一种大半径端面角度为45度的中子吸收层板制作工艺的制作方法

本发明涉及中子吸收装置技术领域，尤其涉及一种大半径端面角度为45度的中子吸收层板制作工艺。

背景技术：
在核装置中，为了防止核辐射，常采用中子材料及技术进行屏蔽保护；目前常采用的中子吸收材料是铅硼聚乙烯、含硼聚丙烯，其优点是屏蔽结构简单、屏蔽体重量轻、体积小；但是，铅硼聚乙烯易老化，寿命短，这就限制了其应用；镉板也可用做中子吸收材料，但镉有毒，致癌；硼钢也可用做中子吸收材料，但硼钢含硼量太低，很难满足屏蔽需要。需进一步解释，碳化硼具有较高的中子吸收能力，其热中子俘获截面高，俘获能谱宽，不产生放射性同位素，二次射线能量低，而且耐腐蚀，热稳定性好，常在核电站外墙用碳化硼烧结的马赛克装贴，起吸收中子的作用，但碳化硼韧性差，脆性大，难以制成结构功能一体化的中子吸收材料。金属铝具有较好的韧性、材质轻、易延展、耐腐蚀、可塑性强，用金属铝或铝合金做载体，用碳化硼作中子吸收体，制成金属基中子吸收材料，既能提高材料韧性，又可保证具有中子吸收性能。需进一步指出，对于大半径中子吸收装置而言，碳化硼材料需保证圆弧形延伸，且大半径中子吸收装置一般由多个圆弧形状的中子吸收层板拼合而成。然而，在现有技术中，缺乏制备圆弧形状的中子吸收层板的工艺。

技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术对不足而提供一种大半径端面角度为45度的中子吸收层板制作工艺，该大半径端面角度为45度的中子吸收层板制作工艺能够有效地生产制备圆弧形状的中子吸收层板，即能够有效地适用于大半径中子吸收装置的生产加工。为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。一种大半径端面角度为45度的中子吸收层板制作工艺，包括有以下工艺步骤，具体为：a、选取厚度为1mm的铝板并将铝板送入至剪板机进行剪裁开料，经剪板机裁剪好的铝板呈矩形状；b、通过砂轮打磨机对裁剪好的铝板的填料接触面进行打磨加工以使得铝板的填料接触面变得粗糙，打磨完毕后的填料接触面的粗糙度为12.5μmRa；c、将打磨完毕后的铝板送入至数控折弯机中进行折弯处理，经数控折弯机折弯处理后的铝板包括有呈圆弧形弯曲的弧形基部，弧形基部的左端边缘部、右端边缘部分别折弯成型有朝铝板的填料接触面侧弯折的折弯边缘部，弧形基部左端边缘部的折弯边缘部与弧形基部右端边缘部的弯折边缘部对称布置，各折弯边缘部分别包括有第一折弯段、第二折弯段，各第一折弯段分别与弧形基部连接且各第一折弯段的切线夹角分别为45度，各第二折弯段分别设置于相应侧的第一折弯段的末端边缘且各第二折弯段分别相对相应侧的第一折弯段朝内弯折；d、制备吸收层压制模具，其中，吸收层压制模具包括有成型下模、装设于成型下模上端侧的上模组件，上模组件包括有上模座、通过锁紧螺丝螺装紧固于上模座下表面的成型上模，成型下模的中间位置开设有朝上开口且前后完全贯穿的下模成型槽，下模成型槽的底面包括有用于与折弯处理后的铝板的弧形基部相贴合的成型槽弧形贴合面、用于与折弯处理后的铝板的第一折弯段相贴合的成型槽折弯段贴合面，成型上模嵌插于成型下模的下模成型槽内，成型上模的下表面为呈圆弧曲面状的弧形成型面，成型上模于弧形成型面的左端边缘、右端边缘分别开设有用于合模时避让铝板的第二折弯段的上模避空槽；成型下模的前端面通过锁紧螺丝螺装有用于阻挡下模成型槽的前端开口的前侧定位板，成型下模的后端面通过锁紧螺丝螺装有用于阻挡下模成型槽的后端开口的后侧定位板，前侧定位板与后侧定位板前后对称布置且前侧定位板的上表面、后侧定位板的上表面分别为呈圆弧曲面状且朝下凹陷的弧形定位面；e、将吸收层压制模具安装于80T四柱液压机，其中，上模座通