不銹鋼熱室殼體窺視窗加工工藝研究

姚婷 馬遠路

摘 要：文章針對三廢后處理及放射源生產用不銹鋼熱室殼體窺視窗部件加工結構特點，從窺視窗的展開放樣、模具設計及壓制成型等三個方面闡述其加工工藝的研究。

關鍵詞：熱室殼體；窺視窗；加工工藝研究

中圖分類號：TL292 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）01-0111-02

Abstract： In the light of the structural characteristics of the components of stainless-steel hot-chamber shell peephole window used for the post-treatment of the three wastes （i.e. waste gas， waste water， and industrial residue） and the production of radioactive sources， this paper expounds the research on the processing technology of the peephole window from three aspects： the unfolding and lofting of the peephole window， the design of the mould and the pressing and shaping.

Keywords： hot-chamber shell； peephole window； processing technology research

1 概述

隨著國家核工程事業(yè)的蓬勃發(fā)展，三廢后處理及放射源生產用不銹鋼熱室殼體設備得到日益廣泛的應用是其中的關鍵設備，近年來我廠先后簽訂完成多個項目的熱室制造，已經成為國內不銹鋼熱室殼體設備供貨業(yè)績最多的承包商。熱室殼體作為三廢后處理及放射源生產外圍用設備，主要防止輻射泄漏和保證操作人員職業(yè)健康安全防護作用；熱室殼體窺視窗組件是整個熱室殼體設備唯一接觸操作人員的組件，其制造加工質量直接關系到泄漏防護和操作人員安全。本文結合熱室殼體的結構特點從窺視窗的制造排版，展開放樣，模具設計及壓制成等方面闡述窺視窗的制造工藝研究。

2 結構特點分析

熱室殼體主體結構為六面長方體結構（具體結構見圖1），窺視窗組件是整個熱室殼體結構最為復雜，制造難度最大的部件，其制造質量直接關系到后續(xù)設備的安裝及整臺設備的安全密封性，這個殼體的制造技術要求如下：

（1）殼體各面垂直度允差為1/m，殼體底部流水傾斜度3：1000。隨著殼體底部面積增加近2倍，流水傾斜度的制造難度也隨之增加；內表面焊縫鏟平拋光至Ra3.2，內表面拋光至Ra0.8；

（2）熱室殼體屬于線箱類設備在整體組裝過程中時禁止出現(xiàn)“十字”交差焊縫現(xiàn)象；

（3）殼體各圓角半徑為R50，各相交面應圓滑過渡，禁止出現(xiàn)褶皺及過大拉傷現(xiàn)象；

（4）設計主材為冷軋奧氏體不銹鋼材料（0Cr18Ni10Ti），

所有焊縫為全焊頭，不得有氣孔、夾渣、裂紋和未熔合等缺陷存在。

3 組件排版

結合整個熱室殼體的結構特點，將窺視組件排版圖設計如下圖2所示，在展開放樣時將窺視窗再次拆分為上下兩個部件。

4 展開放樣

整個展開放樣分為紙板作圖和實物作圖兩個步驟。第一步先將上下部件按照1：1的實際尺寸展開，制作樣板，具體展開放樣步驟如下：

上部展開圖樣：

整個上部組件放樣步驟共分為10個工步，放樣圖結構見圖3。（1）根據實際計算尺寸做AB直線，向下平移438mm做CD直線；（2）連接AC和BD直線；（3）計算出窺視窗拐角圓弧R50mm的展開尺寸78.5mm；（4）向下平移78.5做XX`和ZZ`，并分別做其中心線EF和E`F`；（5）由EFE`F`分別引出直線EG、FH、F`H`、E`G`；（6）分別在EG、FH、F`H`、E`G`截取XG、XH、ZH`、Z`G`直線；（7）分別連接GH和H`G`直線；（8）分別連接圓弧XA、X`C、BZ`、DZ；（9）向上平移AB 直線做YY`直線；（10）分別連接YA和Y`B直線。

采用同樣的方法展開放樣下部件圖樣，具體結構尺寸見圖4。

5 模具設計制造

由于此放化熱室殼體設備使用環(huán)境處于高溫、強酸及強堿環(huán)境下，對材料抗腐蝕性要求較高，在制造過程中要特別注意防污處理，避免在加工過程中造成滲碳（C）和鐵素體（Fe）污染，因此在材料選擇上避免這類元素的污染，最好選擇馬氏體或鐵素體不銹鋼材料。若選用的是碳鋼材料，凸模和凹模必須進行鍍鉻（Cr）處理，防止在壓制成型過程中對母材造成污染。窺視窗成型工序需要R50mm的彎角件模具一套，在制造R50mm彎角件模具過程中，應特別注意凸模與下模的配合間隙值（單邊間隙值為3mm，公差值在10～15μm）；在焊接過程中應采用段續(xù)焊工藝，禁止采用滿焊工藝避免造成模具上饒或下饒變形，而影響成型質量。具體結構見圖5。

6 壓制成型

采用樣板將部件展開圖尺寸描出，采用等離子切割取掉多余部分，然后用500T油壓機壓制弧面R50，在壓制過程中應注意控制油壓機的下壓速度，避免出現(xiàn)形變硬化現(xiàn)象。由于材料的回彈性較大，上模直徑為φ90mm，壓制角度應小于90°（見圖6），回彈之后基本達到要求。在壓制過程中應特別注意必須將工件擺放下模的正確位置，應確保上模對正弧面的中心線位置，方可進行壓制工序。為了方便實際操作，還可以工件弧面中線為基準左右偏移50mm的距離作輔助線，采用直角尺檢驗工件的擺放位置是否正確。

7 校正

由于此零件的技術要求高，在成型后必須經過校正，在校正過程中禁止采用鋼制錘具擊打工件，應采用木制、銅制或鋁制錘具，這幾種材料密度較小，單位面積內擊打力小，在使用過程中不至于在材料表面上出現(xiàn)錘印缺陷。焊接完成后采用錘擊的方式消除焊接應力，減小焊接變形。在橋正的過程中采用自制檢測樣板隨時進行自檢，作到有的放矢，避免盲目蠻干。

8 結束語

經過實際生產和檢驗，各個面的平面度控制在1mm以內，弧面及平面相交處圓滑過渡，在殼體整體組裝過程中沒有出現(xiàn)“十字”交叉現(xiàn)象，各項技術指標完全滿足設計要求。

參考文獻：

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