CN113857600B - 一种核电用燃料组件过滤板的慢走丝加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电用燃料组件过滤板的慢走丝加工方法，其包括如下步骤：将待加工的工件固定，对工件进行慢走丝穿孔加工；加工时，每开通一个孔后，即对该孔进行精修。本发明还公开了一种应用于上述加工方法的慢走丝工装夹具。本发明采用慢走丝加工，并对加工方式进行了改进，加工精度可达0.002mm～0.005mm，切割丝的直径可做到0.015mm，可满足过滤板的尖角加工要求，加工后尺寸精度、表面光洁度及平面度等均满足设计要求。本发明对夹具工装进行了改进，仅对工件进行加工，工装不会被破坏，可反复使用，可实现5～6件叠加加工，大大提高了加工效率，改进后的加工效率提高了2～3倍。

Description

一种核电用燃料组件过滤板的慢走丝加工方法

技术领域

本发明属于薄壁群孔件加工技术领域，具体涉及一种核电用燃料组件过滤板的慢走丝加工方法。

背景技术

过滤板为核燃料组件的重要组成部分，属于关键零部件，在整个组件中起到过滤和阻挡水中异物，减少异物夹在核燃料组件中造成燃料棒被异物磨蚀破损的作用。

核电用过滤板材料为Inconel718，其为壁厚为2mm的薄壁群孔件，需在规格为205×205mm的板材上加工1300个异形孔，孔与孔之间的间距仅为0.5mm，孔的位置度、垂直度均有严格要求，加工后的平面度要求0.1mm，且加工表面要求无裂纹和明显损伤，加工难度较大。

过滤板原设计壁厚为0.5mm，采用蚀刻的方式成形，优化设计后，将其壁厚设计为2mm，壁厚增加后，通过蚀刻方式，加工后出现“喇叭”口的现象，垂直度无法满足设计要求，已无法实现其成形。因产品存在大量尖角，采用传统机械加工的方式难以实现，且加工后容易产生变形。

目前，国内外均无该产品的成功加工经验。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种核电用燃料组件过滤板的慢走丝加工方法。

具体技术方案如下：

本发明的目的之一是提供一种核电用燃料组件过滤板的慢走丝加工方法，其包括如下步骤：

将待加工的工件固定，对工件进行慢走丝穿孔加工；加工时，每开通一个孔后，即对该孔进行精修(割一修二)，直至加工完成。将加工完成的工件按照所需尺寸切割，获得核电用燃料组件过滤板。

如背景技术所述，原有的蚀刻方法无法实现壁厚2mm的工件的成形。因此，本发明尝试使用慢走丝加工方法对过滤板工件进行群孔加工。在研发中发现，如果按照常规的慢走丝方法，即先将所有的孔进行粗加工，然后进行精加工，则加工后的表面光洁度、尺寸精度及平面度均不理想。出现上述问题的原因是慢走丝加工需要在有压力的冲流下进行，在液体压力的作用下，加工过程中工件处于水流冲击状态，因此在精加工修刀过程中会增加局部过切的风险，从而影响加工的稳定性，进而影响了光洁度；并且，金属板在一次性开孔时，内应力集中释放，导致出现变形，从而影响了产品的平整度。

本发明采取每开通一个孔，即对其进行精修，然后再继续开孔，再精修…，依次类推的方式，一方面，可使同一个孔的粗加工与精修在相对同一条件下进行，削弱液体压力造成的冲击对工艺的干扰，提高工艺稳定性，从而保证了过滤板的光洁度；另一方面，每开通一个孔后，对该孔进行精修，可使产生的内应力逐步释放，从而给工件一个变形恢复的时间，有利于改善过滤板的平整度。

进一步，选择直径为0.1～0.25mm的铜丝进行慢走丝穿孔加工。

进一步，在进行慢走丝穿孔加工之前，将待加工的工件与工装固定成一个整体，再将其固定于工作台上。

再进一步，所述的工装包括置于工件下端的下背板与覆盖于工件上端的上背板；通过定位销及螺栓将上、下背板与工件固定为一体；在进行慢走丝穿孔加工前，将装配后的工件及工装整体进行数控精密打孔。

