一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法与流程

本发明涉及核燃料元件结构件制造，具体涉及一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法。

背景技术：

现在的压水堆元件使用的管座主要采用型材进行机械铣削加工直接完成，其中上管座要先加工后续焊接再进行精加工。该工艺复杂、材料去除量大、加工周期较长，同时，焊接工艺局部受热容易使工件产生变形，总体加工成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法，其有效提高该管座的制备效率，减少材料用量，减少加工使用刀具规格，降低制造成本。

实现本发明目的的技术方案：一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法，其包括如下步骤：

(a)首先采用精密铸造工艺铸造出管座毛坯，管座的底面、流水孔道直接铸造成形到尺寸，不再进行加工；其它精度要求高的定位孔、中心孔、上平面部分铸造出结构留出加工余量；

(b)在步骤(a)铸造完成后，对管座毛坯退火处理，退火处理采用退火炉，退火温度330℃～370℃，保温1～3小时；

(c)然后采用机械加工的方式进行管座的上平面、定位孔、以及中心孔最后成型。

如上所述的一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法，其所述的上平面的机械加工为：通过四个支撑块支撑管座底面四角，在采用两个压紧装置把管座两边固定在铣床工作台上，采用铣刀加工管座上平面的中间部分；完成后，用另外两个压紧装置压住管座中间，松开两边的压紧装置，采用铣刀加工剩余部分。

如上所述的一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法，其所述的定位孔的机械加工为：管座定位孔内有4处腰形槽结构，且4部分圆弧不连续、低于定位孔内孔表面，在机械加工设备上使用成形刀具，以数控程序控制成形刀具从定位孔中心位置分别向四个方向进行加工，达到尺寸要求。所述的机械加工设备数控铣床。

如上所述的一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法，其所述的中心孔的机械加工为：中心孔有3处倒角，根据中心孔结构设计制作相应的成形刀具，在机械加工设备上使用该成形刀具，采用一次成形完成除最下部倒角外的所有结构尺寸，翻转工件使用角度铣刀完成剩余1处倒角的加工。所述的机械加工设备数控铣床。

如上所述的一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法，其所述的先进压水堆燃料组件管座材料采用不锈钢材料。

如上所述的一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法，其所述的先进压水堆燃料组件管座为上管座或下管座。

本发明的效果在于：

本发明针对先进压水堆燃料组件管座的结构，采用精密铸造+机械加工的制备工艺路线，建立了一种先进压水堆燃料组件管座精密铸造坯料机械加工工艺。对管座制备的流程、加工方式进行了合理的设计整合，有效提高了管座的加工效率。该工艺规避了焊接工艺的质量隐患，同时，材料去除量减小，加工路线合理，提高了加工效率。

采用精密铸造管座毛坯再加工的工艺方案，可以大量的减少加工余量，有效的减少单件加工时间，减少刀具损耗；使复杂结构加工方式简单化，降低机械加工工艺难度，易于控制产品质量，降低生产成本。

附图说明

图1为某管座结构示意图；

图2为图1的管座俯视图；

图3为管座上平面铣削装置示意图；

图4为定位孔腰形槽加工示意图；

图5为下管座中心孔及成形刀具示意图。

图中：1.底面；2.定位孔；3.中心孔；4.上平面；5.支腿孔；6.流水孔道；7.压紧装置一；8.管座；9.支撑块；10.铣床工作台；11.压紧装置二；12.腰形槽；13.成形刀具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法作进一步描述。

本发明所述的一种先进压水堆燃料元件管座机械加工方法，其包括如下步骤：

(a)如图1和图2所示，首先采用精密铸造工艺铸造出管座毛坯，管座的底面1、流水孔道6直接铸造成形到尺寸，不再进行加工；其它精度要求高的定位孔2、中心孔3、上平面4部分铸造出结构留出加工余量；

(b)在步骤(a)铸造完成后，对管座毛坯退火处理，退火处理采用退火炉，退火温度330℃～370℃，保温1～3小时；(例如：退火温度330℃，保温3小时；或者退火温度350℃，保温2小时；或者退火温度370℃，保温1小时)

(c)然后采用机械加工的方式进行管座的上平面4、定位孔2、以及中心孔(3)最后成型。

所述的上平面的机械加工为：如图3所示，通过四个支撑块9支撑管座8底面四角，在采用两个压紧装置7和11把管座8两边固定在铣床工作台10上，采用铣刀加工管座上平面4的中间部分；完成后，用另外两个压紧装置压住管座中间，松开两边的压紧装置7和11，采用铣刀加工剩余部分。

所述的定位孔的机械加工为：如图4所示，管座定位孔2内有4处腰形槽12结构，且4部分圆弧不连续、低于定位孔2内孔表面，在机械加工设备(例如：数控铣床)上使用成形刀具，以数控程序控制成形刀具从定位孔2中心位置分别向四个方向进行加工，达到尺寸要求。

所述的中心孔的机械加工为：如图5所示，中心孔3有3处倒角，且1处内孔倒角，2种尺寸的内径，内孔同轴度要求为0.2mm，根据中心孔3结构设计制作相应的成形刀具，在机械加工设备(例如：数控铣床)上使用该成形刀具，采用一次成形完成除最下部倒角外的所有结构尺寸，翻转工件使用角度铣刀完成剩余1处倒角的加工。

本发明先进压水堆燃料组件管座材料采用不锈钢材料，管座为上管座或下管座。首先采用精密铸造工艺铸造出管座毛坯，管座的流水孔道、底面等结构尺寸直接铸造成形到尺寸，不再进行加工；其它精度要求较高的部分铸造出结构留出加工余量，采用机械加工的方式进行最后成型加工；在铸造完成后未加工前采用退火处理，释放应力，减少在机械加工过程中、加工后的变形。