[發明專利]一種核主泵轉子屏蔽套的真空熱脹形工藝

有效

• 申請號: 201010141235.4
• 申請日: 2010-04-03
• 公開（公告）號: CN101812572A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 張立文;朱智;吳東江;雷明凱
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種核主泵轉子屏蔽套的真空熱脹形工藝，主要用于核主泵轉子屏蔽套的矯形，屬于核電領域。

背景技術

核主泵是核電站一回路系統中唯一的旋轉設備，是核島的心臟，屬于核安全一級設備，是壓水堆核電站的關鍵設備之一。對于第三代非能動型核反應堆來說，其采用的是一種帶屏蔽電機的屏蔽泵，泵中的電機是立式、水冷、鼠籠式感應電機，電機轉子的外表面套有轉子屏蔽套，轉子屏蔽套可以防止轉子銅條與反應堆冷卻劑接觸，其加工和裝配質量直接影響核主泵的正常運行，是核主泵中的關鍵部件之一。

轉子屏蔽套的材料選用耐腐蝕的非磁性金屬Hastelloy?C-276合金，其加工工藝分為下料剪切、卷板成形、焊接、矯形和組裝幾個工序。其中，在完成焊接工藝后，由于轉子屏蔽套的成形精度和圓整度很難達到設計要求，此時需要對轉子屏蔽套進行矯形，使其滿足要求的成形精度和圓整度，為下一步組裝工藝做準備。這也是轉子屏蔽套的加工和裝配過程中非常重要的工序。

脹形是一種特殊的金屬成形加工方法，被廣泛應用于航空航天、汽車工業等領域。通常工件的脹形是依靠高的內壓力和軸向載荷通過模具來控制成形的，屬于冷成形范疇。

核主泵轉子屏蔽套具有超薄大長徑比，且要求的尺寸精度和圓整度高，成形難度非常大，將上述傳統的脹形方法用于核主泵轉子屏蔽套的矯形存在如下弊端：首先，脹形后工件的回彈較大，成形不穩定；其次，脹形后工件內部存在較大的殘余應力，此時需要通過退火來消除工件內部的殘余應力，才能使工件滿足設計要求；再則，整個過程不但需要專門的成形設備，而且需要專門用于退火的熱處理設備，工藝流程復雜，生產成本高，且效率低。

發明內容

本發明的目的是提供一種核主泵轉子屏蔽套的真空熱脹形工藝，可以實現核主泵轉子屏蔽套的矯形，本發明不但可以保證轉子屏蔽套的成形精度和圓整度，轉子屏蔽套的成形質量穩定，而且簡化了生產工藝流程，降低了生產成本，提高了生產效率。

本發明的技術解決方案是：一種核主泵轉子屏蔽套的真空熱脹形工藝，分為室溫裝爐、加熱、保溫和爐冷四個階段：

所述室溫裝爐是指在室溫下，將轉子屏蔽套和模具一同放入真空熱處理爐，模具置于填料臺上，轉子屏蔽套套在模具的外面，并座在模具的凸臺上，轉子屏蔽套的內徑和模具的外徑之間留有一定的脹形間隙，且轉子屏蔽套、模具和填料臺的軸線位于同一條中心線上。

所述加熱是指利用真空熱處理爐給轉子屏蔽套和模具加熱，隨著溫度的升高，轉子屏蔽套和模具發生熱膨脹，由于模具的線膨脹系數大于轉子屏蔽套的線膨脹系數，當加熱到某一時刻，轉子屏蔽套和模具會完全貼合在一起，即：轉子屏蔽套的內徑和模具的外徑重合，脹形間隙消失，此時，轉子屏蔽套和模具將一起膨脹，轉子屏蔽套在模具熱膨脹力的作用下逐漸發生塑性變形。

所述保溫是轉子屏蔽套和模具加熱到保溫溫度后保溫一段時間，此時，轉子屏蔽套與模具不再發生膨脹，根據應力松弛原理，轉子屏蔽套內部的應力降低，并逐漸發生蠕變變形。

所述爐冷是指經過充分保溫后，轉子屏蔽套和模具在真空熱處理爐內冷卻，轉子屏蔽套和模具因溫度降低而發生收縮，由于模具的線膨脹系數大于轉子屏蔽套的線膨脹系數，在某一時刻，轉子屏蔽套與模具分離，當冷卻到室溫時，轉子屏蔽套的塑性變形和蠕變變形便保持下來，從而達到成形的目的。

所述轉子屏蔽套的尺寸范圍：高度為1000mm-4000mm，內徑為200mm-800mm，厚度為0.3mm-1.0mm。

所述模具是一個下端帶有凸臺的圓筒，采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼制造。

所述脹形間隙、保溫溫度、保溫時間以及模具的尺寸是核主泵轉子屏蔽套的真空熱脹形工藝的重要工藝參數，直接影響核主泵轉子屏蔽套的最終成形，利用有限元軟件MSC.MARC和數值計算軟件Fortran建立有限元模型模擬核主泵轉子屏蔽套的真空熱脹形，并根據實際的尺寸精度和圓整度要求，不斷優化工藝方案，最終選擇出合理的工藝參數。

本發明所達到的有益效果是：這種核主泵轉子屏蔽套的真空熱脹形工藝可以完成核主泵轉子屏蔽套的矯形。由于整個工藝是在真空熱處理爐內進行，具有無氧化、無脫碳、表面光潔度好、變形小、節能和無污染等優點，且核主泵轉子屏蔽套是在真空熱處理退火的同時進行成形，所以本發明一方面可以保證轉子屏蔽套的成形精度和圓整度，而且消除了轉子屏蔽套在焊接過程中產生的殘余應力，防止轉子屏蔽套在成形時產生裂紋，轉子屏蔽套的成形質量穩定；另一方面將成形與退火有機融合，簡化了生產工藝流程，且不需要制造專門的成形設備，降低了生產成本，提高了生產效率。