Crdm零件精密鑄造成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密鑄造技術(shù)，具體是一種CRDM零件精密鑄造成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]CRDM是核控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)稱，其是核電站反應(yīng)堆控制系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)的一種伺服機(jī)構(gòu)，具有完成反應(yīng)堆啟動(dòng)、調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率、停止反應(yīng)堆和事故情況下快速停堆的作用，是直接影響核反應(yīng)堆安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。
[0003]長(zhǎng)期以來(lái)，核控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的成型技術(shù)一直被世界強(qiáng)國(guó)強(qiáng)企所壟斷，這包括了核控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的線圈組鉤爪組件中的連桿和鉤爪成型技術(shù)。此種技術(shù)壟斷迫使我國(guó)不得不花費(fèi)高昂的價(jià)格(現(xiàn)價(jià)約20000元/套)進(jìn)口，核控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的連桿和鉤爪不僅用量大，而且還需要定期更換，這一現(xiàn)狀嚴(yán)重制約了我國(guó)核電行業(yè)的發(fā)展，甚至威脅我國(guó)國(guó)防安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述CRDM技術(shù)的現(xiàn)狀，自主研發(fā)一種CRDM零件精密鑄造成型方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種CRDM零件精密鑄造成型方法，包括下列步驟:
0.根據(jù)CRDM鉤爪和/或連桿的設(shè)計(jì)形狀，以熔模方式制造與之相適配的陶瓷模殼；
2).將陶瓷模殼在溫度為850?1100°C的條件下預(yù)熱、并保溫I?5小時(shí)，保證陶瓷模殼各部位的溫度均勻；將司太立合金鑄錠在1400?1500°C的條件下熔化后，澆注進(jìn)預(yù)熱好的陶瓷模殼中，凝固成鑄件；
3).清理模殼；將鑄件在1100?1250°C的條件下保溫I?5小時(shí)后空冷，然后將鑄件在850?950°C的條件下保溫6?10小時(shí)后空冷。
[0006]進(jìn)一步的，所述陶瓷模殼成型于陶瓷的澆注系統(tǒng)上，所述澆注系統(tǒng)包括澆口杯和至少一個(gè)直澆道，所述澆口杯設(shè)置在直澆道的上部，澆口杯與直澆道相通，所述直澆道上徑向設(shè)有至少一個(gè)鉤爪模殼和/或連桿模殼，所述鉤爪模殼和/或連桿模殼通過(guò)對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆道設(shè)置在直澆道上。
[0007]再進(jìn)一步的，所述澆注系統(tǒng)具有頂部橫澆道，所述頂部橫澆道的頂面用于設(shè)置澆口杯、底面用于設(shè)置直澆道。所述澆注系統(tǒng)具有底部橫澆道，所述底部橫澆道設(shè)置在直澆道的底部。
[0008]更進(jìn)一步的，所述底部橫澆道的側(cè)面、端面和/或底面上設(shè)有至少一個(gè)外凸的鉤爪模殼和/或連桿模殼，所述鉤爪模殼和/或連桿模殼通過(guò)對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆道設(shè)置在底部橫澆道上。
[0009]所述司太立合金熔液為重熔熔液。進(jìn)一步的，所述司太立合金熔液為司太立6#合金熔液。
[0010]上述陶瓷的澆注系統(tǒng)的成型方法，包括下列步驟: ①.根據(jù)CRDM鉤爪和/或連桿的設(shè)計(jì)形狀、以及所要澆注的數(shù)量，準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的鉤爪蠟?zāi)：?或連桿蠟?zāi)?，并?zhǔn)備澆口杯蠟?zāi)！⒅睗驳老災(zāi)：蛢?nèi)澆道蠟?zāi)＃?br> ②.將所準(zhǔn)備的鉤爪蠟?zāi)：?或連桿蠟?zāi)Ｍㄟ^(guò)對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆道蠟?zāi)ＴO(shè)置在直澆道蠟?zāi)５耐庵鼙谏?，使鉤爪蠟?zāi)：?或連桿蠟?zāi)Ｔ谥睗驳老災(zāi)Ｉ蠌较蛲蛊?；將澆口杯蠟?zāi)＿B接在直澆道蠟?zāi)５纳喜?，以此形成蠟?shù)；
