淺析核電門零件機械加工中的變形及控制措施

駱宏煦

臺山平安五金制品有限公司

淺析核電門零件機械加工中的變形及控制措施

駱宏煦

臺山平安五金制品有限公司

零件在機械加工過程中所產(chǎn)生的變形，是影響其制造質(zhì)量的一個重要因素。通過對核電門零件機械加工中產(chǎn)生的變形進行探討分析，找出變形產(chǎn)生的幾種因素，并針對這些因素提出有效的控制措施，以消除機械加工變形對零件所產(chǎn)生的影響。保障核電門零件在機械加工過程中的質(zhì)量。

核電門；機械加工變形；控制措施

前言

核電門作為核電設備的其中一種，是核電廠的人與設備進入各個廠房的首個屏障，同時作為阻礙核電廠內(nèi)輻射物、氣流和其他污染物流向外界的最后保障，承擔核電廠各類廠房的屏蔽、防輻射、氣密、抗震、防颶風等功能。核電門的制造過程須嚴格按照相應法規(guī)的要求，保證制造質(zhì)量。核電門零件制造過程中所涉及的機械加工就是其中一個重要的環(huán)節(jié)，機械加工中的主要影響因素是加工變形。一旦發(fā)生變形，將會導致零件的實際尺寸公差與設計不符合，從而影響零件的質(zhì)量。通過對機械加工零件變形現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進行分析，找出有效的控制措施，避免對制造過程中的制造質(zhì)量產(chǎn)生的影響。通過分析及驗證，制定相應的機械加工工藝。為保障核電門零件機械加工過程的產(chǎn)品質(zhì)量提供保證。

1　、核電門零件及機械加工的分析

核電門根據(jù)功能的不同，在結(jié)構(gòu)設計、外形尺寸方面都不相同，但基本可綜合分類為：門扇、門框、鉸鏈、門栓等主要類型零件。而這些類型的零件中，在機械加工時容易發(fā)生變形的典型零件又可以歸類為：細長軸類、薄壁套筒類、大面積拼焊板類、薄板箱框結(jié)構(gòu)類。核電門零件主要是采用：沖剪、鋸削、刨削、銑削、磨削、鉆削、鏜孔、車削、折彎、輥圓、成形等機械加工方式進行加工。

2　、核電門零件機械加工中的變形原因探索

2.1熱處理導致產(chǎn)生變形

對于細長軸類零件，加工過程中的長徑非常小。需要對零件進行熱處理操作。經(jīng)過熱處理的零件在后期的放置過程中，容易產(chǎn)生變形問題。具體表現(xiàn)在： （1） 零件中間鼓出一部分，加大了其平面偏差；（2）熱處理后零件在放置的過程中受到各種客觀存在因素的影響，產(chǎn)生了一定程度的彎曲問題。這些變形問題產(chǎn)生的原因主要有： （1） 經(jīng)過熱處理后的零件內(nèi)部的內(nèi)應力發(fā)生了變化； （2） 實際操作中技術(shù)人員對于零件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性了解太少，加大了零件變形現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率。

2.2裝夾導致產(chǎn)生變形

對于套筒類零件，目前機械加工主要使用車削為主。此類零件本身的剛性不足，在裝夾的過程中，很容易因為坯件的原因而找不準正確的裝夾點，當零件上有幾個裝夾作用力時，容易引起裝夾變形。特別是四爪卡盤，在實際的作用過程中容易產(chǎn)生零件變形。

2.3內(nèi)應力導致產(chǎn)生變形

對于大面積拼焊板類零件，由于焊接的過程熔融金屬重復產(chǎn)生高溫-冷卻過程，焊縫組織存在受拉的內(nèi)應力，這種內(nèi)應力如果沒有得到釋放，容易在后工序或者存放的過程中產(chǎn)生翹曲變形或者裂紋變形。這些變形問題產(chǎn)生的原因主要有： （1） 經(jīng)過拼焊后的零件焊縫內(nèi)部存在內(nèi)應力 （2） 實際操作中沒有對零件的內(nèi)應力進行很好的釋放。

