DD285479A7

DD285479A7 - ELECTRODE FOR ELECTRO-RESERVOUS ALL-ROUND EXTRACTION OF STEEL MATERIALS

Info

Publication number: DD285479A7
Application number: DD32072088A
Authority: DD
Inventors: Johannes Neuhaus; Guenter Constabel; Egbert Liskow; Bernd Kasper; Norbert Meyer; Jacob Lembert; Manfred Metz
Original assignee: Ve Kombinat Kernkraftwerke "Bruno Leuschner",Dd
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1990-12-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrode zur elektroerosiven Ganzprobengewinnung aus Stahlwerkstoffen, vorzugsweise aus in Revision befindlichen Anlagenkomponenten, an denen es moeglich ist, werkstofftechnische Untersuchungen zum direkten Nachweis des Effektes der thermischen Ausheilung sowie des Sproedbruchverhaltens von Reaktordruckgefaeszen labormaeszig durchzufuehren. Der Aufbau der Elektrode ist in seiner Grundform durch einen Halbhohlzylinder mit ausgearbeiteter Elektrodenzunge, vorgegebenen Elektrodenkantenradien und Radien fuer die Elektrodenaufnahmeringe gekennzeichnet. Weiterhin ist zur Gewaehrleistung eines Freischnittes beim Erodieren die Elektrode exzentrisch gearbeitet, so dasz die Elektrodenzunge eine Dicke von etwa 1,5 mm aufweist und bis zum Elektrodenende kontinuierlich auf eine Dicke von etwa 1,0 mm abnimmt. Fig. 1{Kernreaktor; Thermische Ausheilung; Elektroerosion; Werkstoffuntersuchung; Probeentnahmevorrichtung; Elektrode; Ganzprobengewinnung; Reparaturarbeiten}The invention relates to an electrode for all-electric discharge machining of steel materials, preferably from in-line system components at which it is possible to carry out material-technical investigations for the direct detection of the effect of thermal annealing and the Sproedbruchverhaltens of Reaktorruckgefaeszen labormaeszig. The structure of the electrode is characterized in its basic form by a semi-hollow cylinder with elaborated electrode tongue, predetermined electrode edge radii and radii for the electrode receiving rings. Furthermore, to ensure a free cut when eroding the electrode is eccentric, so that the electrode tongue has a thickness of about 1.5 mm and continuously decreases to the end of the electrode to a thickness of about 1.0 mm. Fig. 1 {nuclear reactor; Thermal healing; Electrical discharge; Materials testing; Sampling device; Electrode; Full sample collection; Repair}

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Elektrode zur elektroerosiven Ganzprobengewinnung aus Stahlwerkstoffen bei Reparaturarbeiten, insbesondere beim thermischen Ausheilen von Reaktordruckgefäßen.The invention relates to an electrode for electroerosion sampling of steel materials in repair work, especially in the thermal annealing of reactor pressure vessels.

Characteristic of the known technical solutions

Aus der Fachliteratur sind eine Vielzahl von Elektroden zur elektrochemischen, elektroerosiven und mechanischen Zerkleinerung bi\v. Durchbohrung von metallenen Werkstücken bekannt. In der DE-OS 3419502 wird eine Elektrode zum elektrochemischen Durchbohren von metallenen Werkstücken beschrieben. Hauptanliegen der Erfindung ist es, eine Elektrode zu entwickeln, die verhindert, daß sich in der Endphase des Durchbohrens vor der Stirnseite der Elektrode eine dünne Membrane bildet, die durch den den Arbeitsspalt durchströmenden Querschnitt zu Schwingungen angeregt wird. Weiterhin ist aus der DE-OS 3222586 ein Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung und Einrichtung zu dessen Durchführung bekannt. Das in dieser Patentschrift vorgeschlagene Verfahren und die zugehörige Einrichtung betreffen die elektroerosive Bearbeitung formgebender Flächen von Stempeln und Matrizen für Trennschnitte. Nachteilig an den beschriebenen Erfindungen ist, daß sie sich nicht zur Ganzprobengewinnung aus Stahlworkstoffen eignen.From the literature are a variety of electrodes for electrochemical, electrical and mechanical erosion bi \ v. Through drilling of metal workpieces known. In DE-OS 3419502 an electrode for electrochemical drilling of metal workpieces is described. The main object of the invention is to develop an electrode which prevents the formation of a thin membrane in the final phase of piercing in front of the end face of the electrode, which is excited to vibrate by the cross-section through which the working gap passes. Furthermore, from DE-OS 3222586 a method for the production of tool electrodes for electrical discharge machining and device for its implementation known. The method and associated apparatus proposed in this patent relate to the electrical discharge machining of forming surfaces of punches and dies for parting cuts. A disadvantage of the described inventions is that they are not suitable for the whole-sample extraction from steelwork materials.

