窺視窗框的機(jī)械加工工藝淺談

楊會(huì)榮

（中核動(dòng)力設(shè)備南京公司，南京 210000）

1 引言

隨著國(guó)家對(duì)清潔能源的需求越來(lái)越高，國(guó)家對(duì)核電的需求越來(lái)越多，對(duì)于國(guó)內(nèi)的核電三代和四代的完善和工藝的先進(jìn)性要求，對(duì)其組成的零部件的要求也越來(lái)越高。本文對(duì)核電快堆的窺視窗組件切削加工工藝的研究，解決制造中的難點(diǎn)，對(duì)于提高加工成品質(zhì)量和產(chǎn)品合格率有重要意義，通過(guò)摸索加工過(guò)程形成一套成熟的加工工藝，來(lái)提高加工成品質(zhì)量和產(chǎn)品合格率，對(duì)保證加工質(zhì)量和控制加工進(jìn)度，提高生產(chǎn)效率有重要意義。

2 機(jī)械加工簡(jiǎn)介

機(jī)械加工是一種用加工機(jī)械對(duì)工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過(guò)程，按被加工的工件的溫度狀體，分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，不會(huì)引起工件的化學(xué)或物相變化，稱為冷加工。一般在高于或低于常溫狀態(tài)的加工會(huì)引起工件的化學(xué)或物相變化，稱為熱加工。熱加工常見(jiàn)有熱處理、鍛造、鑄造和焊接。冷加工按加工方式的差別又可分為切削加工和壓力加工。切削加工過(guò)就是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料層切去成為切屑，使工件獲得規(guī)定的幾何形狀、尺寸和表面質(zhì)量的加工方法。通常情況下，窺視窗框的機(jī)械加工是指焊接、熱處理和切削加工。

3 窺視窗加工工藝要求

3.1 基本數(shù)據(jù)

材質(zhì)為不銹鋼，具體尺寸見(jiàn)圖1。

圖1

這種窺視窗組件9件為一套，圖1為尺寸最大的一件，每件的內(nèi)框尺寸比下一件的外框尺寸大0.5mm。其加工要求為每件的平面度+0.1mm，上下兩個(gè)面的平行度為±0.05mm，槽和外端面平行度為±0.05mm，和上下端面垂直度為±0.1°，9件內(nèi)積公差不得大于±0.2mm。

3.2 前期備料

用厚度為50mm的不銹鋼板，高壓水切割設(shè)備進(jìn)行切割下料，下料寬度為40mm，如圖組對(duì)長(zhǎng)度為1130mm，寬度為550mm的方框，長(zhǎng)度公差為±2mm,寬度公差為±2mm，對(duì)角線公差為±4mm.連接部位采用雙面坡口，沒(méi)有鈍邊，全焊透結(jié)構(gòu)。坡口采用機(jī)械加工方式成型。采用氬弧焊打底，電焊填充方式進(jìn)行焊接。焊接前用無(wú)水丙酮清理焊接坡口兩側(cè)15mm范圍，并用不銹鋼鋼絲刷打磨出金屬原色，組對(duì)時(shí)留2mm間隙，先進(jìn)行定位焊接，定位焊接的工藝和打底焊接的參數(shù)是一樣，每個(gè)斷口需焊兩個(gè)定位焊，定位焊長(zhǎng)度為5～10mm,定位焊結(jié)束后測(cè)量長(zhǎng)、寬和對(duì)角線尺寸是否符合公差尺寸要求，要考慮焊接收縮量。尺寸檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行打底焊，打底焊每條焊縫要求一次連續(xù)完成。單面打底焊結(jié)束后，對(duì)焊縫表面進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷不允許反復(fù)熔化的方法來(lái)消除缺陷，出現(xiàn)缺陷要用金屬磨頭清除缺陷，然后填充焊絲重新焊接。息弧后焊槍不能立刻離開(kāi)，焊槍的瓷嘴要對(duì)準(zhǔn)息弧的熔池，以延續(xù)惰性氣體保護(hù)，防止焊縫氧化。焊槍的瓷嘴的直徑為8～20mm,焊接過(guò)程中瓷嘴和工件之間的距離為8～12mm,鎢極伸出長(zhǎng)度為5～6mm。在定位焊和打底焊時(shí)為了防止焊縫背面受空氣污染而氧化，因此背面必須采用保護(hù)罩充氣保護(hù)方式。為了防止氧化，保護(hù)氣體一般采用惰性氣體。一般背面保護(hù)氣體的流量要小于或等于焊槍的氣體流量。一面打底結(jié)束后，另一面焊縫表面進(jìn)行檢查，對(duì)有缺陷的位置用金屬磨頭進(jìn)行清除，然后填絲焊接。在修復(fù)的過(guò)程中背面同樣要進(jìn)行惰性氣體保護(hù)。為了減少焊接變形，采用小電流多層焊接。在焊接過(guò)程中，采用正反兩面交替焊接方式。在焊接過(guò)程中發(fā)現(xiàn)變形大的，要進(jìn)行低溫校型，低溫校型的加熱溫度為200℃，校型結(jié)束后等完全冷卻后再進(jìn)行焊接。焊接全部結(jié)束后，焊縫磨平，焊縫進(jìn)行100%UT，按照NB/T47013.2-2015 II合格進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。合格后進(jìn)行消除焊接應(yīng)力熱處理。熱處理工藝為隨爐升溫至1050℃±20℃。升溫速度為每分鐘不大于200℃。溫度升到1050℃保溫40～60min，緩慢冷卻，冷卻速度不大于每小時(shí)150℃，溫度降到200℃時(shí)，打開(kāi)爐門進(jìn)行空氣冷卻。在裝爐的過(guò)程中，要求熱處理爐底部要放置一塊厚度為50mm的鋼板，每個(gè)框設(shè)置12個(gè)支撐點(diǎn).四個(gè)角各為一個(gè)支撐點(diǎn)，其余的位置如圖2所示，支撐板不小于50mm*40mm，厚度不小于10mm，材質(zhì)為不銹鋼。