进一步，所述的工件的厚度为2±0.1mm。

进一步，所述的工件的材质为Inconel718。

进一步，对工件进行多件叠加整体加工。

本发明的目的之二是提供一种慢走丝工装夹具，可用作上述方法中使用的夹持工件用的工装。

所述的慢走丝工装夹具其包括上背板、下背板以及固定装置；

所述的固定装置用于将上、下背板与工件固定为一体；

上、下背板上均开设有数组切割线，所述的切割线工件的待切割位置，相邻的切割线之间保留有未切割部。

进一步，所述的切割线为四组，分设于相应于工件的待切割位置的四角。当作为本发明中过滤板使用的工装时，由于过滤板为矩形(正方形)，切割线位于待切割相应于工件的待切割位置的四角，即相应于过滤板的每一条边均保留一段未切割部，使背板中间的部分不与背板分离。

进一步，上、下背板上均开设有相应于慢走丝工件的孔。

进一步，所述的固定装置为定位销。

进一步，所述的慢走丝工装夹具的材质为不锈钢。

针对慢走丝加工效率低的特点，同时考虑到防污染要求，用不锈钢材料设计工装，采用多件叠加的方式整体加工。前期使用的过滤板夹具工装也包括上背板与下背板，使用时将2～3件工件夹持在上、下背板中间，整体固定在工作台上，整体进行慢走丝加工。当慢走丝开孔完成，将工件与工装整体切割，切割线如图3所示。如此，当下一次操作时，由于工装已经被破坏了，需要配备一套新的工装，无法重复使用，且加工周期较长。

针对上述工装的缺陷，对其进行的改进，获得了本发明的工装夹具。本发明的过滤板工装夹具使用及制备方法如下：当以第一次使用时，将工件夹持在未经切割的上、下背板中间，用定位销进行定位，使工装与工件装配成一个整体；按照过滤板的开孔要求，将装配后的工件与工装整体进行数控精密打孔；然后，将工装及工件固定在工作台上，按照精密打孔位置进行自动穿孔，对工件进行慢走丝加工。当加工完成时，按照过滤板的形状仅切割工装及工件的四个角，每一条边保留一段未切割部，加工余料与工件未分离，切割线如图6所示。将工件取下后，沿着切割线将工件加工余料切除，得到过滤板。当再次使用时，将第一次使用过的工装与新的工件装配，仅对工件进行精密打孔，并固定于工作台，以工装上的孔为模板，对工件进行慢走丝加工。加工完成后，沿工装切割线对工件进行切割，然后将工件从工装中取出，再将工件切割完成，得到过滤板。

与现有的工装夹具相比，本发明的工装夹具仅对工件进行加工，工装不参与加工，不会被破坏，可反复使用，可实现5～6件叠加加工，大大提高了加工效率，改进后加工效率可提高2～3倍。

本发明的有益效果如下：

(1)采用慢走丝加工，并对加工方式进行了改进，加工精度可达0.002mm～0.005mm，切割丝的直径可做到0.015mm，可满足过滤板的尖角加工要求，加工后尺寸精度、表面光洁度及平面度等均满足设计要求。

(2)本发明对夹具工装进行了改进，仅对工件进行加工，工装不会被破坏，可反复使用，可实现5～6件叠加加工，大大提高了加工效率，改进后的加工效率提高了2～3倍。

附图说明

图1为现有技术中慢走丝工装夹具的主视图；

图2为现有技术中慢走丝工装夹具的加工前装配俯视图；

图3为现有技术中慢走丝工装夹具的加工后俯视图；

图4为本发明慢走丝工装夹具的主视图；

图5为本发明慢走丝工装夹具的加工前装配俯视图；

图6为本发明慢走丝工装夹具的加工后俯视图；

图7为本发明实施例1获得的核电用燃料组件过滤板的照片；

图8为常规工艺对比例1获得的核电用燃料组件过滤板的照片；

图中：1、上背板；1-1、切割线；2、下背板；3、定位销；4、工件；5、螺栓。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种核电用燃料组件过滤板的慢走丝加工方法，包括如下步骤：

