一种镍基合金丝杠制造方法及镍基合金丝杠技术

技术编号：41239976 阅读：12 留言：0更新日期：2024-05-09 23:52

一种镍基合金丝杠制造方法，包括以下步骤：以镍基合金轧棒或锻造棒材为原料，在固溶态下进行棒材坯料多道次的机械加工、热处理与尺寸校正；控制棒材坯料跳动小于精车加工阈值，依次进行粗磨螺纹加工、螺纹半精加工，得到丝杠毛坯；对丝杠毛坯进行时效硬化处理，并进行螺纹精加工，得到丝杠成品。上述方法在固溶态下对镍基合金棒材进行大加工量的机械加工，降低了机械加工难度，提高了加工精度；通过多道次热处理有效消除了机械加工过程中的残余应力，提高了尺寸精度；对时效硬化后的镍基合金进行螺纹精加工，有效保证了成品的强度与精度。本发明专利技术还提供一种镍基合金丝杠。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于镍基合金领域，具体涉及一种镍基合金丝杠制造方法及镍基合金丝杠。

技术介绍

1、核电站中反应堆控制系统是关系到核电站整体安全性与可靠性的核心系统，因此对操作精度与可靠性有着极高的要求。随着民用核电技术的不断发展，由于具有体积小、反应灵敏等优点，丝杠控制机构正部分替代传统的钩爪式控制机构，获得越来越多的应用。而反应堆控制棒的控制机构服役温度可超过300℃，在这样的条件下，常规钢材的精度、疲劳性能和耐腐蚀性能难以满足设计要求。因此，各类具有良好高温性能、抗蠕变性能和耐腐蚀的镍基合金被认为具有良好的应用前景。但是，核电站采用的丝杠控制机构整体采用大长径比的薄壁管结构，导致加工过程中容易产生应力集中而造成形变，同时薄壁结构难以采用常规手段校直，镍基合金的高硬度与脆性倾向也给加工带来了进一步的困难。采用现有常规工艺制造镍基合金丝杠控制机构，效率不高，质量不稳定，难以满足工业需求。因此，提供一种镍基合金丝杠制造方法，对于提高反应堆控制系统的安全性与可靠性具有积极意义。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种镍基合金丝杠制造方法，改善镍基合金丝杠的加工质量。本专利技术还提供一种镍基合金丝杠。

2、根据本专利技术一个方面的实施例，提供一种镍基合金丝杠制造方法，该方法包括以下步骤，提供镍基合金轧棒原料或锻造棒材原料：

3、a）对所述镍基合金轧棒原料或锻造棒材原料进行固溶处理，得到固溶棒材；

4、b）在常温下对所述固溶棒材进行校直与校圆；

5、c）在所述固溶棒材上安装定型工装，并进行去应力退火得到退火棒材，检验所述退火棒材的直线度与圆度，如果超过给定阈值则重复b）步骤；

6、d）对所述退火棒材进行粗车外圆处理，并进行打孔与校直，得到打孔棒材；

7、e）对所述打孔棒材进行精车外圆处理，得到棒材坯料；

8、f）对所述棒材坯料进行外圆加工，使所述棒材坯料的同轴度与壁厚偏差小于给定阈值；

9、g）在所述棒材坯料上安装定型工装，并进行去应力退火，检验退火后的所述棒材坯料跳动是否小于精车加工阈值，如果跳动超出精车加工阈值，则在常温下进行校直及f）步骤；如果跳动小于精车加工阈值而大于粗磨加工阈值，则对所述棒材坯料进行粗磨外圆加工；

10、h）在所述棒材坯料表面粗磨螺纹滚道并进行去应力热处理，得到丝杠坯料；

11、i）对所述丝杠坯料进行尺寸检验，如果尺寸超差则在常温下进行校直并重复h）步骤；

12、j）对所述丝杠坯料进行螺纹半精加工，并进行去应力热处理，得到丝杠毛坯；

13、k）对所述丝杠毛坯进行尺寸检验，如果尺寸超差则在常温下进行校直并重复j）步骤；

14、l）在所述丝杠毛坯上安装定型工装，并对所述丝杠毛坯进行时效处理；

15、m）对时效处理后的所述丝杠毛坯进行螺纹精加工，所述螺纹精加工采用多次磨削加工，磨削速度为2-4μm/s，得到丝杠成品。

16、目前，现有的丝杠加工工艺无法将时效硬化的镍基合金加工为核级丝杠控制机构成品。上述方法通过对镍基合金棒材进行多道次加工，通过合理设置的热处理工艺，消除了镍基合金内部的残余应力，减小了变形，满足了核级丝杠控制机构的直线度与精度要求（可以达到t5精度）。解决了镍基合金滚珠丝杠容易弯曲、难以校直的问题，降低了加工难度，提高了制造效率与制造精度。

