直線電機控制棒驅動機構動子桿制作工藝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及直線電機控制棒驅動機構動子桿制作技術領域，具體是直線電機控制棒驅動機構動子桿制作工藝方法。
【背景技術】
[0002]各類反應堆控制棒驅動機構(以下簡稱CRDM)大多為細長構件，心部有細長的心部深孔的加工，比如動子桿、密封殼、行程套管等。這類零件的內(nèi)孔長、外圓對孔有同軸度要求、外圓尺寸及形狀精度要求高。制造采用常規(guī)的深孔鉆、數(shù)控車、磨削等方法加工，加工中時常出現(xiàn)變形大、尺寸不穩(wěn)定、加工效率低的問題，難以達到零件的幾何精度和粗糙度要求。動子部件是直線電機型CRDM的關鍵部件，動子桿零件是動子部件中的關鍵件。
[0003]動子桿零件的結構特點:最大直徑Φ56ι?πι，總長1740mm ;心部深孔直徑Φ 16mm，長徑比值約為110倍，孔徑的公差為±0.1mm，內(nèi)表面粗糙度Ra6.3 ;外圓上有73處環(huán)槽，其中Φ34±0.012槽54處、Φ28_α(ι13Χ10+°_°4寬槽19處。制造零件所用材料是馬氏體不銹鋼0Crl3。常用的加工方法是先在深孔設備上加工深孔、普通車床上加工外形直面、數(shù)控車床加工齒面及內(nèi)孔球面。
[0004]此加工方法的常見問題:
1)深孔加工后直線度不高，加工外圓糾偏時切削不均、切削殘余應力大，易造成后期應力釋放導致的精度下降；
2)普通車床加工外形時，由于外形復雜、去除量多、切削應力大、易變形，切削用量多采用低進給、多走刀的方式進行，造成加工效率低、制造精度不穩(wěn)定；
3)由于前工序的精度不穩(wěn)定、加工基準不可靠，易造成數(shù)控車成品精度超差的不符合項，增加了制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種直線電機控制棒驅動機構動子桿制作工藝方法，通過在傳統(tǒng)工藝步驟中，調整工藝的先后順序并將傳統(tǒng)的粗加工精加工的混合交叉加工方法改為粗加工和精加工分離，并介入熱處理工藝，均勻了材料的金相組織、提高了機械切削性能，通過去應力時效處理，消除了切削殘余應力、穩(wěn)定了零件的精加工尺寸。
[0006]本發(fā)明的目的主要通過以下技術方案實現(xiàn):直線電機控制棒驅動機構動子桿制作工藝方法，包括以下步驟:
步驟1:下料，獲取動子桿粗料；
步驟2:原材料退火處理，將動子桿粗料進行加熱后退火處理；
步驟3:粗加工外圓見光；將退火后的動子桿粗料進行加工形成具備初加工基準的圓柱體料；動子桿粗料進行加工后就會形成一個具備初加工基準的圓柱體料。
[0007]步驟4:鉆深孔，在圓柱體料內(nèi)鉆孔形成心部深孔；
步驟5:粗車外圓糾偏，以心部深孔為基準、用雙頂車進行外圓糾偏； 步驟6:半精車外形，以孔為基準、對圓柱體料進行半精車外形；
步驟7:尺寸穩(wěn)定化處理，將步驟6后的圓柱體料放入加熱爐后進行加熱處理；
步驟8:磨外圓基準；
步驟9:精車齒形，在圓柱體料上精車形成環(huán)形齒，相鄰環(huán)形齒之間形成環(huán)形槽；
步驟10:立加銑齒面軸向三等分槽，在環(huán)形齒上沿圓柱體料徑向方向向圓柱體料圓心方向開設三等分槽；
步驟11:以心部深孔為基準，通過數(shù)控車在心部深孔的左端加工球面孔，通過數(shù)控車在心部深孔的右端加工端面孔A，通過數(shù)控車在端面孔A的右端加工端面孔B。
[0008]上述生產(chǎn)工藝的原理是:采用粗、精加工分離，合理安排熱處理的制造工藝加工動子桿。
[0009]粗、精加工分離，合理安排熱處理的制造工藝是在保證材料必要的屬性下，改善機械切削性能、去除切削應力、穩(wěn)定精加工尺寸的先進工藝方案。對于動子桿零件，其材料的磁化曲線是產(chǎn)品性能的必要屬性，通過工藝見證件的性能測試佐證了此工藝的可實施性。通過退火熱處理和尺寸穩(wěn)定化處理，均勻了材料的金相組織、提高了機械切削性能；通過去應力時效處理，消除了切削殘余應力、穩(wěn)定了零件的精加工尺寸。此工藝方案的特點如下:
