切割放射性廢金屬長壽命圓鋸刀的研究
發(fā)布時間：2021-10-12 16:29
隨著我國大力發(fā)展核電,為保證核電的穩(wěn)定、持續(xù)的發(fā)展,不僅是在熱室中需對核燃料棒或核設(shè)施金屬零部件進行切割取樣,還是在核電退役的拆除和放射性廢金屬熔煉過程中,都需要對其進行切割。為減少放射性污染報廢刀具的數(shù)量、降低熱室中遙操作更換臥式銑床用圓鋸刀的工作量,以及減少金屬熔煉的切割過程對環(huán)境的影響,所以急需提高切割放射性污染金屬刀具的壽命。通過對高速鋼圓鋸刀單面進行不同功率的激光相變硬化+560℃回火試驗和熔凝淬火+560℃回火試驗研究,結(jié)果表明:激光熔凝淬火能提高高速鋼圓鋸刀的表面硬度,激光相變硬化會降低其表面硬度,560℃回火會降低激光加工圓鋸刀的表面硬度。以單面激光試驗為基礎(chǔ),制備雙面激光熔凝淬火圓鋸刀,使用掃描電子顯微鏡（SEM）及能譜（EDS）對其顯微組織進行研究,140w激光功率的雙面熔凝淬火圓鋸刀表面硬度最高,在磨削后能達到69.7HRC;激光熔凝淬火層可分為熔化區(qū)、微熔區(qū)、相變硬化區(qū)和回火軟帶,其中相變硬化區(qū)顯微硬度最高。以主軸轉(zhuǎn)速190r/min、縱向進給量160mm/min,對W6Mo5Cr4V2...
【文章來源】：南華大學湖南省
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
核電廠退役趨勢圖
11圖2.1三種圓鋸刀原始表面形貌Fig2.1Theoriginalsurfacemorphologyofthethreecircularsawblades（3）表面硬度測量加工材料硬度越高，對刀具的硬度要求也就越高，因此使用TH320全洛氏硬度計對M2圓鋸刀、TiN涂層圓鋸刀和氮化圓鋸刀表面硬度進行測量，試驗壓頭采用直徑為1.59mm的鋼球，測量結(jié)果如表2.3所示。三種刀具中，TiN涂層圓鋸刀表面硬度最高，氮化圓鋸刀次之，M2圓鋸刀最低。表2.3三種圓鋸刀表面硬度Tab2.3Surfacehardnessofthreecircularsawblades樣品號及部位測量表面硬度HRC平均硬度HRCM2圓鋸刀64.264.964.864.63TiN涂層圓鋸刀65.565.366.165.63氮化圓鋸刀65.664.166.765.472.4本章小結(jié)本章介紹了常用的刀具材料及刀具表面強化技術(shù)，根據(jù)刀具會在放射性的條件下進行干切削，分析其可行性與經(jīng)濟性，確定M2高速鋼作為干切削圓鋸刀基體，選用QPQ鹽浴氮化圓鋸刀、TiN涂層圓鋸刀和激光強化圓鋸刀作為干切削試驗刀具。對購買的M2圓鋸刀、TiN涂層圓鋸刀和氮化圓鋸刀進行了檢測，為后續(xù)對M2圓鋸刀進行激光強化試驗和干切削試驗提供基本參數(shù)和對比依據(jù)。
12第3章激光表面熔凝淬火高速鋼圓鋸刀的制備通過對激光加工相關(guān)文獻進行研究[35-36]，張金學等人對200×100×10mm的45#鋼樣品進行熔凝淬火試驗，熔凝淬火能提高試樣的表面硬度。陳傳忠等人對10×60×10mm的W18Cr4V高速鋼進行相變硬化，并對其回火工藝進行研究，560℃的回火工藝對高速鋼表面硬度提升最大。因此，本章對2mm的M2圓鋸刀進行激光淬火+560℃回火試驗。3.1試驗材料與設(shè)備3.1.1試驗材料激光加工材料為M2圓鋸刀，其化學成分及含量如表3.1所示，其加工工藝使先進行800～850℃預(yù)熱，然后加熱到1190～1290℃的淬火溫度，隨后使其在空氣中冷卻，最后進行三次560℃回火，每次保溫1小時，因此，560℃回火不會對M2圓鋸刀表面硬度產(chǎn)生影響。表3.1M2高速鋼化學成分及含量Tab3.1ChemicalcompositionandcontentofM2highspeedsteel鋼號C（%）W（%）Mo（%）Cr（%）V（%）W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.754.50~5.503.80~4.401.75~2.203.1.2試驗設(shè)備①500W光纖激光器，如圖3.1，用于對M2圓鋸刀表面進行激光加工。圖3.1500W光纖激光器Fig3.1500Wfiberlaser
【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱老化316L不銹鋼在模擬核電溶解氧/氫高溫高壓水中應(yīng)力腐蝕裂紋擴展行為[J]. 吳文博,張志明,王儉秋,韓恩厚,柯偉. 材料導報. 2020(06)
