[发明专利]高精度薄壁六方管加工工艺

说明书

技术领域

本发明属于薄壁异型管制造技术领域，具体涉及一种高精度薄壁六方管加 工工艺。

背景技术

某试验堆燃料组件外套管由原有薄壁圆管结构改为薄壁六方管结构，该产 品为国内首次制造，又属核纯级特殊材料薄壁异形管，在相关领域均未见报道。 由于受铝材性能和制备工艺的限制，现有的工艺无法满足高精度核纯级LT24Al 薄壁六方管制备的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度核纯级LT24Al薄壁六方管加工工艺，该 工艺可制备出满足该实验堆燃料组件要求的高精度核纯级LT24Al薄壁六方管。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种高精度薄壁六方管加工工艺，包括如下步骤：

(1)将铝锭挤压成管型坯料；

(2)坯料热处理：将步骤(1)挤压后的管型坯料入炉退火，进行应力释 放，炉温100℃保温5小时；

(3)内孔加工：内孔加工工装包括刀杆、两个支撑架及中心架，刀杆开有 切削液通道，刀杆安装有铰刀，刀杆安装在深孔钻镗床的刀杆夹套上，刀杆夹 套安装在机床进给箱上，两个支撑架固定在深孔钻镗床的导轨上，确保其支撑 高度与机床主轴保持一致；中心架固定在深孔钻镗床的导轨上，对刀杆进行支 撑，其中心高度与支撑架保持一致；内孔加工使用深孔钻镗床，热处理后工件 一端装夹于机床主轴，另一端采用支撑架支撑，刀杆使用中心架支撑，由深孔 钻镗床提供主运动，铰刀随机床进给箱做轴向进给，高压冷却液经刀杆尾部的 切削液通道输入至刀杆内部，并从刀杆上的出油孔排出，直接进入切削区，进 行冷却润滑，并将切屑由刀杆外部排出；

(4)外形铣削：外形铣削工装包括螺母、挡块、芯轴及细砂粒；芯轴的一 端为阶梯状定位台，用于内孔加工后工件的定位及细砂粒的密封，芯轴的另一 端用螺母及挡块对细砂粒进行密封；将内孔加工后工件套在芯轴上，芯轴与内 孔加工后工件间隙处装入细砂粒，再灌入约1500ml水；内孔加工后工件及芯轴 的一端夹持在机床的分度卡盘上，同时夹紧芯轴及内孔加工后工件，芯轴的另 一端用螺母及挡块对细沙粒进行密封，顶尖进行顶紧；

(5)长度加工。

所述步骤(1)将铝锭挤压成管型坯料的方法如下：采用正挤压方法在立式 挤压机上成形，挤压模工作带控制成形后管材外径尺寸，挤压针控制成形后管 材内径尺寸；挤压模采用45°锥模，挤压坯为环形铝坯，为实现坯料的完全挤压， 在坯料上方放置顶出铝垫；挤压前将坯料加热并保温后，取出放入挤压筒中， 再依次放入顶出铝垫和挤压垫，挤压轴下行带动挤压针穿入坯料内孔中，同时 向下施加压力使坯料从挤压模与挤压针的间隙中流出，确保挤压后坯料管内孔 尺寸满足直径64～66mm，外圆尺寸为81～84mm，矫直后直线度为0.3～0.5mm。

所述铰刀为双刃焊接硬质合金浮动拉铰刀，铰刀的切削部分采用硬质合金 焊接式，铰刀分为上刀块和下刀块两部分，由紧固螺钉连接为一体，通过螺钉 调节径向尺寸。

所述步骤(4)外形铣削时，刀具选用Φ100mm、90°方肩铣刀，刀片材料 为硬质合金基材和高级PVDTiB₂涂层。

所述步骤(4)外形铣削分粗铣和精铣，在精加工过程中，在工件上压百分 表进行检测，确保拆除支撑后变形量为0.15mm；调整支撑力大小，在每次支撑 时，用百分表对工件表面进行检测，要求工件向上变形不大于0.02mm，通过操 作验证精加工拆除支撑后变形不大于0.02mm。

所述步骤(4)外形铣削时，在六方管六个面采取对称加工的方式，加工一 面接着加工其对称面，低温释放应力后再加工其它面。

所述步骤(5)长度加工方法如下：采用线切割加工方式取总长，同时采用 软布进行装卡部位包裹。

本发明所取得的有益效果为：

本发明建立了高精度核纯级LT24Al薄壁六方管加工工艺，填补了非均匀、 高精度、核纯级铝六方管制备工艺的空缺，为新型研究实验堆燃料组件的研制 提供了保证，也对我国今后类似结构燃料组件的研制提供了技术保证。设计制 作的内孔加工工装保证了内孔尺寸精度、粗糙度，外形铣削工装利用内孔芯轴 及砂粒支撑，解决加工过程中产生的振动及自身重力引起的尺寸超差问题。

附图说明

图1为外套管加工工艺流程；