17、进一步地，在部分实施例中，所述镍基合金轧棒原料的成分按重量比计含有35.0%-45.0%的cr，3.0%-4.0%的al，0.05%-0.2%的ce，0.01%-0.2%的mg，余量为ni和不可避免的杂质。通过对镍基合金中的成分进行合理控制，能够实现镍基合金原料在固溶态下具有低硬度易于加工，而在时效状态下具有高强度、高硬度。

18、进一步地，在部分实施例中，所述镍基合金轧棒原料的成分中还含有：fe不超过0.1%，si不超过0.5%，mn不超过0.2%，c不超过0.01%，o不超过50ppm，n不超过100ppm。这些元素成分容易形成有害析出相，导致镍基合金表现出脆性倾向，影响丝杠成品的力学性能。

19、进一步地，在部分实施例中，所述a）步骤中，所述固溶棒材的固溶温度为1160℃-1200℃，保温时间为1h-4h，所述固溶棒材的硬度不超过280hb，所述固溶棒材的直径为所述e）步骤中所述棒材坯料直径的103%-108%。控制固溶棒材硬度在较低状态，有利提高后续螺纹加工的效率与精度。

20、进一步地，在部分实施例中，所述c）步骤中，直线度的所述给定阈值≤2mm，圆度的所述给定阈值≤1mm。

21、进一步地，在部分实施例中，所述d）步骤中，所述打孔棒材的直径为所述e）步骤中所述棒材坯料直径的101%-106%，打孔偏差≤0.5mm。

22、进一步地，在部分实施例中，所述f）步骤中，同轴度偏差的所述给定阈值≤0.5mm，壁厚偏差的所述给定阈值≤0.5mm；所述g）步骤中，所述精车加工阈值为≤0.5mm，所述粗磨加工阈值≤0.3mm。

23、进一步地，在部分实施例中，所述去应力退火的加热温度为450℃-500℃，保温时间为0.5h-3h，冷却速率≤100℃/h。保持低冷却速率，有助于避免发生热变形。

24、进一步地，在部分实施例中，所述l）步骤中时效处理温度为580℃-830℃，保温时间3h-15h，时效处理后的所述丝杠毛坯的直线度≤0.3mm。

25、根据本专利技术另一个方面的实施例，提供一种镍基合金丝杠，采用前述任一实施例中所提供的镍基合金丝杠制造方法制造。

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【技术保护点】

1.一种镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述镍基合金轧棒原料的成分按重量比计含有35.0%-45.0%的Cr，3.0%-4.0%的Al，0.05%-0.2%的Ce，0.01%-0.2%的Mg，余量为Ni和不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述镍基合金轧棒原料的成分中还含有：Fe不超过0.1%，Si不超过0.5%，Mn不超过0.2%，C不超过0.01%，O不超过50ppm，N不超过100ppm。

4.根据权利要求1至3中任一所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述a）步骤中，所述固溶棒材的固溶温度为1160℃-1200℃，保温时间为1h-4h，所述固溶棒材的硬度不超过280HB，所述固溶棒材的直径为所述e）步骤中所述棒材坯料直径的103%-108%。

5.根据权利要求1至3中任一所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述c）步骤中，直线度的所述给定阈值≤2mm，圆度的所述给定阈值≤1mm。

6.根据权

7.根据权利要求1至3中任一所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述f）步骤中，同轴度偏差的所述给定阈值≤0.5mm，壁厚偏差的所述给定阈值≤0.5mm；所述g）步骤中，所述精车加工阈值为≤0.5mm，所述粗磨加工阈值≤0.3mm。

8.根据权利要求1至3中任一所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述去应力退火的加热温度为450℃-500℃，保温时间为0.5h-3h，冷却速率≤100℃/h。

9.根据权利要求1至3中任一所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述l）步骤中时效处理温度为580℃-830℃，保温时间3h-15h，时效处理后的所述丝杠毛坯的直线度≤0.3mm。

10.一种镍基合金丝杠，其特征在于，采用如权利要求1至9中任一所述的镍基合金丝杠制造方法制造。

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【技术特征摘要】

1.一种镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述镍基合金轧棒原料的成分按重量比计含有35.0%-45.0%的cr，3.0%-4.0%的al，0.05%-0.2%的ce，0.01%-0.2%的mg，余量为ni和不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述镍基合金轧棒原料的成分中还含有：fe不超过0.1%，si不超过0.5%，mn不超过0.2%，c不超过0.01%，o不超过50ppm，n不超过100ppm。

4.根据权利要求1至3中任一所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述a）步骤中，所述固溶棒材的固溶温度为1160℃-1200℃，保温时间为1h-4h，所述固溶棒材的硬度不超过280hb，所述固溶棒材的直径为所述e）步骤中所述棒材坯料直径的103%-108%。

5.根据权利要求1至3中任一所述的镍基合金丝杠制造方法，其特征在于，所述c）步骤中，直线度的所述给定阈值≤2mm，圆度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王煦嘉，李玲，傅弘伦，何曲波，仇伟夷，刘海定，江慧丰，沈朝，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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