【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核聚变装置内用高纯石墨加工，具体涉及一种核聚变装置内用高纯石墨的加工方法及加工夹具。
技术介绍
1、高纯石墨常常被用作核聚变装置内面向芯部等离子体材料，特别是灰分低于30ppm的高纯石墨产品。考虑到核聚变装置内部石墨工件数量较大、同时兼顾经济性和可维护性，核聚变装置内的高纯石墨工件较多采用压棒和螺钉组合的固定方式，具体是利用压棒通过石墨通孔并使用垂向的多个螺钉将石墨块锁定在安装板上。目前核聚变装置内使用的石墨工件上的石墨通孔长度约为100mm左右。
2、核聚变装置芯部高温等离子体需要在高真空、高纯净的环境下持续运行，这就对高纯石墨工件的加工精度和杂质含量提出很高要求，特别是石墨工件上面向等离子体的面要求较好的光洁度，以及用于石墨工件固定安装的石墨通孔的加工精度，要求加工后的石墨通孔直径公差需要在±0.025mm以内。
3、然而，当前高纯石墨工件加工考虑到经济性，在钻孔加工工序中主要采用真空吸气、工业胶水、l型制具等固定，并利用数控机床进行批量加工，其加工精度不能达到核聚变装置用高纯石墨工件的精度要求，且工业胶水会污染石墨体。同时，传统的高纯石墨工件加工流程中在工件加工和转移的过程中极大可能会使高纯石墨块受到粉尘、油污、汗渍等杂质污染，不能满足核聚变装置用高纯石墨的高光洁度要求。故而设计一种新的高纯石墨工件加工方法及其加工夹具，使得按此方法加工的高纯石墨工件具有较高的尺寸精度和极低的杂质含量，同时兼具一定的经济性是非常有必要的。
技术实现思路
1
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，包括以下步骤：
4、步骤一、基准加工：在石墨工件上加工参考面和两个辅助孔，其中参考面与石墨工件上面对等离子体的面相平行，两个辅助孔间隔布置在参考面上；
5、步骤二、钻孔：在石墨工件完成基准加工后，通过加工夹具将石墨工件固定于机床工作台上，采用四步钻孔法完成石墨通孔的加工；
6、步骤三、边角特征加工：利用销钉插入两个辅助孔进行定位，并结合真空吸气方式将完成钻孔加工的石墨工件水平固定于机床工作台，对石墨工件上的边角特征进行加工；
7、步骤四、磨面：利用销钉插入两个辅助孔进行定位，并结合真空吸气方式将已完成边角特征加工的石墨工件水平固定于机床工作台上，采用砂轮对石墨工件上面对等离子体的面进行表面打磨，使其满足光洁度要求；
8、步骤五、超声清洗及烘干：对已完成磨面的石墨工件依次进行冲洗、超声清洗、吹干、高温烘干操作，待烘干完成后，静止降温至30℃以下后取出石墨工件，用无尘布擦拭石墨工件的所有表面；
9、步骤六、真空封装并包装：将已完成擦拭的石墨工件采用塑料袋真空密封包装，并放置包装箱中，并采用软塑料垫将每个石墨工件四周隔开。
10、在一些实施例中，步骤二中四步钻孔法包括四次钻孔，四次钻孔所用的镗刀直径各不相同，按加工的先后顺序四次钻孔镗刀的直径分别为石墨通孔直径的1/2、石墨通孔直径的3/4、石墨通孔直径小0.3mm、石墨通孔直径相等。
11、在一些实施例中，步骤四中石墨工件磨面加工中采用的砂轮应高于400目。
12、在一些实施例中，步骤五中具体操作为采用纯净水将石墨工件表面灰尘进行冲洗后，放置于超声波清洗机中采用去离子纯净水进行超声波清洗，然后采用高压气枪将完成超声波清洗后的石墨工件表面水渍吹干，并放置于烘箱中进行高温烘干。
13、在一些实施例中，超声波清洗时根据石墨工件大小、厚度及超声波清洗机的功率大小调整石墨工件翻面次数和清洗时间，待石墨工件表面颜色不再明显变化，颜色均匀、无不规则图案时停止超声波清洗。
14、在一些实施例中，对石墨工件进行高温烘干时，先对烘箱进行清洗后，并在烘箱托盘或烘箱底部放置一层高纯度陶瓷片，将石墨工件放置于陶瓷片上烘干。
15、在一些实施例中，石墨工件高温烘干应采用不高于100℃不低于70℃温度烘干不少于24小时。
16、第二方面，本专利技术提供了一种核聚变装置内用高纯石墨的加工夹具，用于实现第一方面所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，该加工夹具包括台虎钳和制具，所述台虎钳包括活动钳口、固定钳口和丝杠，所述制具包括底台和设于其两侧的侧台，所述底台和两侧侧台形成与石墨工件宽度适配的u型开口，其中，所述台虎钳固定于机床工作台上，将待钻孔的石墨工件放置于所述制具中，并使得石墨工件的参考面与制具的底台紧靠，石墨工件的两个侧面与制具的两个侧台紧靠。
17、在一些实施例中，所述制具的材料采用高纯石墨，且硬度应低于石墨工件的硬度。
18、在一些实施例中，所述制具底台在靠近两个侧台的位置处分别设有凹槽。
19、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
