×
20.04.2013
216.012.361a

СПОСОБ ОБРАБОТКИ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЦИРКОНИЙ-НИОБИЕВЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) энергетических реакторов. Осуществляют обработку наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов шлифованием абразивными лентами. На первой стадии обеспечивают образование наклепанного слоя толщиной до 25 мкм, а на последующей - шероховатость поверхности Ra≤0,4 мкм. На первой стадии шлифование ведут лентами с величиной зерна от 50 до 100 мкм при скорости 20-30 м/с и с контактными роликами твердостью 60-80 единиц по Шору. Последующую обработку производят абразивными материалами с величиной зерна от 10 до 60 мкм со скоростью 10-20 м/с и с контактными роликами твердостью 40-60 единиц по Шору. Ленты при обработке используют в последовательности уменьшения величины зерна от 100 до 10 мкм. В результате повышается производительность обработки и улучшаются условия взаимодействия абразива и цирконий-ниобиевого сплава с обеспечением заданного качества обрабатываемой поверхности. 2 табл., 1 пр.
Основные результаты: Способ обработки наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов, включающий шлифование на первой стадии абразивными лентами с использованием контактных роликов с образованием наклепанного слоя толщиной до 25 мкм и последующую обработку до шероховатости поверхности Ra≤0,4 мкм, отличающийся тем, что на первой стадии шлифование ведут лентами с величиной зерна от 50 до 100 мкм при скорости 20-30 м/с и с контактными роликами твердостью 60-80 единиц по Шору, а последующую обработку производят абразивными материалами с величиной зерна от 10 до 60 мкм со скоростью 10-20 м/с и с контактными роликами твердостью 40-60 единиц по Шору, при этом обработку ведут абразивными лентами, установленными в последовательности уменьшения величины зерна от 100 до 10 мкм.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) энергетических реакторов.

К твэльным трубам из цирконий-ниобиевых (Zr-Nb) сплавов, используемым в активных зонах атомных энергетических реакторов, предъявляются достаточно высокие требования по механическим свойствам, геометрическим размерам и коррозионной стойкости.

Известен способ изготовления оболочечных труб из сплавов на основе циркония, который включает горячее выдавливание, несколько этапов холодной прокатки с промежуточными отжигами и финишное шлифование наружной поверхности, при котором на первом этапе изделия шлифуют абразивными лентами установленными в последовательности Р 240-600 (с величиной зерна от 60 до 28 мкм), Р 600-800 (с 28 до 22 мкм) и Р 800-1200 (с 22 до 15 мкм), а на втором этапе - полировальным кругом до шероховатости поверхности Ra≤0,25 мкм [международная патентная заявка WO 00/37214. "Способ изготовления труб из сплавов на основе циркония", 2002].

Данный способ может быть реализован только для сплавов циркалой-2 и циркалой-4.

Как известно, цирконий и его сплавы характеризуются низкой обрабатываемостью резанием, которая связана с его специфическими физико-химическими свойствами и особенностями структуры. Причем, чем выше пластичность и вязкость обрабатываемого материала, тем большая вероятность налипания металла на инструмент (поверхность абразивных зерен) и ухудшения его режущей способности. В таблице 1 приведены механические свойства оболочечных труб для различных циркониевых сплавов.

Как видно из таблицы 1, сплавы типа циркалой более прочные и обладают существенно меньшей пластичностью, чем цирконий-ниобиевые. Вследствие этого шлифование труб из цирконий-ниобиевых сплавов отличается более низкой обрабатываемостью резанием, которая связана с высокой химической активностью и пластичностью металла. В зоне резания создаются условия к адгезионному и диффузионному взаимодействию абразива с обрабатываемым металлом. Локальное схватывание приводит к прогрессирующей адгезии. Результатом этого является засаливание абразивного материала шлифовальных лент и, как следствие, пластическое оттеснение металла (смятие) вместо резания при обработке поверхности, что в конечном итоге снижает качество поверхности труб.

Наиболее близким аналогом заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ шлифования наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов, включающий на первой стадии обработку абразивными лентами с крупностью зерна 80-100 мкм до образования наклепанного слоя толщиной до 25 мкм с последующей обработкой до шероховатости Ra≤0,4 мкм (патент №2281848. "Способ шлифования наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов", 2006).