消應(yīng)力處理結(jié)束后，在油壓機(jī)上進(jìn)行平面整平，保證端面不平度不大于5mm。校平全部結(jié)束后，焊縫進(jìn)行100%UT，按照NB/T47013.2-2015 II合格，進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。檢驗(yàn)合格后，放置在空曠場(chǎng)地上，全部放平，進(jìn)行一個(gè)星期時(shí)效處理。

3.3 加工過(guò)程中的質(zhì)量控制措施

在C1690的CNC上以一個(gè)面四個(gè)角為一個(gè)平面基準(zhǔn)用夾具進(jìn)行固定，并用高度尺對(duì)四個(gè)角進(jìn)行校準(zhǔn)，高度誤差不超過(guò)1mm，對(duì)窺視窗框進(jìn)行粗加工，每次的進(jìn)刀量為0.5mm。轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min，行進(jìn)速度為200mm/分鐘，每次進(jìn)刀加工好一個(gè)端面后必須翻轉(zhuǎn)后加工另一個(gè)端面。翻轉(zhuǎn)后必須重新校正基準(zhǔn)面，還是以一個(gè)面為基準(zhǔn)，用千分尺進(jìn)行校準(zhǔn)，誤差不超過(guò)0.1mm。當(dāng)端面加工余量有3mm時(shí)，槽的寬度2mm加工余量停止加工。把工件放置在空地上，全部放平進(jìn)行一個(gè)星期的時(shí)效處理。

時(shí)效處理結(jié)束后，在C1690的CNC上用厭氧膠固定，對(duì)窺視窗框進(jìn)行精加工，每次的進(jìn)刀量為0.05mm。轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，行進(jìn)速度為300mm/min，每次進(jìn)刀加工好一個(gè)端面后用脫膠劑脫膠，脫膠結(jié)束后，要用手仔細(xì)檢查表面，檢查結(jié)束然后翻轉(zhuǎn)加工另一個(gè)端面。槽的加工工藝與端面相同。在端面留有1mm的加工余量時(shí)，進(jìn)行鉆孔。鉆孔結(jié)束后進(jìn)行三天的時(shí)效處理。

時(shí)效處理結(jié)束后，在C1690的CNC上用厭氧膠固定，對(duì)窺視窗框進(jìn)行精加工，每次的進(jìn)刀量為0.02mm。轉(zhuǎn)速為1600轉(zhuǎn)/min，行進(jìn)速度為300mm/min，兩個(gè)端面最后一次加工的進(jìn)刀量為0.02mm，轉(zhuǎn)速為2200轉(zhuǎn)/min，行進(jìn)速度為0.5mm/min。每次進(jìn)刀加工好一個(gè)端面后用脫膠劑脫膠，然后翻轉(zhuǎn)加工另一個(gè)端面。槽的加工工藝與端面加工相同。

3.4 外觀處理和運(yùn)輸

機(jī)械加工結(jié)束后，用脫膠劑進(jìn)行脫膠處理，處理毛刺。在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中用專門的仿制框架進(jìn)行垂直放置并固定好。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)機(jī)械零件機(jī)械加工基本工藝的分析和典型工藝路線的設(shè)定及典型工裝設(shè)計(jì)和裝夾方式的改變，及時(shí)有效地解決窺視窗框的零件加工難題，保障了窗框的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)技術(shù)要求和生產(chǎn)工期要求，在生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用。