切割放射性废金属长寿命圆锯刀的研究
发布时间：2021-10-12 16:29
随着我国大力发展核电,为保证核电的稳定、持续的发展,不仅是在热室中需对核燃料棒或核设施金属零部件进行切割取样,还是在核电退役的拆除和放射性废金属熔炼过程中,都需要对其进行切割。为减少放射性污染报废刀具的数量、降低热室中遥操作更换卧式铣床用圆锯刀的工作量,以及减少金属熔炼的切割过程对环境的影响,所以急需提高切割放射性污染金属刀具的寿命。通过对高速钢圆锯刀单面进行不同功率的激光相变硬化+560℃回火试验和熔凝淬火+560℃回火试验研究,结果表明:激光熔凝淬火能提高高速钢圆锯刀的表面硬度,激光相变硬化会降低其表面硬度,560℃回火会降低激光加工圆锯刀的表面硬度。以单面激光试验为基础,制备双面激光熔凝淬火圆锯刀,使用扫描电子显微镜（SEM）及能谱（EDS）对其显微组织进行研究,140w激光功率的双面熔凝淬火圆锯刀表面硬度最高,在磨削后能达到69.7HRC;激光熔凝淬火层可分为熔化区、微熔区、相变硬化区和回火软带,其中相变硬化区显微硬度最高。以主轴转速190r/min、纵向进给量160mm/min,对W6Mo5Cr4V2...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核电厂退役趋势图
11图2.1三种圆锯刀原始表面形貌Fig2.1Theoriginalsurfacemorphologyofthethreecircularsawblades（3）表面硬度测量加工材料硬度越高，对刀具的硬度要求也就越高，因此使用TH320全洛氏硬度计对M2圆锯刀、TiN涂层圆锯刀和氮化圆锯刀表面硬度进行测量，试验压头采用直径为1.59mm的钢球，测量结果如表2.3所示。三种刀具中，TiN涂层圆锯刀表面硬度最高，氮化圆锯刀次之，M2圆锯刀最低。表2.3三种圆锯刀表面硬度Tab2.3Surfacehardnessofthreecircularsawblades样品号及部位测量表面硬度HRC平均硬度HRCM2圆锯刀64.264.964.864.63TiN涂层圆锯刀65.565.366.165.63氮化圆锯刀65.664.166.765.472.4本章小结本章介绍了常用的刀具材料及刀具表面强化技术，根据刀具会在放射性的条件下进行干切削，分析其可行性与经济性，确定M2高速钢作为干切削圆锯刀基体，选用QPQ盐浴氮化圆锯刀、TiN涂层圆锯刀和激光强化圆锯刀作为干切削试验刀具。对购买的M2圆锯刀、TiN涂层圆锯刀和氮化圆锯刀进行了检测，为后续对M2圆锯刀进行激光强化试验和干切削试验提供基本参数和对比依据。
12第3章激光表面熔凝淬火高速钢圆锯刀的制备通过对激光加工相关文献进行研究[35-36]，张金学等人对200×100×10mm的45#钢样品进行熔凝淬火试验，熔凝淬火能提高试样的表面硬度。陈传忠等人对10×60×10mm的W18Cr4V高速钢进行相变硬化，并对其回火工艺进行研究，560℃的回火工艺对高速钢表面硬度提升最大。因此，本章对2mm的M2圆锯刀进行激光淬火+560℃回火试验。3.1试验材料与设备3.1.1试验材料激光加工材料为M2圆锯刀，其化学成分及含量如表3.1所示，其加工工艺使先进行800～850℃预热，然后加热到1190～1290℃的淬火温度，随后使其在空气中冷却，最后进行三次560℃回火，每次保温1小时，因此，560℃回火不会对M2圆锯刀表面硬度产生影响。表3.1M2高速钢化学成分及含量Tab3.1ChemicalcompositionandcontentofM2highspeedsteel钢号C（%）W（%）Mo（%）Cr（%）V（%）W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.754.50~5.503.80~4.401.75~2.203.1.2试验设备①500W光纤激光器，如图3.1，用于对M2圆锯刀表面进行激光加工。图3.1500W光纤激光器Fig3.1500Wfiberlaser