Данный способ позволяет удалить загрязненный поверхностный слой, образующийся в результате предыдущей обработки, получить поверхность с низкой шероховатостью и обеспечить тем самым высокую коррозионную стойкость изделий. Недостатком способа является относительно низкая производительность процесса, связанная с необходимостью проведения двух технологических проходов при одновременной работе 7-8 шлифовальных станций.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения производительности и снижения затрат за счет улучшения условий взаимодействия абразива с цирконий-ниобиевым сплавом при обеспечении необходимого качества поверхности.

Технический результат достигается тем, что в способе обработки наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов, включающем шлифование абразивными лентами с контактными роликами, на первой стадии абразивными лентами с величиной зерна до 100 мкм с образованием наклепанного слоя толщиной до 25 мкм, последующую обработку до шероховатости поверхности Ra≤0,4 мкм, шлифование на первой стадии ведут лентами с величиной зерна 50-100 мкм при скорости 20-30 м/с, с контактными роликами твердостью 60-80 единиц по Шору, а последующую обработку производят абразивными материалами с величиной зерна 10-60 мкм со скоростью 10-20 м/с с контактными роликами твердостью 40-60 единиц по Шору, при этом ленты устанавливают в последовательности уменьшения величины зерна от 100 до 10 мкм.

Шлифованием на первой стадии лентами с величиной зерна от 100 до 60 мкм со скоростью 20-30 м/с с контактными роликами твердостью 60-80 единиц по Шору достигается необходимый съем металла для удаления загрязненного (дефектного) поверхностного слоя в режиме резания, формируется поверхность с чередующимися гребешками. Последующей обработкой лентами с размером зерна от 10 до 60 мкм с одновременным снижением твердости контактных кругов до 40-60 единиц по Шору и скорости лент до 10-20 м/с достигается необходимая шероховатость. При этом параметры шлифования в заявляемых пределах позволяют снизить теплонапряженность процесса, что приводит к получению более сглаженного рельефа поверхности, обеспечивает высокое ее качество и, как следствие, высокую коррозионную стойкость.

Таким образом, создаются оптимальные, с точки зрения эффективности шлифования и качества получаемой поверхности, условия взаимодействия абразива с цирконий-ниобиевым сплавом, повышается производительность и снижаются затраты за счет сокращения расходов на шлифовальные материалы.

Шлифование на первой стадии абразивными лентами с величиной зерна от 50 до 100 мкм со скоростью их вращения более 30 м/с приводит к увеличению теплонапряженности процесса, появлению дефектов в виде прижогов, уменьшению стойкости лент и увеличению непроизводительных затрат времени на их замену. Шлифование со скоростью вращения менее 20 м/с приводит к снижению съема дефектного слоя металла и, как следствие, к ухудшению качества и коррозионных свойств. Использование контактных роликов твердостью менее 60 единиц по Шору приводит к уменьшению величины съема дефектного слоя металла, при использовании контактных роликов твердостью более 80 единиц по Шору износ лент происходит быстрее, поверхность получается грубой, ухудшаются качество и коррозионная стойкость изделий.

Проведение последующей обработки абразивными лентами с величиной зерна от 10 до 60 мкм со скоростью их вращения более 20 м/с приводит к увеличению динамической жесткости контактных роликов и более грубой обработке поверхности с высокими значениями шероховатости, также, как и при использовании контактных роликов с твердостью более 60 единиц по Шору. Последующее шлифование со скоростью вращения лент менее 10 м/с и при использовании контактных роликов твердостью менее 40 единиц по Шору приводит к снижению производительности шлифования.

Пример осуществления изобретения

Предлагаемый способ обработки наружной поверхности труб из цирконий-ниобиевых сплавов был опробован в производственных условиях при выпуске оболочечных труб в количестве 1000 шт. размером ⌀9,10×7,73×2575 мм из сплава Zr - 1% Nb с положительным результатом.

Холоднокатаные трубы из сплава Zr - 1% Nb после термической обработки в вакууме подвергались правке, а затем - шлифованию абразивными лентами, например из карбида кремния, на станке с восемью шлифовальными станциями. Шлифование проводилось с использованием воды в качестве СОЖ при скорости перемещения труб 12-17 м/мин. Съем металла на диаметр трубы составлял 15-25 мкм, шероховатость поверхности Ra 0,25-0,35 мкм.

Трубы шлифовали лентами, установленными в порядке уменьшения зернистости: сначала от 100 до 50 мкм со скоростью вращения лент 20-30 м/с с использованием контактных роликов твердостью 60-80 ед., затем - лентами (SiC с пробкой) или полировальными кругами зернистостью от 50 до 10 мкм со скоростью вращения 10-20 м/с с использованием контактных роликов твердостью 40-60 ед., до шероховатости поверхности Ra≤0,4 мкм.

