[發(fā)明專利]高溫氣冷核反應(yīng)堆碳及石墨堆內(nèi)構(gòu)件加工方法及加工線專用設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110460466.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN102528915B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳善元;嚴(yán)小林;梅建文;戴愛國(guó);朱強(qiáng);葉佩青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇晨光數(shù)控機(jī)床有限公司;陳善元;嚴(yán)小林
• 主分類號(hào): B28B11/12
• 分類號(hào): B28B11/12;B28D1/02
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 任立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳磚加工方法，尤其是一種高溫氣冷核反應(yīng)堆碳及石墨堆內(nèi)構(gòu)件加工方法，同時(shí)還涉及實(shí)現(xiàn)該方法的加工專用設(shè)備，屬于碳?jí)K機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

新一代核反應(yīng)堆的內(nèi)構(gòu)件主要由碳磚及石墨磚構(gòu)筑而成，其中底層碳磚橫截面為等腰梯形，設(shè)有分別用以冷卻、隔熱、吸收阻隔核幅射的冷氦氣流道孔，及測(cè)溫通道、吸收球孔道、卸球管道及電熱偶槽等，壘砌安裝在內(nèi)構(gòu)件底部，在徑向分布三層——外層與中層有30塊，內(nèi)層有15塊，三層磚分別圍成圓環(huán)形，環(huán)環(huán)相接。底層碳磚不僅材質(zhì)和形狀特殊，而且加工精度要求很高(±0.05mm)。

實(shí)踐證明，如果參照其它行業(yè)(例如冶金行業(yè))碳?jí)K的傳統(tǒng)加工工藝手段，采用以下主要工藝過程：銑磨四面、鋸切分割后鋸兩斜面、磨兩斜面、磨兩端面、在鏜床上加工兩斜面鍵槽及上下面的孔和槽等，各工序需要借助通用設(shè)備逐一完成，存在如下問題：①切削量大，材料利用率低；②毛坯的內(nèi)在缺陷在后工序鋸切才能發(fā)現(xiàn)，之前的工序成為無用功；③工序間需要多次傳遞、夾緊，不僅加工效率低，而且加工好的平面容易磕碰破損而產(chǎn)生廢品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：通過合理設(shè)置工藝路線，提出一種切削量小、可以充分利用碳材料的高溫氣冷核反應(yīng)堆碳及石墨堆內(nèi)構(gòu)件加工方法。同時(shí)本發(fā)明還將給出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的高溫氣冷核反應(yīng)堆碳及石墨堆內(nèi)構(gòu)件加工相應(yīng)的專用設(shè)備。

為了達(dá)到以上目的，申請(qǐng)人經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐摸索出本發(fā)明的內(nèi)構(gòu)件底層碳磚加工工藝方法，包括以下主要步驟：

第一步、鋸切碳?jí)K坯料六面，寬、高方向各面留余量(10mm)，目的主要是去除碳?jí)K坯料表面的疙瘩、凹坑等缺陷；

第二步、以碳磚長(zhǎng)度與預(yù)留加工余量之和為間隔距離，采用圓周旋切刀具，水冷套料粗加工鋸切后碳?jí)K上的(直徑大于100)一組流道孔；這樣不僅可以解決鏜孔加工切削量大、速度慢的問題，而且一次性套料加工，可以避免工件轉(zhuǎn)移過程的損傷，加工出的圓柱碳芯能夠有效利用，避免了浪費(fèi)。

第三步、以碳磚長(zhǎng)度為據(jù)，定長(zhǎng)鋸切套料加工后的碳?jí)K坯料，并預(yù)留加工余量(10mm)，使之成為碳磚坯；

第四步、烘干脫去附在碳磚坯上的冷卻水；最好烘干溫度控制在150-200℃，烘干時(shí)間控制在30±2min；

第五步、將烘干的碳磚坯經(jīng)精加工各面及孔，使之成為成品底層碳磚。

本發(fā)明的上述工藝步驟不僅打破長(zhǎng)期以來的傳統(tǒng)工藝步驟，合理將鋸切工序前置，使碳?jí)K內(nèi)的缺陷得以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而避免不必要的無用功，而且采用較前工序成組套料加工大孔，大大減少了切削量，有效提高了工效，避免了寶貴的碳材料浪費(fèi)。

上述圓周旋切刀具具有旋轉(zhuǎn)夾持盤，所述旋轉(zhuǎn)夾持盤的外端軸向延伸出包絡(luò)外圓等于待套料粗加工(留精加工余量)孔徑且關(guān)于旋轉(zhuǎn)夾持盤圓心對(duì)稱的兩圓弧刀桿，所述兩圓弧刀桿的一端連線通過旋轉(zhuǎn)夾持盤圓心，且分別裝有套料旋切刀頭。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)夾持盤安裝在驅(qū)動(dòng)軸上之后，在進(jìn)刀過程中，圓周旋切刀具即可在流道孔內(nèi)的圓周處進(jìn)行旋切，切削量大大減少。待孔加工好之后，兩圓弧刀桿中形成可以利用的碳芯。在機(jī)械加工行業(yè)，大孔的套料加工一直采用環(huán)形套料刀具旋切，實(shí)驗(yàn)證明，采用傳統(tǒng)環(huán)形套料刀具對(duì)于碳材料切屑很容易積屑阻塞，隨著孔深加深，惡性循環(huán)，導(dǎo)致加工十分困難，而采用本發(fā)明的兩對(duì)稱圓弧刀桿套料，由于套料圓周的軸向始終具有流暢的通道，因此排屑通常，可以徹底避免積屑堵塞，同時(shí)兩圓弧桿加工時(shí)刀具切削阻力平衡，受力狀況好。

由于碳材料十分酥脆，為了避免單端套料加工流道孔刀桿過長(zhǎng)，以及加工到孔端時(shí)孔口裂損，破壞端面平整的現(xiàn)象，所述第二步采用兩把圓周旋切刀具，從流道孔兩端同時(shí)套料。這樣，兩端的刀具在碳?jí)K內(nèi)部交匯，不僅刀桿不必太長(zhǎng)，而且不會(huì)影響孔口端面的平整度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為本發(fā)明的核反應(yīng)堆底層碳磚示意圖。

圖2為圖1的剖面圖。

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的工序示意圖。

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圓周旋切刀具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4的側(cè)視圖。

圖6為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明精加工各步驟的自動(dòng)加工生產(chǎn)線示意圖。

圖7為圖6的俯視圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例的內(nèi)構(gòu)件底層碳磚如圖1和圖2所示，截面為等腰梯形，設(shè)有分別用以冷卻、隔熱、吸收阻隔核幅射的冷氦氣流道孔(大孔)，及測(cè)溫通道、吸收球孔道、卸球管道及電熱偶槽等。該底碳層磚的加工工藝方法包括以下步驟：