基于超聲測厚技術(shù)的Zr-4合金管壁厚數(shù)控砂帶修磨工藝研究.pdf

1、基于超聲測厚技術(shù)的Zr4合金管壁厚數(shù)控砂帶修磨工藝研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：湯曹勇指導(dǎo)教師：黃云教授專業(yè)：機(jī)械電子工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二O一三年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要以鋯為基添加其他元素組成的合金，是一類廣泛用于核反應(yīng)堆的難熔金屬材料。鋯合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能，好的可加工性和焊接性。在300～400℃的高溫、高壓水和蒸汽中鋯合金具有良好的耐蝕性能，熱中子吸收截面小和對核燃料相容性好等

2、特性，是理想的核反應(yīng)堆堆芯結(jié)構(gòu)材料。鋯合金管在進(jìn)入包殼管生產(chǎn)廠之前必須要對其內(nèi)外表面做相應(yīng)的處理以達(dá)到規(guī)定的管材壁厚和表面光潔度。目前國內(nèi)主要引進(jìn)國外技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對鋯合金管材內(nèi)表面缺陷的修磨和幾何尺寸的精整，但此方法在提高管件壁厚均勻性等幾何精度方面的能力有限。鋯合金管材的壁厚和外表面精度主要依賴于對外表面的砂帶磨削來加以保證。在國內(nèi)盡管應(yīng)用砂帶磨削技術(shù)的歷史較長但發(fā)展遲緩且鋯合金管加工技術(shù)和設(shè)備長期依賴和受制于國外，一直沒有適用于核用精

3、度要求的國產(chǎn)自動砂帶磨床。本課題在定心外圓磨削技術(shù)的基礎(chǔ)上提出采用基于超聲波檢測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)鋯管壁厚的自動修磨。本文以核用Zr4合金管為研究對象，分別從理論和實(shí)驗(yàn)上開展了如下工作：1）針對核用鋯合金管及其材料的特性，開展可磨性和砂帶磨削可行性分析。2）核用鋯合金材料的砂帶磨削機(jī)理研究。針對難加工材料Zr4合金在砂帶磨削加工過程中容易出現(xiàn)工件燒蝕、砂帶磨粒與工件間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成鋯材污染、切屑易燃以及工件表面完整性和表面形貌難以保證等問題，

4、研究材料切除率、砂帶磨削磨損以及磨削工藝參數(shù)對磨削特性的影響。3）Zr4合金壁厚規(guī)律及數(shù)控砂帶修磨工藝參數(shù)研究。根據(jù)擠壓及內(nèi)孔磨削等工藝特點(diǎn)，對修磨前的鋯合金管材壁厚分布規(guī)律進(jìn)行研究；針對Zr4合金管的壁厚分布情況及加工工藝要求，提出一種基于超聲測厚技術(shù)的數(shù)控砂帶修磨方法；對磨削策略和磨削工藝參數(shù)進(jìn)行分析，得出合理的砂帶修磨工藝參數(shù)；通過砂帶修磨試驗(yàn)驗(yàn)證砂帶修磨方法和工藝的合理性。4)Zr4合金管材砂帶磨削表面質(zhì)量(主要是光滑過渡和表面