大型復雜形狀不銹鋼管道件的整體加工工藝研究

摘要：核電站大型不銹鋼管道件是用于核電站上的大型核心管件，均為大直徑的整體不銹鋼鍛件，不但結構復雜，而且零件的可加工性差且加工精度要求高，在加工過程中既要保證表面質量又要提高生產效率，因此有必要對這類核電產品重大零部件的最佳加工工藝方法及參數、數控軌跡運行方式等進行研究。

關鍵詞：大型核電零件，復雜形狀，不銹鋼管道件，整體加工

民用核電站已經越來越廣泛的應用到日常生活領域，但由于核電項目的安全重要性，要求核電零件在生產制造過程中一定要保證其工作使用的安全性，因此在生產加工過程中就要求必須有成熟的加工生產經驗，在確保零件使用安全性的同時也要保證成本昂貴的毛坯的100%利用率。此核電站大型不銹鋼管道件是用于核電站上的大型核心管件，均為大直徑的整體不銹鋼鍛件，結構復雜、材料特殊，而且零件的可加工性差且加工精度要求高。在特有的加工方法和設備條件的下改進優化加工技術、切削參數及刀具參數，利用現有3軸聯動數控機床對于此類超大、特型難加工零件的整體加工，從工藝方法上采取措施，保證零件的加工幾何精度、表面粗糙度、形狀及位置精度等各項技術指標達到設計要求和使用性能要求。

1. 刀具參數選擇

加工該大型不銹鋼管道件，應用玉米銑刀和球面銑刀，玉米銑刀刀片選用的是高鋁氮合金（SM35N P系列帶涂層刀片）；R62、R56球面銑刀刀片選用的是高鋁氮合金（SM30N無涂層刀片），這類刀片都屬加工不銹鋼材質的專用刀片。在加工過程中，使用的刀具必須鋒利且必須一直檢測刀具的狀況，及時更換刀片，避免因刀具切削性能差而影響零件表面精度。

2. 切削液選擇

由于此零件為特殊的不銹鋼材質，為了降低機械加工過程中刀具和工件的熱量，避免因刀具切削性能差而導致表面冷加工的冷作硬化現象，必須使用專用切削液，即切削液不能含有CL （氯）和S（硫），采用植物油基冷卻液，不得采用礦物油冷卻液。

3. 劃線檢查

主管：以主管兩端的外圓為基準，劃兩端面的圓心，并將主管兩端圓心調整到同一水平面上，同時將主視圖左側支管按毛坯面進行調整；左支管：兩端面的圓心為基準，再將左支管端面調整水平，檢查支管圓心尺寸，與兩端圓心的水平面向上移動33mm（為毛坯圓心）向右側移動13mm；45°支管：以兩端面的圓心為基準，再將左支管端面調整水平，檢查支管圓心尺寸，該支管圓心向左平行移動13mm，向右偏離20mm。

4. 定位裝卡及擺放

此零件為特殊的不銹鋼材質，故使用專用卡具、吊具和墊塊等工裝的直接接觸面不得使用碳鋼材料制作，接觸面應為奧氏體不銹鋼材料，與工件接觸表面應清潔無油污，工件在擺放時需放置在木制托盤上，必須使用專件專用尼龍吊索吊運，防止吊索上沾染鐵屑，工件加工完成后在運輸過程中要用無污染的塑料布密封。工件裝卡在專用V型墊鐵工裝過程中，與不銹鋼板面接觸，避免碰觸到V型墊鐵的其它部位，工件定位后用專用卡箍將工件定位卡緊。注意壓緊力適當，防止工件變形，且卡箍在與工件卡緊過程中只能與不銹鋼板面接觸，避免碰觸到卡箍的其它部位。

5. 利用高精密機床實際加工

此工件為大直徑的整體不銹鋼鍛件，形狀結構復雜，重量較大且加工尺寸及表面精度要求嚴格，故需要在高精密機床完成加工制造，以保證工件產品的質量。在管道制造過程中，必須嚴格按照圖紙要求，控制倒角、倒圓等接頭尺寸，先利用17米數控龍門銑床精確加工出左支管端面基準面及外圓基準，兩端端面基準面，45°支管基準面及圓心基準，作為后序工序的裝卡找正基準；其后利用數控φ200鏜床裝夾玉米銑刀及球面銑刀分別進行相應位置的加工，在加工左支管的相貫線時，發現靠近彎管的一側比另一側要高出25mm，根據實際工件情況進行調整數控程序，與工件相貫線相吻合，另刀具損壞都在余量較大區域；在加工45°支管時的裝卡方法為：較長端中心線保持水平，將工件加方箱墊起，較長端以中心線旋轉角度，使45°支管端面正對床頭，打表以基準面找正，保證誤差小于0.05mm。在加工45°支管相貫線時，發現靠近彎管的一側比另一側要高出25mm，根據實際工件情況進行調整數控程序，與工件相關線相吻合，在加工過程中，下端相貫線已加工到量，而上端的相貫線還剩下22mm左右未加工，根據此情況，編制了僅加工上端相貫線的程序，用此程序加工上端的相貫線達圖。在加工到相貫線圓角位置時，可增加刀補將工件相貫線位置的毛坯進行粗加工，讓刀具的圓頭的切削面積小于50%，再減小刀補進行精加工，從而可以減少刀具的磨損率，加快走刀速度。在機加工最后2mm的每次進刀切削時候，，每刀進刀金屬切削量不得超過0.25mm，來確保加工精度必須檢查表面硬度，避免過渡的冷加工（冷作硬化），并做相關紀錄，冷作硬化層不得超過0.025mm。鏜孔等機加工中應避免由于過度加工而導致的內應力以及變形量過大機加工每次進刀切削后，其表面必須進行檢驗，并且不能因為過熱而導致脫色或變色，在操作過程中必須配備適當的校準過的工具，以備尺寸檢驗。

6. 探傷檢查

對此管道應進行常規的目視、化學成分檢測及拉伸等力學性能試驗。同時對管道進行100%超聲波探傷和100%磁粉檢測或進行100%X射線檢測，確保此核電站大型不銹鋼管道件無裂紋殘缺等缺陷，保證產品的質量達到使用要求。

7.結語：通過理論模擬實驗，聯系實際加工制造，在整體加工的工藝方法上采取措施，運用先進工藝加工方法保證零件各項技術指標達到設計要求和使用性能要求。隨著科技和經濟的不斷發展，核電站在我國廣泛的應用，研究并掌握核電站大型特殊材料不銹鋼的零件的加工工藝方法有著深遠的意義。

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