(1)如图4～6所示，准备工装夹具，包括上背板1和下背板2，将待加工的工件4夹紧与上背板1和下背板2之间，使用定位销3进行定位，使工装与工件4装配成一个整体。其中，工件的厚度为2mm，材质为Inconel718。

(2)按照过滤板开孔需求，将装配后的工件及工装整体进行数控精密打孔。

(3)将工装及工件用螺栓5固定在工作台上。

(4)对工件进行慢走丝自动穿孔加工：调整冲流压力，选择直径为0.25mm的铜丝，调整机头与工件的距离，采取割一修二的方式，按加工路线设定程序，每开通一个孔后，即对该孔进行精修。

(5)慢走丝穿孔结束后，如图6所示，按照切割线1-1对工装夹具与其中的工件进行切割，按照过滤板的形状仅切割工装及工件的四个角，每一条边保留一段未切割部。

(6)将工件从工装夹具内取出，将工件切割完成，得到过滤板；将工装夹具回收，用于下一次工件加工。

获得的过滤板如图7所示。

获得的工装夹具包括上背板1和下背板2，还包括用于将上背板1、下背板2以及夹持在上背板1与下背板2之间的工件4固定为一体的定位销3；上背板1、下背板2上均开设切割线，所述的切割线1-1为四组，分别设于相应于工件4的待切割位置的四角，相邻的切割线之间保留有未切割部；所述的上背板1与下背板2上开设有相应于过滤板工件的孔。

对比例1

加工核电用燃料组件过滤板，参照实施例1的方法，与实施例1的区别在于，步骤(4)中，对工件进行慢走丝自动穿孔加工时，先将所有的孔开通，然后逐一进行精修；

其余技术特征与实施例1相同。

获得的过滤板如图8所示。

对比例2

核电用燃料组件过滤板用夹具工装，如图1～3所示，包括上背板1和下背板2，所述的上背板1上部开设有与过滤板对应的切割线1-1，将过滤板与上背板1的中间部分完全切割下来。

测试

实施例1与对比例1各加工5个过滤板，将实施例1与对比例1的测试数据进行对比：图纸中筋板厚度要求0.5±0.05mm，实施例1实测值为0.498～0.499mm，尺寸精度控制精准，且表面光洁度好，无接刀痕；对比例1实测值为0.496～0.499mm，有一处出现过切，尺寸为0.129mm，且表面光洁度不好，有明显接刀痕。对比数据如表1所示。

表1

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种核电用燃料组件过滤板的慢走丝加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

将待加工的工件与工装固定成一个整体，所述的工装包括置于工件下端的下背板与覆盖于工件上端的上背板；通过定位销及螺栓将上背板、下背板与工件固定为一体；所述的上背板、下背板上均开设有数四组切割线，分设于相应于工件的待切割位置的四角，相邻的切割线之间保留有未切割部；

将装配后的工件及工装整体进行数控精密打孔；

将工装及工件固定在工作台上，按照精密打孔位置进行自动穿孔，对工件进行慢走丝加工：加工时，每开通一个孔后，即对该孔进行精修；

按照过滤板的形状仅切割工装及工件的四个角，每一条边保留一段未切割部，加工余料与工件未分离；

将工件取下后，沿着切割线将工件加工余料切除，得到过滤板。

2.根据权利要求1所述的慢走丝加工方法，其特征在于，选择直径为0.1～0.25mm的铜丝进行慢走丝穿孔加工。

3.根据权利要求1或2所述的慢走丝加工方法，其特征在于，所述的工件的厚度为2±0.1mm。

4.根据权利要求1或2所述的慢走丝加工方法，其特征在于，所述的工件的材质为Inconel718。

5.根据权利要求1所述的慢走丝加工方法，其特征在于，所述的上背板与下背板上均开设有相应于慢走丝工件的孔。

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