本发明涉及合金材料,具体为一种磁轭零件制造工艺。
背景技术:
1、磁轭零件,是核电站反应堆控制棒驱动机构中的重要零件。磁轭零件为球墨铸铁材质,并有磁导率要求。磁轭零件是核电站控制棒驱动机构中的重要零件。控制棒驱动机构是反应堆中唯一运动的机构,因此要求其必须具有优异的可靠性,确保反应堆安全运行。磁轭构成系统磁路,起到传导磁力、保护内部线圈、扩散热量、抵抗震动等作用。因此要求磁轭零件,必须具有良好的力学性能、磁物理性能、导热性能、减震性能。
2、目前市场上磁轭零件,一直存在产品质量不稳定的问题,主要表现是内部疏松,报废比例有时高达50%-60%以上,好的时候也有20%-30%报废,严重影响配套业务,甚至核电站反应堆运行可靠性。发明人通过项目研究,在满足力学性能、磁物理性能的同时,解决磁轭零件铸造缺陷,磁轭零件内部疏松严重、批量百分比高的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种磁轭零件制造工艺,以解决现有技术中存在的问题。
2、一种磁轭零件制造工艺,磁轭零件制造工艺主要包括以下制造步骤:
3、(1)材料制备:取高纯生铁和纯净碳素钢作为炉料,将炉料添加入熔炉中,缓慢升温至熔炼温度1500-1520℃,在1500-1520℃温度下保持熔炼状态,使炉料完全熔化并充分混合均匀,再静置高温静置8-10分钟,采用冲入法将熔体进行球化处理,加入球化剂和孕育剂进行搅拌,使球化和孕育的效果均匀分布。
4、(2)零件成型:采用立做立浇工艺,将熔体浇注到模具,浇注温度1380-1420℃,浇注方式选择慢浇,待熔体完全填充模具后,静置一段时间后得到凝固的铸件;
5、(3)热处理:将铸件加热到930℃,并保温3小时,再炉冷至760℃,保温3小时,再降低炉内温度至600℃时将铸件出炉,空冷至室温,得到磁轭零件。
6、作为优化,步骤(1)中将炉料加入熔炉中采用的熔炉为中频感应电炉。
7、作为优化,步骤(1)中所示采用冲入法将熔体进行球化处理的具体步骤为:
8、s1、在球化包内设置堤坝;
9、s2、将球化剂装入设置有堤坝的球化包的一侧,上面覆盖硅铁合金,稍加紧实,然后再覆盖一层覆盖剂;
10、s3、将溶体一次冲入球化包的另一侧,过程中加入孕育剂,使溶体与球化剂充分接触并发生反应。
11、作为优化,所示球化剂采用mg含量为5.5%-6.5%的硅铁合金,孕育剂采用硅含量为72.0%-80.0%的硅铁合金。
12、作为优化,球化剂加入比例1.1%-1.3%,孕育剂加入比例0.8%-1.2%。
13、作为优化,步骤(2)中立做立浇工艺的步骤为:
14、s1、制作模具,根据磁轭零件的结构设置浇口、冒口以及冷铁,制作型芯,在型芯造型制作过程中,制作型芯排气通道,装配时疏通、密封排气通道,并补烘;
15、s2、将型芯放入烤箱中进行烘烤;
16、s3、采用开放式浇注系统,将熔体从模具底部注入。
17、作为优化,将型芯放入烤箱中进行烘烤,温度控制在180℃至200℃之间,烘烤时间为90分钟至120分钟。
18、作为优化,步骤(1)中炉料总的碳元素含量范围最初控制在3.1%-3.2%之间,总的硅元素含量最终控制在2.7%-2.9%之间,总的锰元素含量控制在0-0.4%之间,总的磷元素含量控制在0.03%以内,总的硫元素含量最终控制在0.02%以内。
19、作为优化,碳元素、硅元素、锰元素、磷元素和硫元素的含量控制方法为:将炉料制备成白口化的试样,使用光谱仪分析,得到其中碳元素的最初含量范围,将白口化的试样以步骤(2)中零件成型工艺加工为样品铸件,再使用光谱仪分析,获得碳元素、硅元素、锰元素、磷元素和硫元素的最终含量范围。
20、作为优化,步骤(3)中将铸件加热到930℃的方法为:在250℃以下的温度将铸件装入炉中,且以100-120℃/h的速度升温。
21、与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
22、本发明通过优化的材料制备和零件步骤,改进了磁轭零件的制造工艺,且通过高温两阶段石墨化退火,能够提高磁轭零件成型后的材料强度,从而防止材料内部疏松的问题。
1.一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,所述磁轭零件制造工艺主要包括以下制造步骤:
2.根据权利要求1所述的一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,步骤(1)中所述将炉料加入熔炉中采用的熔炉为中频感应电炉。
3.根据权利要求1所述的一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,步骤(1)中所述采用冲入法将熔体进行球化处理的具体步骤为:
4.根据权利要求3所述的一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,所述球化剂采用mg含量为5.5%-6.5%的硅铁合金,所述孕育剂采用硅含量为72.0%-80.0%的硅铁合金。
5.根据权利要求3所述的一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,所述球化剂加入比例1.1%-1.3%,孕育剂加入比例0.8%-1.2%。
6.根据权利要求1所述的一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,步骤(2)中所述立做立浇工艺的步骤为:
7.根据权利要求6所述的一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,所述将型芯放入烤箱中进行烘烤,温度控制在180℃至200℃之间,烘烤时间为90分钟至120分钟。
8.根据权利要求1所述的一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,步骤(1)中所述炉料总的碳元素含量范围最初控制在3.1%-3.2%之间,总的硅元素含量最终控制在2.7%-2.9%之间,总的锰元素含量控制在0-0.4%之间,总的磷元素含量控制在0.03%以内,总的硫元素含量最终控制在0.02%以内。
9.根据权利要求8所述的一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,所述碳元素、硅元素、锰元素、磷元素和硫元素的含量控制方法为:将所述炉料制备成白口化的试样,使用光谱仪分析,得到其中碳元素的最初含量范围,将所述白口化的试样以步骤(2)中零件成型工艺加工为样品铸件,再使用光谱仪分析,获得碳元素、硅元素、锰元素、磷元素和硫元素的最终含量范围。
10.根据权利要求1所述的一种磁轭零件制造工艺,其特征在于,步骤(3)中所述将铸件加热到930℃的方法为:在250℃以下的温度将铸件装入炉中,且以100-120℃/h的速度升温。