窥视窗框机械加工工艺研究

【摘要】在窥视窗的装配中，由于是多层组装并累积公差严格，所以对单件加工的工艺要求高，加工难度较高，严重影响产品的最终质量，针对以上问题，梳理加工方法，重点阐述关键加工工艺方案设计。

【关键词】不锈钢；消除应力；加工参数；公差

1引言

随着国家对清洁能源的需求越来越高，国家对核电的需求越来越多，对于国内的核电三代和四代的完善和工艺的先进性要求，对其组成的零部件的要求也越来越高。本文对核电快堆的窥视窗组件切削加工工艺的研究，解决制造中的难点，对于提高加工成品质量和产品合格率有重要意义，通过摸索加工过程形成一套成熟的加工工艺，来提高加工成品质量和产品合格率，对保证加工质量和控制加工进度，提高生产效率有重要意义。

2机械加工简介

机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程，按被加工的工件的温度状体，分为冷加工和热加工。一般在常温下加工，不会引起工件的化学或物相变化，称为冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工会引起工件的化学或物相变化，称为热加工。热加工常见有热处理、锻造、铸造和焊接。冷加工按加工方式的差别又可分为切削加工和压力加工。切削加工过就是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。通常情况下，窥视窗框的机械加工是指焊接、热处理和切削加工。

3窥视窗加工工艺要求

3.1基本数据。材质为不锈钢，具体尺寸见图1。这种窥视窗组件9件为一套，图1为尺寸最大的一件，每件的内框尺寸比下一件的外框尺寸大0.5mm。其加工要求为每件的平面度+0.1mm，上下两个面的平行度为±0.05mm，槽和外端面平行度为±0.05mm，和上下端面垂直度为±0.1°，9件内积公差不得大于±0.2mm。3.2前期备料。用厚度为50mm的不锈钢板，高压水切割设备进行切割下料，下料宽度为40mm，如图组对长度为1130mm，宽度为550mm的方框，长度公差为±2mm,宽度公差为±2mm，对角线公差为±4mm.连接部位采用双面坡口，没有钝边，全焊透结构。坡口采用机械加工方式成型。采用氩弧焊打底，电焊填充方式进行焊接。焊接前用无水丙酮清理焊接坡口两侧15mm范围，并用不锈钢钢丝刷打磨出金属原色，组对时留2mm间隙，先进行定位焊接，定位焊接的工艺和打底焊接的参数是一样，每个断口需焊两个定位焊，定位焊长度为5~10mm,定位焊结束后测量长、宽和对角线尺寸是否符合公差尺寸要求，要考虑焊接收缩量。尺寸检验合格后，进行打底焊，打底焊每条焊缝要求一次连续完成。单面打底焊结束后，对焊缝表面进行检查，发现缺陷不允许反复熔化的方法来消除缺陷，出现缺陷要用金属磨头清除缺陷，然后填充焊丝重新焊接。息弧后焊枪不能立刻离开，焊枪的瓷嘴要对准息弧的熔池，以延续惰性气体保护，防止焊缝氧化。焊枪的瓷嘴的直径为8~20mm,焊接过程中瓷嘴和工件之间的距离为8~12mm,钨极伸出长度为5~6mm。在定位焊和打底焊时为了防止焊缝背面受空气污染而氧化，因此背面必须采用保护罩充气保护方式。为了防止氧化，保护气体一般采用惰性气体。一般背面保护气体的流量要小于或等于焊枪的气体流量。一面打底结束后，另一面焊缝表面进行检查，对有缺陷的位置用金属磨头进行清除，然后填丝焊接。在修复的过程中背面同样要进行惰性气体保护。为了减少焊接变形，采用小电流多层焊接。在焊接过程中，采用正反两面交替焊接方式。在焊接过程中发现变形大的，要进行低温校型，低温校型的加热温度为200℃，校型结束后等完全冷却后再进行焊接。焊接全部结束后，焊缝磨平，焊缝进行100%UT，按照NB/T47013.2-2015II合格进行无损检验。合格后进行消除焊接应力热处理。热处理工艺为随炉升温至1050℃±20℃。升温速度为每分钟不大于200℃。温度升到1050℃保温40~60min，缓慢冷却，冷却速度不大于每小时150℃，温度降到200℃时，打开炉门进行空气冷却。在装炉的过程中，要求热处理炉底部要放置一块厚度为50mm的钢板，每个框设置12个支撑点.四个角各为一个支撑点，其余的位置如图2所示，支撑板不小于50mm*40mm，厚度不小于10mm，材质为不锈钢。消应力处理结束后，在油压机上进行平面整平，保证端面不平度不大于5mm。校平全部结束后，焊缝进行100%UT，按照NB/T47013.2-2015II合格，进行无损检验。检验合格后，放置在空旷场地上，全部放平，进行一个星期时效处理。3.3加工过程中的质量控制措施在C1690的CNC上以一个面四个角为一个平面基准用夹具进行固定，并用高度尺对四个角进行校准，高度误差不超过1mm，对窥视窗框进行粗加工，每次的进刀量为0.5mm。转速为300转/min，行进速度为200mm/分钟，每次进刀加工好一个端面后必须翻转后加工另一个端面。翻转后必须重新校正基准面，还是以一个面为基准，用千分尺进行校准，误差不超过0.1mm。当端面加工余量有3mm时，槽的宽度2mm加工余量停止加工。把工件放置在空地上，全部放平进行一个星期的时效处理。时效处理结束后，在C1690的CNC上用厌氧胶固定，对窥视窗框进行精加工，每次的进刀量为0.05mm。转速为500转/分钟，行进速度为300mm/min，每次进刀加工好一个端面后用脱胶剂脱胶，脱胶结束后，要用手仔细检查表面，检查结束然后翻转加工另一个端面。槽的加工工艺与端面相同。在端面留有1mm的加工余量时，进行钻孔。钻孔结束后进行三天的时效处理。时效处理结束后，在C1690的CNC上用厌氧胶固定，对窥视窗框进行精加工，每次的进刀量为0.02mm。转速为1600转/min，行进速度为300mm/min，两个端面最后一次加工的进刀量为0.02mm，转速为2200转/min，行进速度为0.5mm/min。每次进刀加工好一个端面后用脱胶剂脱胶，然后翻转加工另一个端面。槽的加工工艺与端面加工相同。3.4外观处理和运输机械加工结束后，用脱胶剂进行脱胶处理，处理毛刺。在运输的过程中用专门的仿制框架进行垂直放置并固定好。

4结语

通过对机械零件机械加工基本工艺的分析和典型工艺路线的设定及典型工装设计和装夹方式的改变，及时有效地解决窥视窗框的零件加工难题，保障了窗框的图纸设计技术要求和生产工期要求，在生产中发挥了巨大作用。

作者:杨会荣 单位:中核动力设备南京公司