本文關(guān)鍵詞： 超聲波檢測 壁厚偏差 砂帶磨削 表面粗糙度 響應(yīng)曲面法　出處：《重慶理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：化學(xué)元素鋯具有出色的核性能,以鋯為基體添加其他元素所構(gòu)成的合金已被廣泛用作核動力水冷反應(yīng)堆的燃料包殼管材料。作為與反應(yīng)堆核燃料直接發(fā)生接觸的第一道防護(hù)線,鋯合金包殼管承受著異常復(fù)雜與惡劣的外部環(huán)境,為防止其因加工缺陷而發(fā)生局部腐蝕破損、延長其使用壽命,實(shí)際生產(chǎn)中對其壁厚均勻性和外表面加工質(zhì)量提出了嚴(yán)格的要求。針對經(jīng)過熱擠壓和內(nèi)孔珩磨后的鋯合金管坯壁厚分布不均、外表面加工質(zhì)量要求高的加工難題,并在其存在一定的橢圓度(約10%D)與彎曲度(約2.5/1000mm)的情況下,本文以保證鋯合金管坯壁厚的均勻性(壁厚偏差?≤0.2mm)和其外表面的光滑性(表面粗糙度Ra≤0.8μm)為研究目的,采用理論研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的研究方法,對管坯壁厚自動超聲檢測與砂帶磨削關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,開發(fā)了一套可自動生成數(shù)控NC磨削加工程序的軟件,實(shí)現(xiàn)了對鋯合金管坯壁厚偏差及其表面加工質(zhì)量的自動化加工,顯著的提升了加工效率,為解決因?qū)︿喓辖鸢鼩す芘鹘孛姹诤窦捌浔砻婕庸べ|(zhì)量有著嚴(yán)格要求而帶來的自動化加工難題提供指導(dǎo)方案。1.為保證鋯合金管坯壁厚的均勻性,本文主要開展了以下研究工作:(1)首先對管坯壁厚自動超聲波檢測系統(tǒng)方案進(jìn)行構(gòu)建,通過超聲波這雙“眼睛”實(shí)現(xiàn)了對管坯壁厚值的測量;(2)其次規(guī)劃了管坯壁厚檢測路徑,對所測管坯壁厚值進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理,根據(jù)測點(diǎn)壁厚值、相應(yīng)角度值及管徑求出了各檢測點(diǎn)的坐標(biāo)值,并采用三次B樣條曲線對管坯進(jìn)行模型重構(gòu),獲得了整根管坯的壁厚偏差與磨削區(qū)域分布;(3)然后使用C++編程語言將壁厚數(shù)據(jù)處理功能與模型重構(gòu)功能進(jìn)行集成,開發(fā)了管坯壁厚檢測與磨削軟件,使得管坯壁厚檢測與磨削軟件這只“大腦”可根據(jù)測點(diǎn)坐標(biāo)位置信息,自動生成管坯壁厚數(shù)控NC磨削加工程序;(4)最后通過砂帶磨削這“雙手”來完成對管坯壁厚超差區(qū)域的磨削加工,并再次進(jìn)行壁厚超聲波檢驗(yàn),若其壁厚偏差仍然較大,則再次對其進(jìn)行砂帶磨削,最終可將管坯壁厚偏差控制在0.2mm以下。2.為保證鋯合金管坯外表面的光滑性,在其壁厚均勻的前提下,對其外表面進(jìn)行整體拋磨加工,主要開展了以下研究工作:(1)首先采用響應(yīng)曲面法(RSM)建立了與影響鋯合金管坯外表面粗糙度的磨削工藝參數(shù)(砂帶線速度、磨削壓力、砂帶進(jìn)給速度及管坯旋轉(zhuǎn)速度)具有映射關(guān)系的表面粗糙度分析模型;(2)然后通過研究工藝參數(shù)間的交互效應(yīng),得到了各工藝參數(shù)間的最優(yōu)組合;(3)最后使用所得的工藝參數(shù)最優(yōu)組合對管坯進(jìn)行實(shí)際整體拋磨實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,驗(yàn)證試驗(yàn)表明以此最優(yōu)工藝參數(shù)組合可將管坯外表面粗糙度控制在0.63μm以下。
[Abstract]:The chemical element zirconium has excellent nuclear properties. The alloy composed of zirconium and other elements has been widely used as fuel cladding tube material for nuclear power water-cooled reactor and as the first protective line in direct contact with reactor nuclear fuel. Zirconium alloy cladding tube is subjected to extremely complex and harsh external environment. In order to prevent local corrosion and damage due to machining defects, the service life of zirconium alloy cladding tube is prolonged. Strict requirements are put forward for the uniformity of wall thickness and machining quality of external surface in actual production. The wall thickness distribution of zirconium alloy tube billet after hot extrusion and internal hole honing is uneven. The machining problem of high quality of the outer surface, and in the case of a certain ellipticity (about 10D) and bending (about 2.5 / 1000mm). In this paper, the uniformity of wall thickness of zirconium alloy tube billet is ensured (deviation of wall thickness? The surface smoothness (surface roughness Ra 鈮，

本文編號：1443162