[发明专利]水下电火花高精度孔成形方法

说明书

技术领域

本发明属于电火花加工技术领域，具体涉及高辐射环境中水下电火花高精度孔的成形方法。

背景技术

电火花成形加工(Electrical Discharge Machining，EDM)是利用脉冲放电所产生的局部高温快速熔化与气化被加工材料，从而达到去除材料并进行加工的一种工艺方法，是应用最为广泛的特种加工方法之一。

在核电站高辐射环境中，对放射性设备进行螺纹底孔、定位销孔或其他形状的成形加工，为了屏蔽放射性，通常采用远距离水下电火花成形加工方式。核电站用来屏蔽放射性的除盐水含有一定浓度(2400ppm)的硼酸，电火花加工必须在这样的含硼水中进行。电火花加工产生的碎屑直接排放到含硼水中，将引起含硼水的电导率增大，进而影响到电火花加工的精度。为了保证一定的加工精度、速度、过切量和电极的损耗率，水下电火花加工工艺和参数设置，需要综合考虑高放射性和含硼水这样的大环境对EDM的影响，要控制含硼水的电导率，及时清除电火花产生的放射性碎屑，同时还要尽量缩短在高放射性环境中的作业时间，这在技术上是比较困难的。

借助于核电站堆内构件水下修复专用的输送、定位和辅助支撑系统(HDS)，将电火花成形加工(EDM)工装精确送达待加工位置(水面以下7m)。本发明提供了在反应堆吊篮外壁上进行螺纹孔、定位销孔等的水下电火花高精度成形加工的一种有效方法，并成功应用于巴基斯坦C1项目辐照监督管支架的改造修复。经查阅大量文献资料，目前国内尚无解决类似现场工程问题的好的方法。与本技术方案相比最接近的国内现有技术方案是，在室内，采用煤油介质，能够获得的最好的表面光洁度接近6.3，此时工作电流仅10A左右，其加工速度是十分慢的。

发明内容

本发明的目的是提供一种在高辐照条件下，水下电火花高精度孔的成形方法，同时满足加工精度和加工速度的要求。

本发明是这样实现的：一种水下电火花高精度孔成形方法，包括如下步骤：

步骤1中，清洁水质，开启水下吸尘器；同时监测含硼水的电导率，电导率维持在4～7μS/cm(25℃)；

步骤2中，安装粗加工电极；电极材料为石墨，工作时接正极性，被加工件为不锈钢，工作时接负极性；

粗加工时，伺服速度设置于10mm/h～20mm/h之间；电极间隙由执行机构根据设定工作电流调整，当实际工作电流值大于设定工作电流时，执行机构增加电极间隙，使工作电流减小，当工作电流过小，执行机构减小电极间隙，使工作电流增加；

步骤3、将电火花成形加工工装精确送达待加工位置；

步骤4中，首先开启水下电视系统，确认加工目标位置正确，并监视电极进给运动情况；当水质合格后，在水下电视的辅助监视下，开始水下电火花加工；

水下电火花加工期间，用示波器监视电极间隙电压波形，用水下摄像系统辅助监视电火花加工过程；根据示波器显示的放电波形变化情况，随时对伺服速度和电极间隙做适当微小的调整，确保加工过程平稳；

步骤5、将电火花成形加工工装移至水上，更换粗加工电极；

步骤6、重复步骤3和步骤4；

步骤7、将电火花成形加工工装移至水上，安装精加工电极；电极材料为石墨，工作时接正极性，吊篮材料为不锈钢，工作时接负极性；

精加工时，伺服速度设置为粗加工速度的4～8倍；电极间隙由执行机构根据设定工作电流调整，当实际工作电流值大于设定工作电流时，执行机构增加电极间隙，使工作电流减小，当工作电流过小，执行机构减小电极间隙，使工作电流增加；

步骤8、将电火花成形加工工装精确送达待加工位置；

步骤9中，开始精加工后，开启水下电视系统，确认加工目标位置正确，并监视电极进给运动情况；当水质合格后，在水下电视的辅助监视下，开始水下电火花加工；

水下电火花加工期间，用示波器监视电极间隙电压波形，用水下摄像系统辅助监视电火花加工过程；要根据示波器显示的放电波形变化情况，随时对伺服速度和电极间隙做适当微小的调整，确保加工过程平稳；

用除盐水冲刷，如表2所述，保证冲刷水的压力和流量，将电火花产生的碎屑及时排出；同时，用水下吸尘器滤除电火花加工产生的碎屑；

电火花加工期间，定期监测水的电导率，通过调节水下吸尘器和电厂水循环系统，使水的电导率维持在4～7μS/cm。

步骤10、将电火花成形加工工装移至水上，更换精加工电极；

步骤11、重复步骤8和步骤9，完成孔的加工。

如上所述的一种水下电火花高精度孔成形方法，其中，

在步骤2中，设置粗加工参数如表1所示；

表1孔粗加工EDM参数表