20、本专利技术通过采用严格的基准加工、钻孔、边角特征加工、磨面的机加工流程，保证石墨工件具有较高的加工精度，使面对等离子体的面具有较好的光洁度；结合特制加工夹具固定石墨工件进行钻孔加工，能使工件的通孔精度优于±0.025mm，同时尺寸相近的工件可采用同一夹具工装，具有较好的经济性；在机加工完成后对工件进行充分的超声清洗除去表层的油污、灰尘、汗渍等杂质，并通过较高温度的烘干除去内部水分，使得石墨部件具有极高的清洁度，烘干后采用塑料袋真空封装并包装；该专利技术使得高纯石墨工件具有较高的尺寸精度和极低的杂质含量，同时具有较好的经济性。
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1.一种核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，步骤二中四步钻孔法包括四次钻孔，四次钻孔所用的镗刀直径各不相同，按加工的先后顺序四次钻孔镗刀的直径分别为石墨通孔直径的1/2、石墨通孔直径的3/4、石墨通孔直径小0.3mm、石墨通孔直径相等。
3.根据权利要求1所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，步骤四中石墨工件磨面加工中采用的砂轮应高于400目。
4.根据权利要求1所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，步骤五中具体操作为采用纯净水将石墨工件表面灰尘进行冲洗后，放置于超声波清洗机中采用去离子纯净水进行超声波清洗，然后采用高压气枪将完成超声波清洗后的石墨工件表面水渍吹干，并放置于烘箱中进行高温烘干。
5.根据权利要求4所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，超声波清洗时根据石墨工件大小、厚度及超声波清洗机的功率大小调整石墨工件翻面次数和清洗时间，待石墨工件表面颜色不再明显变化，颜色均匀、无不规则图案时停止
6.根据权利要求4所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，对石墨工件进行高温烘干时，先对烘箱进行清洗后，并在烘箱托盘或烘箱底部放置一层高纯度陶瓷片，将石墨工件放置于陶瓷片上烘干。
7.根据权利要求6所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，石墨工件高温烘干应采用不高于100℃不低于70℃温度烘干不少于24小时。
8.一种核聚变装置内用高纯石墨的加工夹具，用于实现权利要求1-7任一项所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，包括台虎钳和制具，所述台虎钳包括活动钳口、固定钳口和丝杠，所述制具包括底台和设于其两侧的侧台，所述底台和两侧侧台形成与石墨工件宽度适配的U型开口，其中，所述台虎钳固定于机床工作台上，将待钻孔的石墨工件放置于所述制具中，并使得石墨工件的参考面与制具的底台紧靠，石墨工件的两个侧面与制具的两个侧台紧靠。
9.根据权利要求8所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工夹具，其特征在于，所述制具的材料采用高纯石墨，且硬度应低于石墨工件的硬度。
10.根据权利要求8所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工夹具，其特征在于，所述制具底台在靠近两个侧台的位置处分别设有凹槽。
...【技术特征摘要】
1.一种核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，步骤二中四步钻孔法包括四次钻孔，四次钻孔所用的镗刀直径各不相同，按加工的先后顺序四次钻孔镗刀的直径分别为石墨通孔直径的1/2、石墨通孔直径的3/4、石墨通孔直径小0.3mm、石墨通孔直径相等。
3.根据权利要求1所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，步骤四中石墨工件磨面加工中采用的砂轮应高于400目。
4.根据权利要求1所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，步骤五中具体操作为采用纯净水将石墨工件表面灰尘进行冲洗后，放置于超声波清洗机中采用去离子纯净水进行超声波清洗，然后采用高压气枪将完成超声波清洗后的石墨工件表面水渍吹干，并放置于烘箱中进行高温烘干。
5.根据权利要求4所述的核聚变装置内用高纯石墨的加工方法，其特征在于，超声波清洗时根据石墨工件大小、厚度及超声波清洗机的功率大小调整石墨工件翻面次数和清洗时间，待石墨工件表面颜色不再明显变化，颜色均匀、无不规则图案时停止超声波清洗。
6.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文玉，卢勇，宋斌斌，孙霞光，蔡立君，刘健，赖春林，刘雨祥，唐乐，侯吉来，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：
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