不锈钢热室壳体窥视窗加工工艺研究

姚婷 马远路

摘 要：文章针对三废后处理及放射源生产用不锈钢热室壳体窥视窗部件加工结构特点，从窥视窗的展开放样、模具设计及压制成型等三个方面阐述其加工工艺的研究。

关键词：热室壳体；窥视窗；加工工艺研究

中图分类号：TL292 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）01-0111-02

Abstract： In the light of the structural characteristics of the components of stainless-steel hot-chamber shell peephole window used for the post-treatment of the three wastes （i.e. waste gas， waste water， and industrial residue） and the production of radioactive sources， this paper expounds the research on the processing technology of the peephole window from three aspects： the unfolding and lofting of the peephole window， the design of the mould and the pressing and shaping.

Keywords： hot-chamber shell； peephole window； processing technology research

1 概述

隨着国家核工程事业的蓬勃发展，三废后处理及放射源生产用不锈钢热室壳体设备得到日益广泛的应用是其中的关键设备，近年来我厂先后签订完成多个项目的热室制造，已经成为国内不锈钢热室壳体设备供货业绩最多的承包商。热室壳体作为三废后处理及放射源生产外围用设备，主要防止辐射泄漏和保证操作人员职业健康安全防护作用；热室壳体窥视窗组件是整个热室壳体设备唯一接触操作人员的组件，其制造加工质量直接关系到泄漏防护和操作人员安全。本文结合热室壳体的结构特点从窥视窗的制造排版，展开放样，模具设计及压制成等方面阐述窥视窗的制造工艺研究。

2 结构特点分析

热室壳体主体结构为六面长方体结构（具体结构见图1），窥视窗组件是整个热室壳体结构最为复杂，制造难度最大的部件，其制造质量直接关系到后续设备的安装及整台设备的安全密封性，这个壳体的制造技术要求如下：

（1）壳体各面垂直度允差为1/m，壳体底部流水倾斜度3：1000。随着壳体底部面积增加近2倍，流水倾斜度的制造难度也随之增加；内表面焊缝铲平抛光至Ra3.2，内表面抛光至Ra0.8；

（2）热室壳体属于线箱类设备在整体组装过程中时禁止出现“十字”交差焊缝现象；

（3）壳体各圆角半径为R50，各相交面应圆滑过渡，禁止出现褶皱及过大拉伤现象；

（4）设计主材为冷轧奥氏体不锈钢材料（0Cr18Ni10Ti），

所有焊缝为全焊头，不得有气孔、夹渣、裂纹和未熔合等缺陷存在。

3 组件排版

结合整个热室壳体的结构特点，将窥视组件排版图设计如下图2所示，在展开放样时将窥视窗再次拆分为上下两个部件。

4 展开放样

整个展开放样分为纸板作图和实物作图两个步骤。第一步先将上下部件按照1：1的实际尺寸展开，制作样板，具体展开放样步骤如下：

上部展开图样：

整个上部组件放样步骤共分为10个工步，放样图结构见图3。（1）根据实际计算尺寸做AB直线，向下平移438mm做CD直线；（2）连接AC和BD直线；（3）计算出窥视窗拐角圆弧R50mm的展开尺寸78.5mm；（4）向下平移78.5做XX`和ZZ`，并分别做其中心线EF和E`F`；（5）由EFE`F`分别引出直线EG、FH、F`H`、E`G`；（6）分别在EG、FH、F`H`、E`G`截取XG、XH、ZH`、Z`G`直线；（7）分别连接GH和H`G`直线；（8）分别连接圆弧XA、X`C、BZ`、DZ；（9）向上平移AB 直线做YY`直线；（10）分别连接YA和Y`B直线。

采用同样的方法展开放样下部件图样，具体结构尺寸见图4。

5 模具设计制造

由于此放化热室壳体设备使用环境处于高温、强酸及强碱环境下，对材料抗腐蚀性要求较高，在制造过程中要特别注意防污处理，避免在加工过程中造成渗碳（C）和铁素体（Fe）污染，因此在材料选择上避免这类元素的污染，最好选择马氏体或铁素体不锈钢材料。若选用的是碳钢材料，凸模和凹模必须进行镀铬（Cr）处理，防止在压制成型过程中对母材造成污染。窥视窗成型工序需要R50mm的弯角件模具一套，在制造R50mm弯角件模具过程中，应特别注意凸模与下模的配合间隙值（单边间隙值为3mm，公差值在10～15μm）；在焊接过程中应采用段续焊工艺，禁止采用满焊工艺避免造成模具上饶或下饶变形，而影响成型质量。具体结构见图5。

6 压制成型

采用样板将部件展开图尺寸描出，采用等离子切割取掉多余部分，然后用500T油压机压制弧面R50，在压制过程中应注意控制油压机的下压速度，避免出现形变硬化现象。由于材料的回弹性较大，上模直径为φ90mm，压制角度应小于90°（见图6），回弹之后基本达到要求。在压制过程中应特别注意必须将工件摆放下模的正确位置，应确保上模对正弧面的中心线位置，方可进行压制工序。为了方便实际操作，还可以工件弧面中线为基准左右偏移50mm的距离作辅助线，采用直角尺检验工件的摆放位置是否正确。

7 校正

由于此零件的技术要求高，在成型后必须经过校正，在校正过程中禁止采用钢制锤具击打工件，应采用木制、铜制或铝制锤具，这几种材料密度较小，单位面积内击打力小，在使用过程中不至于在材料表面上出现锤印缺陷。焊接完成后采用锤击的方式消除焊接应力，减小焊接变形。在桥正的过程中采用自制检测样板随时进行自检，作到有的放矢，避免盲目蛮干。

8 结束语

经过实际生产和检验，各个面的平面度控制在1mm以内，弧面及平面相交处圆滑过渡，在壳体整体组装过程中没有出现“十字”交叉现象，各项技术指标完全满足设计要求。

参考文献：

[1]赵如福.金属机械加工工艺人员手册（第四版）[M].上海科技出版社，2006.

[2]粱绍华.板金工放样基础[M].机械工业出版社，2005.