③.在步驟②的蠟樹(shù)上以粘漿淋砂的方式制作陶瓷殼，經(jīng)脫蠟和焙燒成型陶瓷的澆注系統(tǒng)。
[0011]進(jìn)一步的，所述蠟樹(shù)上具有頂部橫澆道蠟?zāi)?，所述頂部橫澆道蠟?zāi)＿B接在直澆道蠟?zāi)５捻敹耍敳繖M澆道蠟?zāi)５捻斆嬗糜谶B接澆口杯蠟?zāi)！?br>[0012]再進(jìn)一步的，所述蠟樹(shù)上具有底部橫澆道蠟?zāi)＃龅撞繖M澆道蠟?zāi)＿B接在直澆道蠟?zāi)５牡锥恕?br>[0013]更進(jìn)一步的，所述底部橫澆道蠟?zāi)５膫?cè)面、端面和/或底面上通過(guò)對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆道蠟?zāi)＿B接有鉤爪蠟?zāi)：?或連桿蠟?zāi)！?br>[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1.上述方法以熔模鑄造技術(shù)可靠地實(shí)現(xiàn)CRDM用連桿和/或鉤爪零件的成型，成型操作容易且零件成品率高，所成型的連桿和/或鉤爪零件的組織均勻且長(zhǎng)效耐磨，服役時(shí)可靠、穩(wěn)定，能夠有效滿足技術(shù)要求；
2.上述方法能夠?qū)RDM的連桿和/或鉤爪零件可靠地實(shí)現(xiàn)批量、規(guī)模化的成型，進(jìn)而有效提高了生產(chǎn)效率、降低了成型成本，具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016]圖1是本發(fā)明澆注系統(tǒng)蠟樹(shù)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1的側(cè)視圖。
[0018]圖3是圖1的俯視圖。
[0019]圖中代號(hào)含義:1一澆口杯蠟?zāi)＃?—頂部橫澆道蠟?zāi)＃?—直澆道蠟?zāi)＃?一底部橫澆道蠟?zāi)＃?—鉤爪蠟?zāi)＃?—連桿蠟?zāi)＃? —內(nèi)澆道蠟?zāi)！?br>【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
本發(fā)明為CRDM零件-鉤爪和連桿的精密鑄造成型方法，其包括下列步驟:
I).根據(jù)CRDM鉤爪和連桿的設(shè)計(jì)形狀，以熔模方式制造與之相適配的陶瓷模殼。
[0021]具體的，本發(fā)明的陶瓷模殼成型于陶瓷的澆注系統(tǒng)上，該澆注系統(tǒng)包括一個(gè)澆口杯、一個(gè)頂部橫澆道、兩個(gè)直澆道(即豎向澆道)和一個(gè)底部橫澆道，所有澆道為中空結(jié)構(gòu)。
[0022]其中，澆口杯成型于頂部橫澆道的頂部，最好處在頂部橫澆道的頂面中央。頂部橫澆道為內(nèi)空的長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)，其輪廓的大小應(yīng)當(dāng)能夠覆蓋兩個(gè)直澆道的上端面，且不影響兩個(gè)直澆道的空間布置。
[0023]兩個(gè)直澆道設(shè)置在頂部橫澆道的兩端處，每個(gè)直澆道為中空結(jié)構(gòu)，直澆道的中空與頂部橫澆道的中空相通。在每個(gè)直澆道上徑向設(shè)有多個(gè)鉤爪模殼和連桿模殼，這些鉤爪模殼和連桿模殼最好是分組的矩形陣列式設(shè)置，這樣既整齊、又能高效且緊湊的布置模殼，前述的每個(gè)模殼(鉤爪模殼或連桿模殼)不能直接設(shè)置在直澆道上，否則將會(huì)使所成型的鉤爪或連桿零件與直澆道形成大面積的聯(lián)結(jié)，不利于成品處理和質(zhì)量保證，因而每個(gè)鉤爪模殼和每個(gè)連桿模殼分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的中空內(nèi)澆道設(shè)置在直澆道上(即徑向連接模殼和直澆道的澆道)；每個(gè)模殼的中空型腔通過(guò)內(nèi)澆道與直澆道的中空相通。另外，為了保證零件的成型質(zhì)量，最好使內(nèi)澆道設(shè)置在模殼的頂部處或靠近頂部處。
[0024]底部橫澆道為內(nèi)空的長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)，底部橫澆道設(shè)置在直澆道的底部，底部橫澆道的兩端分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)直澆道的底部，底部橫澆道的中空與直澆道的中空相通。在底部橫澆道的兩個(gè)側(cè)面(也可以在除頂面以外的端面和/或底面)上分別設(shè)有多個(gè)外凸的連桿模殼(或者是鉤爪模殼，亦或者是它們的混合設(shè)置)，如同上述，每個(gè)連桿模殼通過(guò)對(duì)應(yīng)的中空內(nèi)澆道設(shè)置在底部橫澆道上。
[0025]參見(jiàn)圖1、圖2和圖3所示，上述陶瓷的澆注系統(tǒng)的成型方法，包括下列步驟:
①.根據(jù)CRDM零件-鉤爪和連桿的設(shè)計(jì)形狀(包括結(jié)構(gòu)及輪廓尺寸等)、以及所要澆注的數(shù)量，準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的鉤爪蠟?zāi)?和連桿蠟?zāi)? ;并通過(guò)壓蠟機(jī)壓制澆口杯蠟?zāi)?、頂部橫澆道蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?、底部橫澆道蠟?zāi)?和內(nèi)澆道蠟?zāi)?，澆口杯蠟?zāi)為錐體狀結(jié)構(gòu)，頂部和底部的橫澆道蠟?zāi)?2、4)為長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)，兩個(gè)橫澆道蠟?zāi)５拈L(zhǎng)度應(yīng)該允許兩個(gè)直澆道蠟?zāi)?的自由布置空間，兩個(gè)直澆道蠟?zāi)?分別為長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)澆道蠟?zāi)?為小徑柱狀結(jié)構(gòu)；前述壓蠟機(jī)的壓制溫度通常為60?70°C、壓制壓力通常為0.8?1.5MPa ；
②.采用電焊刀，將所準(zhǔn)備的鉤爪蠟?zāi)?和連桿蠟?zāi)?通過(guò)對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆道蠟?zāi)?設(shè)置在每個(gè)直澆道蠟?zāi)?的外周壁上，使鉤爪蠟?zāi)?和連桿蠟?zāi)?在直澆道蠟?zāi)?上徑向凸起；將連桿蠟?zāi)?通過(guò)對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆道蠟?zāi)?設(shè)置在底部橫澆道蠟?zāi)?的兩側(cè)面上，使連桿蠟?zāi)?在底部橫澆道蠟?zāi)?的側(cè)面凸起；將澆口杯蠟?zāi)連接在頂部橫澆道蠟?zāi)?的頂面中央處；將兩個(gè)直澆道蠟?zāi)?豎向連接在頂部橫澆道蠟?zāi)?的兩端；將底部橫澆道蠟?zāi)?橫向連接在兩個(gè)直澆道蠟?zāi)?的底端，以此形成蠟樹(shù)；
③.在步驟②的蠟樹(shù)上以粘漿淋砂的方式制作陶瓷殼，具體的，除去澆口杯蠟?zāi)的頂面(也就是整個(gè)蠟樹(shù)的最高頂面)無(wú)需進(jìn)行粘漿淋砂處理外，整個(gè)蠟樹(shù)的所有外露表面均進(jìn)行粘漿淋砂處理，待蠟樹(shù)上的粘漿淋砂成型后，然后將前述蠟樹(shù)經(jīng)脫蠟和焙燒處理，得具有空腔的陶瓷的澆注系統(tǒng)。
[0026]2).將上述結(jié)構(gòu)和方法所成型的澆注系統(tǒng)(包含了陶瓷模殼)放置進(jìn)電阻爐中，在溫度為1100°c的條件下預(yù)熱、并保溫2小時(shí)，以此保證澆注系統(tǒng)各部位的溫度均勻。
[0027]在澆注系統(tǒng)預(yù)熱的過(guò)程中，將司太立6#合金的鑄錠在溫度為1400°C的條件下進(jìn)行重熔熔化，直至其充分熔化。
[0028]澆注系統(tǒng)預(yù)熱好后，將其取出電阻爐；再將司太立合金的重熔熔液澆注進(jìn)澆注系統(tǒng)中，具體的，司太立合金熔液從澆注系統(tǒng)的澆口杯進(jìn)入頂部橫澆道，再由頂部橫澆道分散進(jìn)入直澆道內(nèi)，進(jìn)而使合金熔液由下而上灌滿底部橫澆道和直澆道上的所有鉤爪模殼、連桿模殼；澆注系統(tǒng)中的合金熔液凝固成鑄件。
[0029]3).澆注系統(tǒng)中的鑄件凝固完畢后，將澆注系統(tǒng)的模殼進(jìn)行清理去除，并將所成型鑄件中的鉤爪鑄件和連桿鑄件從鑄件樹(shù)形上整理下來(lái)，形成單體。
[0030]接著將所成型的各鑄件單體(即鉤爪鑄件和連桿鑄件)進(jìn)行熱處理。具體的，將鑄件放置進(jìn)熱處理爐中，在溫度為1250°C的條件下，保溫I小時(shí)后空冷，然后將鑄件在溫度為950°C的條件下，保溫6小時(shí)后空冷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)固溶和時(shí)效處理，以提高鑄件的硬度和強(qiáng)度，得CRDM需要的成品零件-鉤爪和連桿。
[0031]實(shí)施例2
本發(fā)明為CRDM零件-鉤爪的精密鑄造成型方法，其包括下列步驟:
I).根據(jù)CRDM鉤爪的設(shè)計(jì)形狀，以熔模方式制造與之相適配的陶瓷模殼。
[0032]具體的，本發(fā)明的陶瓷模殼成型于陶瓷的澆注系統(tǒng)上，該澆注系統(tǒng)包括一個(gè)澆口杯、一個(gè)頂部橫澆道和兩個(gè)直澆道，所有澆道為中空結(jié)構(gòu)。
[0033]其中，澆口杯成型于頂部橫澆道的頂部，最好處在頂部橫澆道的頂面中央。頂部橫澆道為內(nèi)空的長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)，其輪廓的大小應(yīng)當(dāng)能夠覆蓋兩個(gè)直澆道的上端面，且不影響兩個(gè)直澆道