После окончательной промывки труб в воде и сушки в горячем воздухе были отобраны образцы для определения коррозионной стойкости. Коррозионные испытания проводились в перегретом паре при температуре 400°C и давлении 200 атм в течение 1000 часов.

В ходе проведения данной работы определяли качественные параметры - шероховатость и коррозионную стойкость образцов по стандартным методикам, а также относительные затраты на шлифование одной партии труб из сплава Э110 размером ⌀9,10×7773×2575 мм в количестве 1000 шт.

Для получения сравнительных данных такую же партию труб подвергали обработке по наиболее близкому аналогу. Сравнительные данные приведены в таблице 2.

Анализ данных, приведенных в таблице 2, показывает, что заявляемый способ отличается от прототипа более высокой производительностью и относительно низкими затратами на шлифование при обеспечении требований к качеству поверхности и коррозионной стойкости. Относительное содержание остатков абразива (Al и Si) на поверхности, как показал качественный рентгеноспектральный анализ, уменьшается, как минимум, в 1,5 раза.

Способ обработки наружной поверхности изделий из цирконий-ниобиевых сплавов, включающий шлифование на первой стадии абразивными лентами с использованием контактных роликов с образованием наклепанного слоя толщиной до 25 мкм и последующую обработку до шероховатости поверхности Ra≤0,4 мкм, отличающийся тем, что на первой стадии шлифование ведут лентами с величиной зерна от 50 до 100 мкм при скорости 20-30 м/с и с контактными роликами твердостью 60-80 единиц по Шору, а последующую обработку производят абразивными материалами с величиной зерна от 10 до 60 мкм со скоростью 10-20 м/с и с контактными роликами твердостью 40-60 единиц по Шору, при этом обработку ведут абразивными лентами, установленными в последовательности уменьшения величины зерна от 100 до 10 мкм.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 19 items.
20.08.2013
№216.012.608b

Способ получения чистого ниобия

Изобретение относится к области металлургии тугоплавких редких металлов, в частности к способу получения чистого ниобия. Способ включает восстановление пентаоксида ниобия алюминием и кальцием с получением черновых слитков ниобия, их термическую обработку и последующий многократный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490347
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.01.2014
№216.012.93c5

Способ изготовления прецизионных труб и устройство для его осуществления

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве прецизионных труб из циркония, титана и сплавов на их основе, нержавеющих коррозионно-стойких сталей, используемых на АЭС в качестве конструкционных материалов. Способ включает горячую деформацию гильзы из кованой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503523
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.07.2014
№216.012.db60

Способ изготовления тонкостенных труб с наружными спиральными ребрами и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области изготовления труб со спиральными ребрами на наружной поверхности из различных конструкционных материалов используемых в основном, в теплообменных аппаратах. Способ включает формирование трубы с продольными ребрами и скручивание ее на оправке. Упрощение процесса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521938
Дата охранного документа: 10.07.2014
27.08.2014
№216.012.eef4

Композиция для склеивания металлических изделий

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта техники, в частности металлических деталей и узлов машин. Композиция для склеивания металлических изделий содержит анаэробный герметик АН-111 и наполнитель - углеродные нанотрубки «Таунит-М». Изобретение обеспечивает сокращение времени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526991
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f11d

Способ получения изделия в форме неограниченно протяженного прутка из дистиллированного кальция

Изобретение предназначено для снижения энергетических затрат, трудоемкости процесса и минимизации отходов при изготовлении неограниченно протяженного прутка из дистиллированного кальция. Способ включает загрузку в контейнер пресса кальция и прессование со сваркой последовательно загружаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527547
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.09.2014
№216.012.f7bc

Способ изготовления труб переменного сечения из цветных металлов подгруппы титана и сплавов на их основе

Изобретение предназначено для повышения однородности механических свойств толстостенной и тонкостенной частей труб переменного сечения в осевом направлении. Способ включает последовательную деформационную обработку трубной заготовки постоянного по длине поперечного сечения. Минимальная разница...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529257
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.10.2014
№216.012.ffc6

Установка для получения гранул сплавов центробежным распылением

Изобретение относится к области цветной металлургии. Установка для получения гранул сплавов центробежным распылением расплава содержит печь, герметичный плавильник с плавильным стаканом, герметичную камеру грануляции расплава, диспергатор в виде перфорированного стакана с приводом вращения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531334
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.10.2014
№216.013.0214