Des weiteren ist es aus dem Stand der Technik bekannt, daß als Elektrodenwerkstoff Kupfer verwendot werden kannFurthermore, it is known from the prior art that copper can be used as the electrode material

(K. H. Eckhard: Elektroerosive Metallbearbeitung, H. 39 der Schriftenreihe Feinbearbeitung, Deutsche Verlagsanstalt Stuttgart(K.H. Eckhard: Electroerosive metalworking, H. 39 of the series Feinbearbeitung, Deutsche Verlagsanstalt Stuttgart

Die konstruktive Gestaltung der Elektrode in ihrer Grundform als Hohlzylinder bzw. Teilhohlzylinder ist in der US-PS 2902584 beschrieben. Diese Patentschrift betrifft ein Verfahren zum Herauslösen von Materialien durch Elektroerosion. Durch die Elektrode, die als kreisförmiger Körper aus Blech mit geschlossenen Seitenkanten, also als Teilhohlzylinder, aufgebaut ist, werden halbkreisförmige Vertiefungen in das Werkstück geschnitten.The structural design of the electrode in its basic form as a hollow cylinder or partial hollow cylinder is described in US-PS 2902584. This patent relates to a method of dissolving materials by electroerosion. By the electrode, which is constructed as a circular body made of sheet metal with closed side edges, ie as a partial hollow cylinder, semi-circular depressions are cut into the workpiece.

Weiterhin ist aus der DE-PS 976565 ein Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung von Metallen bekannt, wobei die dabei verwendeten Elektroden als dünne Bleche ausgebildet sind. Zum Herstellen der muldenförmigen Ausnehmungen sind zwei kreiszylinderschalenförmige, als dünne Bleche ausgebildete Elektroden in der Art eines Baggergreifers um einen gemeinsamen Drehpunkt auf einer kreisbogenförmigen Bahn gegeneinander beweglich angeordnet.Furthermore, from DE-PS 976565 a method for the electrical discharge machining of metals is known, wherein the electrodes used are formed as thin sheets. For producing the trough-shaped recesses two circular cylindrical shell-shaped, designed as thin sheets electrodes are arranged in the manner of an excavator gripper about a common pivot point on a circular arc-shaped path against each other movable.

Die beschriebenen technischen Lösungen beschreiben somit einerseits den konstruktiven Grundaufbau der Elektroden und andererseits geben sie Auskunft über den Elektrodenwerkstoff. Zur Ganzprcbenentnahme aus einem in Revision befindlichem Reaktordruckgefäß eines Kernkraftwerkes sind die Elektroden aus dem bekannten Stand der Technik nicht geeignet, da diese keine 100%ige Garantie der erfolgreichen Entnahme der Ganzproben fernbedient über eine Entfernung von 8 bis 10m ermöglichen. Weiterhin können durch die im Stand der Technik bekannten Elektroden nachfolgend aufgeführte Bedingungen bei der Entnahme von Ganzproben aus Reaktordruckgefäßen nicht erfüllt werden:The described technical solutions thus describe, on the one hand, the constructive basic structure of the electrodes and, on the other hand, provide information about the electrode material. For Ganzprcbenentnahme from an in-process reactor pressure vessel under review of a nuclear power plant, the electrodes of the prior art are not suitable because they do not provide 100% guarantee the successful removal of whole samples remotely over a distance of 8 to 10m. Furthermore, the following conditions can not be fulfilled by the electrodes known from the prior art when withdrawing whole samples from reactor pressure vessels:

- Gewährleistung der Mindestmaße der Ganzproben zur nachfolgenden Durchführung der werkstofftechnischen Untersuchungen an diesen.- Ensuring the minimum dimensions of the whole samples for the subsequent performance of the material tests on these.