过模具压板紧固于80T四柱液压机的滑块，成型下模通过模具压板紧固于80T四柱液压机的工作台；f、启动80T四柱液压机并使得上模组件与成型下模分离，通过无纺布醮取酒精擦涂下模成型槽表面、前侧定位板内表面、后侧定位板内表面以及成型上模的弧形成型面，以实现对吸收层压制模具进行清洁处理；g、待酒精清洁处理完毕后，于成型上模的弧形成型面均匀贴附厚度为0.2mm的铁氟龙保护膜；h、待铁氟龙保护膜贴附完毕后，于铁氟龙保护膜的下表面、前侧定位板的内表面、后侧定位板的内表面分别均匀涂覆厚度为0.2mm的凡士林；i、待凡士林涂覆完毕后，将已折弯成型的铝板放置于成型下模的下模成型槽内，而后通过毛刷将胶水均匀涂覆于铝板的填料接触面；j、待铝板涂覆胶水完毕后，通过铁勺将碳化硼填料放入至成型下模的下模成型槽内，碳化硼填料填装于铝板的上端侧且碳化硼填料仅与铝板的填料接触面相接触，碳化硼填料填装完毕后，通过外径值为30mm的不锈钢滚筒沿着前侧定位板、后侧定位板的弧形定位面往复滚动，以实现对碳化硼填料预压处理；其中，碳化硼填料包括有以下重量份的物料，具体为：F40碳化硼颗粒67.5%、F60碳化硼颗粒22.5%、粘结剂10%，粘结剂由环氧树脂、固化剂两种物料组成，粘结剂中环氧树脂、固化剂两种物料的重量份比例为100:35；k、待碳化硼填料填装完毕后，通过无纺布清理掉落于成型下模上表面、前侧定位板上表面、后侧定位板上表面以及铝板的第二折弯段上表面的碳化硼填料，而后启动80T四柱液压机并使得上模组件与成型下模进行合模，其中，80T四柱液压机的压力设定为10T，合模完成后，碳化硼填料以及铝板压紧于成型上模与成型下模之间，当80T四柱液压机的压力值达到10T后，80T四柱液压机开始进行保压且保压持续时间为6小时；l、待80T四柱液压机保压完成后，80T四柱液压机泄压且保持合模状态，碳化硼填料再静态固化24小时；m、待静态固化完成后，启动80T四柱液压机并使得上模组件与成型下模脱开，以实现脱模动作，脱模完成后，通过气动扳手将紧固前侧定位板、后侧定位板的锁紧螺丝拆掉，而后从成型下模的下模成型槽内取出由铝板、碳化硼填料压紧于一起的中子吸收层板。其中，所述碳化硼填料采用以下工艺步骤制备而成，具体为：j1、按照所述步骤j的重量份将F40碳化硼颗粒、F60碳化硼颗粒倒入至容量为15L的砂浆搅拌机内，启动砂浆搅拌机并以80r/min的转速搅拌对碳化硼颗粒混合料进行搅拌，搅拌持续时间为30分钟；j2、待碳化硼颗粒混合料搅拌完成后，按照步骤j的重量份将粘结剂倒入至砂浆搅拌机内，砂浆搅拌机保持80r/min的转速，且对物料持续搅拌30分钟，碳化硼填料制备完成。其中，所述成型下模的上表面于所述下模成型槽的旁侧开设有朝上开口的导柱安装孔，导柱安装孔内嵌装有呈竖向布置的导柱，导柱的上端部延伸至成型下模的上端侧，所述上模座对应导柱装设有导套。其中，所述中子吸收层板中的碳化硼填料的密度为2000kg/m3。本发明的有益效果为：本发明所述的一种大半径端面角度为45度的中子吸收层板制作工艺，其包括以下工艺步骤：a、裁剪铝板；b、打磨铝板的填料接触面；c、铝板折弯加工，折弯处理后的铝板包括弧形基部，弧形基部的左、右端边缘部分别折弯成型折弯边缘部，各折弯边缘部分别包括第一、二折弯段；d、制备吸收层压制模具；e、将吸收层压制模具安装于80T四柱液压机；f、酒精清洁处理；g、成型上模的弧形成型面均匀贴附铁氟龙保护膜；h、涂覆凡士林；i、将铝板放置于下模成型槽内，而后再刷胶水；j、将碳化硼填料放入至下模成型槽内，而后通过不锈钢滚筒进行预压；k、合模保压；l、静态固化；m、脱模并完成中子吸收层板制备。通过上述工艺步骤设计，本发明能够有效地生产制备圆弧形状的中子吸收层板，即能够有效地适用于大半径中子吸收装置的生产加工。