[2]激光重熔調(diào)控合金組織和性能研究進展[J]. 柴曉徽,孫志平,張矗. 特種鑄造及有色合金. 2019(06)
[3]核電廠退役標準體系建設(shè)需求分析[J]. 王苗,付在偉. 核標準計量與質(zhì)量. 2019(02)
[4]核電裝備用奧氏體不銹鋼的高溫本構(gòu)模型及動態(tài)再結(jié)晶[J]. 程曉農(nóng),桂香,羅銳,楊雨童,陳樂利,王威,王穩(wěn). 材料導報. 2019(11)
[5]放射性廢金屬熔煉去污分配系數(shù)研究[J]. 楊潔,楊彪,趙楊軍,王彥. 四川環(huán)境. 2019(01)
[6]銅材表面激光合金化和激光熔覆制備Ni/Cu-Cr3C2/Co梯度涂層[J]. 趙健,劉光,馬冰,鄭子云,歷天翼,戴宇. 表面技術(shù). 2018(08)
[7]核反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼輻照損傷的研究進展[J]. 郝予琛,趙美玲,羅來馬. 機械工程材料. 2018(07)
[8]世界核電站退役概況[J]. 陸燕. 中國核工業(yè). 2017(10)
[9]刀具用硬質(zhì)合金刀片表面等離子滲氮涂層制備及其耐磨性能研究[J]. 劉蜀,伍倪燕. 稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2017(02)
[10]我國核電廠退役現(xiàn)狀及思考[J]. 曹俊杰,陳戲三. 科技視界. 2016(14)
碩士論文
[1]核電主管道用不銹鋼不同溫度熱老化機理研究[D]. 曹楠.西安工業(yè)大學 2019
[2]激光重熔調(diào)質(zhì)40Cr鋼疲勞裂紋擴展行為及磨損性能[D]. 張海潮.吉林大學 2019
[3]316L不銹鋼焊接接頭抗輻照損傷機制的研究[D]. 李福貴.江蘇大學 2019
[4]TiCN、TiAlN和TiAlCrN涂層刀具的干切削性能及磨損機理研究[D]. 張顯銀.西南大學 2018
[5]硬質(zhì)合金涂層刀具高速干式切削P20性能研究[D]. 涂志標.浙江理工大學 2018
[6]激光直接沉積成形M2高速鋼顯微組織研究[D]. 胡建偉.東北大學 2015
[7]不銹鋼材料鋸切加工切削規(guī)律的研究[D]. 王翌碩.華北理工大學 2015
[8]M2高速鋼齒輪刀具激光表面強化的試驗研究[D]. 張金學.南華大學 2013
[9]鈦合金金剛石精密切削表面質(zhì)量研究[D]. 趙云琨.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[10]硬質(zhì)合金刀具切削鈦合金刀具磨損機理的試驗研究[D]. 王琳琳.沈陽理工大學 2013
本文編號：3432924
【文章來源】：南華大學湖南省
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
核電廠退役趨勢圖
11圖2.1三種圓鋸刀原始表面形貌Fig2.1Theoriginalsurfacemorphologyofthethreecircularsawblades（3）表面硬度測量加工材料硬度越高，對刀具的硬度要求也就越高，因此使用TH320全洛氏硬度計對M2圓鋸刀、TiN涂層圓鋸刀和氮化圓鋸刀表面硬度進行測量，試驗壓頭采用直徑為1.59mm的鋼球，測量結(jié)果如表2.3所示。三種刀具中，TiN涂層圓鋸刀表面硬度最高，氮化圓鋸刀次之，M2圓鋸刀最低。表2.3三種圓鋸刀表面硬度Tab2.3Surfacehardnessofthreecircularsawblades樣品號及部位測量表面硬度HRC平均硬度HRCM2圓鋸刀64.264.964.864.63TiN涂層圓鋸刀65.565.366.165.63氮化圓鋸刀65.664.166.765.472.4本章小結(jié)本章介紹了常用的刀具材料及刀具表面強化技術(shù)，根據(jù)刀具會在放射性的條件下進行干切削，分析其可行性與經(jīng)濟性，確定M2高速鋼作為干切削圓鋸刀基體，選用QPQ鹽浴氮化圓鋸刀、TiN涂層圓鋸刀和激光強化圓鋸刀作為干切削試驗刀具。對購買的M2圓鋸刀、TiN涂層圓鋸刀和氮化圓鋸刀進行了檢測，為后續(xù)對M2圓鋸刀進行激光強化試驗和干切削試驗提供基本參數(shù)和對比依據(jù)。
