重复上述步骤(3)至步骤(4)，

若板坯上表面和下表面的清洁度值RFU均不大于5.0，则清洁度达到预设标准。

2.根据权利要求1所述的真空封焊用板坯表面处理方法，其特征在于：

步骤(1)中所述机加工至少包括铣削，对板坯上表面及下表面的铣削加工量均不小于3.0mm，所述铣削后板坯上表面及下表面的粗糙度均为Ra6.3～Ra12.5。

3.根据权利要求1所述的真空封焊用板坯表面处理方法，其特征在于：

步骤(2)中所述研磨分两次进行，其中，第一次研磨的研磨纹路与机加工纹路垂直，第二次研磨的研磨纹路与所述第一次研磨的研磨纹路平行。

4.根据权利要求1所述的真空封焊用板坯表面处理方法，其特征在于：

步骤(3)中所述擦拭采用擦拭布及清洗剂进行，其中，所述擦拭布采用不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布；所述清洗剂采用无水乙醇和/或丙酮和/或五金机电专用清洗剂。

5.根据权利要求1所述的真空封焊用板坯表面处理方法，其特征在于：

步骤(4)中所述除毛采用无纺布和鼓风机进行，其中，所述无纺布采用不含荧光剂和漂白剂的无纺布。

6.根据权利要求1所述的真空封焊用板坯表面处理方法，其特征在于：

步骤(5)中所述清洁度检测采用型号为SITA CleanoSpector的清洁度检测仪。

7.根据权利要求1所述的真空封焊用板坯表面处理方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

(6)对清洁度达到预设标准的所述板坯表面采用防护布进行覆盖。

8.根据权利要求7所述的真空封焊用板坯表面处理方法，其特征在于：

步骤(6)中所述防护布采用不含漂白剂和荧光剂的纯棉帆布。

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