附图说明下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。图1为吸收层压制模具的结构示意图。图2为吸收层压制模具的分解示意图。图3为吸收层压制模具的剖面示意图。图4为图3所示“A”位置的放大示意图。图5为折弯处理的铝板的局部放大示意图。在图1至图5中包括有：1——铝板11——弧形基部12——折弯边缘部121——第一折弯段122——第二折弯段2——吸收层压制模具21——成型下模211——下模成型槽2111——成型槽弧形贴合面2112——成型槽折弯段贴合面2113——导柱安装孔22——上模组件221——上模座222——成型上模2221——弧形成型面2222——上模避空槽231——前侧定位板232——后侧定位板233——弧形定位面241——导柱242——导套3——碳化硼填料。具体实施方式下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。一种大半径端面角度为45度的中子吸收层板制作工艺，包括有以下工艺步骤，具体为：a、选取厚度为1mm的铝板1并将铝板1送入至剪板机进行剪裁开料，经剪板机裁剪好的铝板1呈矩形状；b、通过砂轮打磨机对裁剪好的铝板1的填料接触面进行打磨加工以使得铝板1的填料接触面变得粗糙，打磨完毕后的填料接触面的粗糙度为12.5μmRa；c、将打磨完毕后的铝板1送入至数控折弯机中进行折弯处理，如图4和图5所示，经数控折弯机折弯处理后的铝板1包括有呈圆弧形弯曲的弧形基部11，弧形基部11的左端边缘部、右端边缘部分别折弯成型有朝铝板1的填料接触面侧弯折的折弯边缘部12，弧形基部11左端边缘部的折弯边缘部12与弧形基部11右端边缘部的弯折边缘部对称布置，各折弯边缘部12分别包括有第一折弯段121、第二折弯段122，各第一折弯段121分别与弧形基部11连接且各第一折弯段121的切线夹角分别为45度，各第二折弯段122分别设置于相应侧的第一折弯段121的末端边缘且各第二折弯段122分别相对相应侧的第一折弯段121朝内弯折；d、制备吸收层压制模具2，其中，如图1至图4所示，吸收层压制模具2包括有成型下模21、装设于成型下模21上端侧的上模组件22，上模组件22包括有上模座221、通过锁紧螺丝螺装紧固于上模座221下表面的成型上模222，成型下模21的中间位置开设有朝上开口且前后完全贯穿的下模成型槽211，下模成型槽211的底面包括有用于与折弯处理后的铝板1的弧形基部11相贴合的成型槽弧形贴合面2111、用于与折弯处理后的铝板1的第一折弯段121相贴合的成型槽折弯段贴合面2112，成型上模222嵌插于成型下模21的下模成型槽211内，成型上模222的下表面为呈圆弧曲面状的弧形成型面2221，成型上模222于弧形成型面2221的左端边缘、右端边缘分别开设有用于合模时避让铝板1的第二折弯段122的上模避空槽2222；成型下模21的前端面通过锁紧螺丝螺装有用于阻挡下模成型槽211的前端开口的前侧定位板231，成型下模21的后端面通过锁紧螺丝螺装有用于阻挡下模成型槽211的后端开口的后侧定位板232，前侧定位板231与后侧定位板232前后对称布置且前侧定位板231的上表面、后侧定位板232的上表面分别为呈圆弧曲面状且朝下凹陷的弧形定位面233；e、将吸收层压制模具2安装于80T四柱液压机，其中，上模座221通过模具压板紧固于80T四柱液压机的滑块，成型下模21通过模具压板紧固于80T四柱液压机的工作台；f、启动80T四柱液压机并使得上模组件22与成型下模21分离，通过无纺布醮取酒精擦涂下模成型槽211表面、前侧定位板231内表面、后侧定位板232内表面以及成型上模222的弧形成型面2221，以