- Garantie, daß durch die Probenentnahme das Grundmetall und das Probenmaterial in ihren Werkstoffeigenschaften nicht verändert werden.- Guarantee that the basic metal and the sample material are not changed in their material properties by the sampling.

- Beherrschung der langen Erodierzeiten (15 bis 30 Stunden pro Ganzprobe), die sich aus dem im Reaktordruckgefäß vorhandenen Elektrolyt Deionat (sehr schlechte Leitfähigkeit) ergeben.- Mastering of the long erosion times (15 to 30 hours per whole sample), which result from the electrolyte deionized (very poor conductivity) present in the reactor pressure vessel.

- 100%ige Garantie, daß durch die Ganzprobenentnahme keine Beeinträchtigung der nuklearen Sicherheit des Reaktordruckgefäßes entsteht (z. B. größere Wanddickenschwächung als zugelassen).- 100% guarantee that whole-sample removal will not compromise the nuclear safety of the reactor pressure vessel (eg greater wall thickness weakening than allowed).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Elektrode zur elektroerosiven Ganzprobengewinnung aus Stahlwerkstoffen, an denen es möglich ist, Werkstoffuntersuchungen labormäßig durchzuführen.The object of the invention is to provide an electrode for all-electric discharge machining from steel materials, at which it is possible to perform material investigations laboratory.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Elektrode zu schaffen, mit der es möglich ist, über eine entsprechende Entnahmevorrichtung Ganzproben elektroerosiv aus Stahlwerkstoffen, vorzugsweise aus in Revision befindlichen Anlagenkomponenten, zu gewinnen, an deren nachfolgend werkstofftechnische Untersuchungen unter LaborbedingungenThe invention is based on the technical object of providing an electrode with which it is possible, via a corresponding sampling device, to obtain whole samples electroerosively from steel materials, preferably from plant components which are under revision, on whose subsequent material-technical investigations under laboratory conditions

realisiert werden können. Diese Aufgebe wird mit einer Elektrode gelöst, die in ihrer Grundform aus einem Halbhohlzylinder aus Kupfer mit entsprechenden Seitenwänden besteht. Erfindunpsgemäß weisen die Seitenwände des Halbhohlzylinders gerundete Elektronenkanten &uf. Der Innen- und Außenradius des Halbhohlzylindert sind derart versetzt, daß in Richtung der Vorderkante der Elektrode die Wandstärke des Halbhohlzylinders kontinuierlich zunimmt und in eine Zunge ohne gerundete Kanten und Seitenwände ausläuft, wobei die Zunge an ihrer Vorderseite angeschrägt ist und an der beginnenden Erodierstulle ein Erodierplateau aufweist.can be realized. This charge is achieved with an electrode which consists in its basic form of a semi-hollow cylinder made of copper with corresponding side walls. According to the invention, the side walls of the semi-hollow cylinder have rounded electron edges. The inner and outer radius of the Halbhohlzylindert are offset such that in the direction of the front edge of the electrode, the wall thickness of the half-cylinder increases continuously and terminates in a tongue without rounded edges and side walls, the tongue is chamfered at its front and at the beginning Erodierstulle an Erodierplateau having.

Ausführungebeispiel The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. Show it

Fig. 1: die Seitenansicht der Elektrode zur elektroerosiven Ganzprobengewinnung Fig. 2: die geschnittene Vorderansicht d';r Elektrode und Fig.3: die Draufsicht der Elektrode.Fig. 1: the side view of the electrode for the electroerosion full recovery Fig. 2: the sectional front view d '; r electrode and Figure 3: the top view of the electrode.