Пробоотборник

Изобретение относится к пробоотборнику для сыпучих материалов, например, порошков химически активных металлов с размерами частиц до 15 мм. Пробоотборник содержит цилиндрическую трубу с засыпными окнами, снабженными отбойными козырьками. Засыпные окна пробоотборника выполнены в виде щелевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531930
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.0539

Способ получения гранул кальция

Изобретение относится к металлургии. Кальциевую стружку с толщиной не более среднего размера частиц основной фракции получаемых гранул кальция измельчают последовательно в двух дробилках с вращающимся ротором и удаляют продукты дробления из зоны дробления через отверстия охватывающего ротор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532735
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.01.2015
№216.013.1924

Композиция для покрытия металлических изделий

Изобретение относится к химической и машиностроительной промышленности, касается ремонта техники путем нанесения полимерных покрытий на металлические детали и узлы машин, в частности на посадочные места подшипников в металлических деталях машин. Композиция для покрытия содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537864
Дата охранного документа: 10.01.2015
Showing 1-10 of 15 items.
20.08.2013
№216.012.608b

Способ получения чистого ниобия

Изобретение относится к области металлургии тугоплавких редких металлов, в частности к способу получения чистого ниобия. Способ включает восстановление пентаоксида ниобия алюминием и кальцием с получением черновых слитков ниобия, их термическую обработку и последующий многократный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490347
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.01.2014
№216.012.93c5

Способ изготовления прецизионных труб и устройство для его осуществления

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве прецизионных труб из циркония, титана и сплавов на их основе, нержавеющих коррозионно-стойких сталей, используемых на АЭС в качестве конструкционных материалов. Способ включает горячую деформацию гильзы из кованой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503523
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.07.2014
№216.012.db60

Способ изготовления тонкостенных труб с наружными спиральными ребрами и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области изготовления труб со спиральными ребрами на наружной поверхности из различных конструкционных материалов используемых в основном, в теплообменных аппаратах. Способ включает формирование трубы с продольными ребрами и скручивание ее на оправке. Упрощение процесса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521938
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.09.2014
№216.012.f11d

Способ получения изделия в форме неограниченно протяженного прутка из дистиллированного кальция

Изобретение предназначено для снижения энергетических затрат, трудоемкости процесса и минимизации отходов при изготовлении неограниченно протяженного прутка из дистиллированного кальция. Способ включает загрузку в контейнер пресса кальция и прессование со сваркой последовательно загружаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527547
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.09.2014
№216.012.f7bc

Способ изготовления труб переменного сечения из цветных металлов подгруппы титана и сплавов на их основе

Изобретение предназначено для повышения однородности механических свойств толстостенной и тонкостенной частей труб переменного сечения в осевом направлении. Способ включает последовательную деформационную обработку трубной заготовки постоянного по длине поперечного сечения. Минимальная разница...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529257
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.10.2014
№216.012.ffc6

Установка для получения гранул сплавов центробежным распылением

Изобретение относится к области цветной металлургии. Установка для получения гранул сплавов центробежным распылением расплава содержит печь, герметичный плавильник с плавильным стаканом, герметичную камеру грануляции расплава, диспергатор в виде перфорированного стакана с приводом вращения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531334
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.10.2014
№216.013.0214

Пробоотборник

Изобретение относится к пробоотборнику для сыпучих материалов, например, порошков химически активных металлов с размерами частиц до 15 мм. Пробоотборник содержит цилиндрическую трубу с засыпными окнами, снабженными отбойными козырьками. Засыпные окна пробоотборника выполнены в виде щелевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531930
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.0539

Способ получения гранул кальция

Изобретение относится к металлургии. Кальциевую стружку с толщиной не более среднего размера частиц основной фракции получаемых гранул кальция измельчают последовательно в двух дробилках с вращающимся ротором и удаляют продукты дробления из зоны дробления через отверстия охватывающего ротор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532735
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.03.2015
№216.013.3220

Способ контроля основных компонентов хлоралюминатного расплава

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для автоматического или экспресс-анализа в лабораторных или промышленных условиях. Способ контроля основных компонентов хлоралюминатного расплава включает определение мольного соотношения этих компонентов в жидком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544307
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.06.2015
№216.013.5583

Способ оценки стойкости против межкристаллитной коррозии сталей и сплавов

Изобретение может быть использовано для испытаний нержавеющих сталей и сплавов на устойчивость к межкристаллитной коррозии (МКК) с целью прогнозирования их поведения в агрессивных средах, оказывающих коррозионное воздействие на металлы. Способ включает изготовление и подготовку образцов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553412
Дата охранного документа: 10.06.2015
+ добавить свой РИД