【参考文献】：
期刊论文
[1]热老化316L不锈钢在模拟核电溶解氧/氢高温高压水中应力腐蚀裂纹扩展行为[J]. 吴文博,张志明,王俭秋,韩恩厚,柯伟. 材料导报. 2020(06)
[2]激光重熔调控合金组织和性能研究进展[J]. 柴晓徽,孙志平,张矗. 特种铸造及有色合金. 2019(06)
[3]核电厂退役标准体系建设需求分析[J]. 王苗,付在伟. 核标准计量与质量. 2019(02)
[4]核电装备用奥氏体不锈钢的高温本构模型及动态再结晶[J]. 程晓农,桂香,罗锐,杨雨童,陈乐利,王威,王稳. 材料导报. 2019(11)
[5]放射性废金属熔炼去污分配系数研究[J]. 杨洁,杨彪,赵杨军,王彦. 四川环境. 2019(01)
[6]铜材表面激光合金化和激光熔覆制备Ni/Cu-Cr3C2/Co梯度涂层[J]. 赵健,刘光,马冰,郑子云,历天翼,戴宇. 表面技术. 2018(08)
[7]核反应堆用奥氏体不锈钢辐照损伤的研究进展[J]. 郝予琛,赵美玲,罗来马. 机械工程材料. 2018(07)
[8]世界核电站退役概况[J]. 陆燕. 中国核工业. 2017(10)
[9]刀具用硬质合金刀片表面等离子渗氮涂层制备及其耐磨性能研究[J]. 刘蜀,伍倪燕. 稀有金属与硬质合金. 2017(02)
[10]我国核电厂退役现状及思考[J]. 曹俊杰,陈戏三. 科技视界. 2016(14)
硕士论文
[1]核电主管道用不锈钢不同温度热老化机理研究[D]. 曹楠.西安工业大学 2019
[2]激光重熔调质40Cr钢疲劳裂纹扩展行为及磨损性能[D]. 张海潮.吉林大学 2019
[3]316L不锈钢焊接接头抗辐照损伤机制的研究[D]. 李福贵.江苏大学 2019
[4]TiCN、TiAlN和TiAlCrN涂层刀具的干切削性能及磨损机理研究[D]. 张显银.西南大学 2018
[5]硬质合金涂层刀具高速干式切削P20性能研究[D]. 涂志标.浙江理工大学 2018
[6]激光直接沉积成形M2高速钢显微组织研究[D]. 胡建伟.东北大学 2015
[7]不锈钢材料锯切加工切削规律的研究[D]. 王翌硕.华北理工大学 2015
[8]M2高速钢齿轮刀具激光表面强化的试验研究[D]. 张金学.南华大学 2013
[9]钛合金金刚石精密切削表面质量研究[D]. 赵云琨.哈尔滨工业大学 2013
[10]硬质合金刀具切削钛合金刀具磨损机理的试验研究[D]. 王琳琳.沈阳理工大学 2013
本文编号：3432924
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核电厂退役趋势图
11图2.1三种圆锯刀原始表面形貌Fig2.1Theoriginalsurfacemorphologyofthethreecircularsawblades（3）表面硬度测量加工材料硬度越高，对刀具的硬度要求也就越高，因此使用TH320全洛氏硬度计对M2圆锯刀、TiN涂层圆锯刀和氮化圆锯刀表面硬度进行测量，试验压头采用直径为1.59mm的钢球，测量结果如表2.3所示。三种刀具中，TiN涂层圆锯刀表面硬度最高，氮化圆锯刀次之，M2圆锯刀最低。表2.3三种圆锯刀表面硬度Tab2.3Surfacehardnessofthreecircularsawblades样品号及部位测量表面硬度HRC平均硬度HRCM2圆锯刀64.264.964.864.63TiN涂层圆锯刀65.565.366.165.63氮化圆锯刀65.664.166.765.472.4本章小结本章介绍了常用的刀具材料及刀具表面强化技术，根据刀具会在放射性的条件下进行干切削，分析其可行性与经济性，确定M2高速钢作为干切削圆锯刀基体，选用QPQ盐浴氮化圆锯刀、TiN涂层圆锯刀和激光强化圆锯刀作为干切削试验刀具。对购买的M2圆锯刀、TiN涂层圆锯刀和氮化圆锯刀进行了检测，为后续对M2圆锯刀进行激光强化试验和干切削试验提供基本参数和对比依据。