Für den direkten Nachweis des Effektes einer thermischen Ausheilung sowie der Sprödbruchsicherheit von Reaktordruckgefäßen Ist nach dem gegenwärtigen Stand der Technik eine Ganzprobengewinnung aus der durch Neutronenversprödung am meisten belasteten Zone des Reaktordruckgefäßes für die Auswertung unter Laborbedingungen unbedingt notwendig. Die Probengewinnung wird mittels einer speziollen Probeentnahmevorrichtung, in der die erfindungsgemäß entwickelte Elektrode über Eloktrodenaufnahmeringe, Isolierbuchsen auf einer Elektrodenachse im Elektrodenlager positioniert wird, realisiert. Dazu wird erfindungsgemäß die Elektrode 1 in ihrer Grundform als Halbhohlzylinder, mit einem Radius von vorzugsweise 25mm, aus Kupferblech bzw. Kupfervollmaterial, mit einem Mindestkupferantail von 99,9%, gefertigt. Zur Vermeidung von Nacharbeiten der Erodierflächen im Reaktordruckgefäß wird bei der Herstellung der Elektrode 1 im Halbhohlzylinder ein Elektrodenkanter radius 4 von mindestens 5mm aber vorzugsweise von 10mm gewährleistet. Weiterhin werden die Stirnseiten der Elektrode 1 so gearbeitet, daß ein Radius für die Elektrodenaufnahmeringo 3 von ca. 15mm entsteht. Für das Erodieren im Stillstandswasserregime eines Reaktors ist es notwendig, die Grundform des Halbhohlzylinders dar Elektrode 1 durch Abarbeitung der Elektrodenkantenradien 4 so zu verändern, daß an der Vorderseite der Elektrode 1 eine Eiektrodenzunge 2 von mindestens 2 mm, aber maximal 10mm angeschrägt bzw. so gearbeitet wird, daß beim Erodieren der Ganzproben in der Endphase keine Membrane entsteht, die im ungünstigsten Fall den Erodiervorgang abbricht. Zur Gewährleistung eines entsprechenden Freischnittes beim Erodieren weist die Elektrode 1 an der Vorderseite der Elektrodenzunge 2 eino Dicke von etwa 1,5mm auf, und diese nimmt kontinuierlich bis zum Elektrodenende 5 bis auf eine Dicke von etwa 1,0 mm ab.For the direct detection of the effect of a thermal annealing and the brittle fracture safety of reactor pressure vessels is in the current state of the art a whole sample extraction from the neutron embrittlement most loaded zone of the reactor pressure vessel for the evaluation under laboratory conditions absolutely necessary. The sample extraction is realized by means of a special sampling device, in which the electrode developed according to the invention is positioned via electrode-receiving rings, insulating bushes on an electrode axis in the electrode bearing. For this purpose, according to the invention, the electrode 1 in its basic form as a semi-hollow cylinder, with a radius of preferably 25mm, made of copper sheet or copper full material, with a minimum copper content of 99.9%. To avoid reworking of the eroding surfaces in the reactor pressure vessel, an electrode edge radius 4 of at least 5 mm but preferably of 10 mm is ensured in the production of the electrode 1 in the semi-hollow cylinder. Furthermore, the end faces of the electrode 1 are worked so that a radius for the Elektrodenaufnahmeringo 3 of about 15mm is formed. For the erosion in the standstill water regime of a reactor, it is necessary to change the basic shape of the half-hollow cylinder electrode 1 by processing the electrode edge radii 4 so that at the front of the electrode 1 an electrode tip 2 of at least 2 mm, but not more than 10mm tapered or worked is that when eroding the whole samples in the final phase no membrane is formed, which breaks off the erosion process in the worst case. To ensure a corresponding free cut during erosion, the electrode 1 at the front of the electrode tongue 2 eino thickness of about 1.5 mm, and this decreases continuously to the electrode end 5 to a thickness of about 1.0 mm from.

Claims

Electro-erosive all-specimen electrode of steel materials / in its basic form consists of a half-hollow cylinder made of copper with side walls, characterized in that the side walls of the half-hollow cylinder have rounded electrode edges and inner and outer radius of the half-hollow cylinder are offset such that in the direction of the leading edge of the electrode Wall thickness of the half-hollow cylinder continuously stops and runs into a tongue without rounded edges, which is bevelled at its front.

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