12第3章激光表面熔凝淬火高速鋼圓鋸刀的制備通過對激光加工相關(guān)文獻進行研究[35-36]，張金學等人對200×100×10mm的45#鋼樣品進行熔凝淬火試驗，熔凝淬火能提高試樣的表面硬度。陳傳忠等人對10×60×10mm的W18Cr4V高速鋼進行相變硬化，并對其回火工藝進行研究，560℃的回火工藝對高速鋼表面硬度提升最大。因此，本章對2mm的M2圓鋸刀進行激光淬火+560℃回火試驗。3.1試驗材料與設(shè)備3.1.1試驗材料激光加工材料為M2圓鋸刀，其化學成分及含量如表3.1所示，其加工工藝使先進行800～850℃預(yù)熱，然后加熱到1190～1290℃的淬火溫度，隨后使其在空氣中冷卻，最后進行三次560℃回火，每次保溫1小時，因此，560℃回火不會對M2圓鋸刀表面硬度產(chǎn)生影響。表3.1M2高速鋼化學成分及含量Tab3.1ChemicalcompositionandcontentofM2highspeedsteel鋼號C（%）W（%）Mo（%）Cr（%）V（%）W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.754.50~5.503.80~4.401.75~2.203.1.2試驗設(shè)備①500W光纖激光器，如圖3.1，用于對M2圓鋸刀表面進行激光加工。圖3.1500W光纖激光器Fig3.1500Wfiberlaser
【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱老化316L不銹鋼在模擬核電溶解氧/氫高溫高壓水中應(yīng)力腐蝕裂紋擴展行為[J]. 吳文博,張志明,王儉秋,韓恩厚,柯偉. 材料導報. 2020(06)
[2]激光重熔調(diào)控合金組織和性能研究進展[J]. 柴曉徽,孫志平,張矗. 特種鑄造及有色合金. 2019(06)
[3]核電廠退役標準體系建設(shè)需求分析[J]. 王苗,付在偉. 核標準計量與質(zhì)量. 2019(02)
[4]核電裝備用奧氏體不銹鋼的高溫本構(gòu)模型及動態(tài)再結(jié)晶[J]. 程曉農(nóng),桂香,羅銳,楊雨童,陳樂利,王威,王穩(wěn). 材料導報. 2019(11)
[5]放射性廢金屬熔煉去污分配系數(shù)研究[J]. 楊潔,楊彪,趙楊軍,王彥. 四川環(huán)境. 2019(01)
[6]銅材表面激光合金化和激光熔覆制備Ni/Cu-Cr3C2/Co梯度涂層[J]. 趙健,劉光,馬冰,鄭子云,歷天翼,戴宇. 表面技術(shù). 2018(08)
[7]核反應(yīng)堆用奧氏體不銹鋼輻照損傷的研究進展[J]. 郝予琛,趙美玲,羅來馬. 機械工程材料. 2018(07)
[8]世界核電站退役概況[J]. 陸燕. 中國核工業(yè). 2017(10)
[9]刀具用硬質(zhì)合金刀片表面等離子滲氮涂層制備及其耐磨性能研究[J]. 劉蜀,伍倪燕. 稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2017(02)
[10]我國核電廠退役現(xiàn)狀及思考[J]. 曹俊杰,陳戲三. 科技視界. 2016(14)
碩士論文
[1]核電主管道用不銹鋼不同溫度熱老化機理研究[D]. 曹楠.西安工業(yè)大學 2019
[2]激光重熔調(diào)質(zhì)40Cr鋼疲勞裂紋擴展行為及磨損性能[D]. 張海潮.吉林大學 2019
[3]316L不銹鋼焊接接頭抗輻照損傷機制的研究[D]. 李福貴.江蘇大學 2019
[4]TiCN、TiAlN和TiAlCrN涂層刀具的干切削性能及磨損機理研究[D]. 張顯銀.西南大學 2018
[5]硬質(zhì)合金涂層刀具高速干式切削P20性能研究[D]. 涂志標.浙江理工大學 2018
[6]激光直接沉積成形M2高速鋼顯微組織研究[D]. 胡建偉.東北大學 2015
[7]不銹鋼材料鋸切加工切削規(guī)律的研究[D]. 王翌碩.華北理工大學 2015
[8]M2高速鋼齒輪刀具激光表面強化的試驗研究[D]. 張金學.南華大學 2013
[9]鈦合金金剛石精密切削表面質(zhì)量研究[D]. 趙云琨.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[10]硬質(zhì)合金刀具切削鈦合金刀具磨損機理的試驗研究[D]. 王琳琳.沈陽理工大學 2013
本文編號：3432924
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