实现对吸收层压制模具2进行清洁处理；g、待酒精清洁处理完毕后，于成型上模222的弧形成型面2221均匀贴附厚度为0.2mm的铁氟龙保护膜；h、待铁氟龙保护膜贴附完毕后，于铁氟龙保护膜的下表面、前侧定位板231的内表面、后侧定位板232的内表面分别均匀涂覆厚度为0.2mm的凡士林；i、待凡士林涂覆完毕后，将已折弯成型的铝板1放置于成型下模21的下模成型槽211内，而后通过毛刷将胶水均匀涂覆于铝板1的填料接触面；j、待铝板1涂覆胶水完毕后，通过铁勺将碳化硼填料3放入至成型下模21的下模成型槽211内，碳化硼填料3填装于铝板1的上端侧且碳化硼填料3仅与铝板1的填料接触面相接触，碳化硼填料3填装完毕后，通过外径值为30mm的不锈钢滚筒沿着前侧定位板231、后侧定位板232的弧形定位面233往复滚动，以实现对碳化硼填料3预压处理；其中，碳化硼填料3包括有以下重量份的物料，具体为：F40碳化硼颗粒67.5%、F60碳化硼颗粒22.5%、粘结剂10%，粘结剂由环氧树脂、固化剂两种物料组成，粘结剂中环氧树脂、固化剂两种物料的重量份比例为100:35；k、待碳化硼填料3填装完毕后，通过无纺布清理掉落于成型下模21上表面、前侧定位板231上表面、后侧定位板232上表面以及铝板1的第二折弯段122上表面的碳化硼填料3，而后启动80T四柱液压机并使得上模组件22与成型下模21进行合模，其中，80T四柱液压机的压力设定为10T，合模完成后，碳化硼填料3以及铝板1压紧于成型上模222与成型下模21之间，当80T四柱液压机的压力值达到10T后，80T四柱液压机开始进行保压且保压持续时间为6小时；l、待80T四柱液压机保压完成后，80T四柱液压机泄压且保持合模状态，碳化硼填料3再静态固化24小时；m、待静态固化完成后，启动80T四柱液压机并使得上模组件22与成型下模21脱开，以实现脱模动作，脱模完成后，通过气动扳手将紧固前侧定位板231、后侧定位板232的锁紧螺丝拆掉，而后从成型下模21的下模成型槽211内取出由铝板1、碳化硼填料3压紧于一起的中子吸收层板；其中，中子吸收层板中的碳化硼填料3的密度为2000kg/m3。需进一步解释，碳化硼填料3采用以下工艺步骤制备而成，具体为：j1、按照步骤j的重量份将F40碳化硼颗粒、F60碳化硼颗粒倒入至容量为15L的砂浆搅拌机内，启动砂浆搅拌机并以80r/min的转速搅拌对碳化硼颗粒混合料进行搅拌，搅拌持续时间为30分钟；j2、待碳化硼颗粒混合料搅拌完成后，按照步骤j的重量份将粘结剂倒入至砂浆搅拌机内，砂浆搅拌机保持80r/min的转速，且对物料持续搅拌30分钟，碳化硼填料3制备完成。其中，为便于合模、开模时导向定位，本发明的吸收层压制模具2装设有下述导向结构，具体为：成型下模21的上表面于下模成型槽211的旁侧开设有朝上开口的导柱安装孔2113，导柱安装孔2113内嵌装有呈竖向布置的导柱241，导柱241的上端部延伸至成型下模21的上端侧，上模座221对应导柱241装设有导套242。需进一步指出，对于步骤b而言，通过对铝板1的填料接触面进行打磨加工处理，这样可以有效地增强铝板1的填料接触面与碳化硼填料3的粘结力。对于步骤g而言，铁氟龙保护膜具有很强的耐磨性和不粘性，其可以有效地防止碳化硼填料3压制成型后与成型上模222粘接在一起。对于步骤h而言，凡士林能够增加润滑性能，进而方便中子吸收层板脱模。对于步骤i而言，胶水能够有效地增强铝板1与碳化硼填料3的粘接能力。综合上述情况可知，通过上述工艺步骤设计，本发明能够有效地生产制备圆弧形状的中子吸收层板，即能够有效地适用于大半径中子吸收装置的生产加工。以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。