I)下料后的動子桿粗料經(jīng)退火處理后，切削性能明顯提高。特別是在心部深孔加工時，鉆孔直線度從0.5/1000提高至0.1/1000。
[0010]2)由于退火處理后的機械性能改善，切削表面質量提高、粗糙度從Ra6.3提高至Ra3.2，表面的液體滲透檢測也得到了有效保證。
[0011]3)前期粗加工去除了 80%的加工余量，再次的加熱進行尺寸穩(wěn)定化處理、有效去除了 98%以上的切削殘余應力，大大的提高了精加工時基準的精度。設備進行外形精加工時，表面粗糙度不低于Ra3.2。
[0012]4)工藝可實施性強，產(chǎn)品成材率高，成本可控。
[0013]經(jīng)過實驗，優(yōu)選的，步驟2的具體過程為:將動子桿粗料加熱至860°C至880°C，保溫至少120分鐘，再以小于或等于40°C /h速度冷卻到640°C至660°C，保溫至少10分鐘，再加熱到750°C至770°C，保溫至少120分鐘后空冷。
[0014]經(jīng)過實驗，優(yōu)選的，步驟2的具體過程為:將動子桿粗料加熱至870°C，保溫至少120分鐘，再以小于或等于40°C /h速度冷卻到650°C，保溫至少10分鐘，再加熱至760°C，保溫至少120分鐘后空冷。
[0015]經(jīng)過實驗，優(yōu)選的，步驟2的具體過程為:將動子桿粗料加熱至860°C至870°C，保溫至少120分鐘，再以小于或等于40°C /h速度冷卻到640°C至650°C，保溫至少10分鐘，再加熱至到750°C至760°C，保溫至少120分鐘后空冷。
[0016]經(jīng)過實驗，優(yōu)選的，步驟2的具體過程為:將動子桿粗料加熱至870°C至880°C，保溫至少120分鐘，再以小于或等于40°C /h速度冷卻到650°C至660°C，保溫至少10分鐘，再加熱至到760°C至770°C，保溫至少120分鐘后空冷。
[0017]經(jīng)過實驗，優(yōu)選的，步驟7的具體過程為:圓柱體料放入加熱爐加熱到390°C至410°C，保溫至少240分鐘，再以小于50°C /小時的速度冷卻到150°C以下出爐空冷。
[0018]經(jīng)過實驗，優(yōu)選的，步驟7的具體過程為:圓柱體料放入加熱爐加熱到400°C，保溫至少240分鐘，再以至少50°C /小時的速度冷卻到至少150°C以下出爐空冷。
[0019]經(jīng)過實驗，優(yōu)選的，步驟7的具體過程為:圓柱體料放入加熱爐加熱到390°C至400°C或400°C至410°C，保溫至少240分鐘，再以至少50°C /小時的速度冷卻到至少150°C以下出爐空冷。
[0020]步驟9和步驟10之間還要進行清潔和表面滲透檢測處理。步驟11前還要進行去毛刺，步驟11后進行尺寸檢測處理后進行清潔包裝。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點在于:在動子桿的生產(chǎn)制造過程中使用粗、精分離加工，中間時效穩(wěn)定化處理的工藝方法具有如下優(yōu)點:
O內(nèi)、外圓同軸度高，全長與定位基準的同軸度控制在Φ0.1以內(nèi)；
2)外圓各段尺寸穩(wěn)定，徑向尺寸公差帶在0.015以內(nèi)、軸向尺寸公差帶在0.05以內(nèi)，任意5個環(huán)形齒的尺寸公差滿足114±0.06要求，批量生產(chǎn)可大幅提高產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)效率;
3)粗、精加工分離，中間時效穩(wěn)定化處理后，表面質量、磁化曲線得到提高。表面液體滲透檢測滿足GB/T 4162中規(guī)定進行100%體積超聲波檢驗和評定，檢驗結果滿足A級要求。磁性能按GB/T 13012測量，滿足技術規(guī)格書的要求。
[0022]4)經(jīng)過此工藝加工的動子桿件在直線型控制棒驅動機構試驗中表現(xiàn)出穩(wěn)定的機械性能。機構經(jīng)水壓試驗、冷/熱態(tài)試驗及熱態(tài)試驗之后進行的3000m壽命試驗(