2.4外力作用下導致的彈性變形

對于薄板箱框結(jié)構(gòu)類的零件，加工過程中出現(xiàn)彈性變形現(xiàn)象。主要原因包括： （1）此類結(jié)構(gòu)的零件自身的結(jié)構(gòu)有不穩(wěn)定，對于操作方法有著較高的要求。加工過程中操作人員忽略了這些構(gòu)件的加工要求，引起了彈性變形問題； （2） 加工中對于零件的定位不合理，降低了零件的剛性強度； （3） 加工過程中切削力的存在引起了零件的彈性變形問題。這些方面的不同內(nèi)容，客觀地說明了外力作用下對于機械加工零件加工質(zhì)量的影響。

3　、主要的控制措施

3.1選擇熱處理后限型方式進行控制

熱處理后需要采取技術(shù)人員可靠的限型方式，提高加工零件的剛度，限制其變形現(xiàn)象的產(chǎn)生，避免零件加工過程中出現(xiàn)變形過大的現(xiàn)象。在具體的處理過程中，操作人員需要根據(jù)零件的功能特性，選擇可靠的限型熱處理措施，增強零件的安全可靠性。

3.2選擇合適的裝夾方式及控制坯件質(zhì)量

為了避免機械零件在具體的加工過程中出現(xiàn)變形現(xiàn)象，需要技術(shù)人員在各種設備具體操作的過程中，采取可靠的措施提升坯件質(zhì)量，確保上工序加工完成后得到的零件能夠符合零件技術(shù)要求，為后期零件的機械加工提供可靠的坯料質(zhì)量保證。基于此，對于不同類型的毛胚，加工之前操作人員需要對其質(zhì)量進行必要地檢查，對于其中存在問題的坯件進行及時地更換，避免加工過程中出現(xiàn)零件變形現(xiàn)象。同時，零件加工之前操作人員需要對加工設備的結(jié)構(gòu)特點進行選擇合適的裝夾方式，確保裝夾的零件在機械加工的過程受力均勻且穩(wěn)固。

3.3選擇減少內(nèi)應力的工藝及對矯形控制

大面積的拼焊板因反復的高溫冷卻加熱，存在內(nèi)應力。選擇合適的焊接方法，減少內(nèi)應力的產(chǎn)生，比如間斷施焊、對稱焊接等。焊接后采用合理的熱處理方法，對焊縫進行釋放內(nèi)應力。當拼板產(chǎn)生變形后，采用熱鉚方式進行反變形的矯形控制。

3.4選擇合適的加工工藝參數(shù)控制

薄板箱框式的零件因本身結(jié)構(gòu)的限制，當受到切削力時，容易產(chǎn)生彈性的變形，通過合理選擇結(jié)構(gòu)的定位，結(jié)合適宜的裝夾。工藝參數(shù)選擇分粗、精加工。刀具的主偏角和前角選擇較大的，粗加工時，背吃刀量和進給量選擇取大些，當精加工時，吃刀量一般選擇在0.2～0.5mm，進給量一般選擇在0.1～0.2mm/r，切削速度6～12m/min，精加工時用盡量高的切削速度，使用高速刀具，利用切屑帶走部分熱量，減少切削熱量的產(chǎn)生。另外，選擇合理的切削液，提高刀具的耐用度和加工表面質(zhì)量。

結(jié)束語

機械加工零件變形問題，導致零件的實際尺寸公差與設計不符合，對零件后工序的正常制造過程產(chǎn)生質(zhì)量問題，甚至為產(chǎn)品質(zhì)量埋下了安全隱患。不但造成加工浪費，還加大了加工成本，而且也為零件使用壽命的帶來明顯的影響。通過對機械加工零件變形問題的原因分析，了解其產(chǎn)生的原因并制定有效的控制措施，采取合理科學的應對措施消除機械加工變形現(xiàn)象帶來的不利影響，為核電門零件的機械加工制造提供可靠的質(zhì)量保障，整體保證核電門的產(chǎn)品質(zhì)量。

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