12第3章激光表面熔凝淬火高速钢圆锯刀的制备通过对激光加工相关文献进行研究[35-36]，张金学等人对200×100×10mm的45#钢样品进行熔凝淬火试验，熔凝淬火能提高试样的表面硬度。陈传忠等人对10×60×10mm的W18Cr4V高速钢进行相变硬化，并对其回火工艺进行研究，560℃的回火工艺对高速钢表面硬度提升最大。因此，本章对2mm的M2圆锯刀进行激光淬火+560℃回火试验。3.1试验材料与设备3.1.1试验材料激光加工材料为M2圆锯刀，其化学成分及含量如表3.1所示，其加工工艺使先进行800～850℃预热，然后加热到1190～1290℃的淬火温度，随后使其在空气中冷却，最后进行三次560℃回火，每次保温1小时，因此，560℃回火不会对M2圆锯刀表面硬度产生影响。表3.1M2高速钢化学成分及含量Tab3.1ChemicalcompositionandcontentofM2highspeedsteel钢号C（%）W（%）Mo（%）Cr（%）V（%）W6Mo5Cr4V20.80~0.905.50~6.754.50~5.503.80~4.401.75~2.203.1.2试验设备①500W光纤激光器，如图3.1，用于对M2圆锯刀表面进行激光加工。图3.1500W光纤激光器Fig3.1500Wfiberlaser
【参考文献】：
期刊论文
[1]热老化316L不锈钢在模拟核电溶解氧/氢高温高压水中应力腐蚀裂纹扩展行为[J]. 吴文博,张志明,王俭秋,韩恩厚,柯伟. 材料导报. 2020(06)
[2]激光重熔调控合金组织和性能研究进展[J]. 柴晓徽,孙志平,张矗. 特种铸造及有色合金. 2019(06)
[3]核电厂退役标准体系建设需求分析[J]. 王苗,付在伟. 核标准计量与质量. 2019(02)
[4]核电装备用奥氏体不锈钢的高温本构模型及动态再结晶[J]. 程晓农,桂香,罗锐,杨雨童,陈乐利,王威,王稳. 材料导报. 2019(11)
[5]放射性废金属熔炼去污分配系数研究[J]. 杨洁,杨彪,赵杨军,王彦. 四川环境. 2019(01)
[6]铜材表面激光合金化和激光熔覆制备Ni/Cu-Cr3C2/Co梯度涂层[J]. 赵健,刘光,马冰,郑子云,历天翼,戴宇. 表面技术. 2018(08)
[7]核反应堆用奥氏体不锈钢辐照损伤的研究进展[J]. 郝予琛,赵美玲,罗来马. 机械工程材料. 2018(07)
[8]世界核电站退役概况[J]. 陆燕. 中国核工业. 2017(10)
[9]刀具用硬质合金刀片表面等离子渗氮涂层制备及其耐磨性能研究[J]. 刘蜀,伍倪燕. 稀有金属与硬质合金. 2017(02)
[10]我国核电厂退役现状及思考[J]. 曹俊杰,陈戏三. 科技视界. 2016(14)
硕士论文
[1]核电主管道用不锈钢不同温度热老化机理研究[D]. 曹楠.西安工业大学 2019
[2]激光重熔调质40Cr钢疲劳裂纹扩展行为及磨损性能[D]. 张海潮.吉林大学 2019
[3]316L不锈钢焊接接头抗辐照损伤机制的研究[D]. 李福贵.江苏大学 2019
[4]TiCN、TiAlN和TiAlCrN涂层刀具的干切削性能及磨损机理研究[D]. 张显银.西南大学 2018
[5]硬质合金涂层刀具高速干式切削P20性能研究[D]. 涂志标.浙江理工大学 2018
[6]激光直接沉积成形M2高速钢显微组织研究[D]. 胡建伟.东北大学 2015
[7]不锈钢材料锯切加工切削规律的研究[D]. 王翌硕.华北理工大学 2015
[8]M2高速钢齿轮刀具激光表面强化的试验研究[D]. 张金学.南华大学 2013
[9]钛合金金刚石精密切削表面质量研究[D]. 赵云琨.哈尔滨工业大学 2013
[10]硬质合金刀具切削钛合金刀具磨损机理的试验研究[D]. 王琳琳.沈阳理工大学 2013
本文编号：3432924
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