[发明专利]一种螺旋肋包壳管扭转成形装置及成形方法

说明书

本发明涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，提供了一种螺旋肋包壳管扭转成形装置及成形方法，所述装置包括拉拔机构、螺旋外模、内模和拉拔机架；拉拔机构用于牵引金属带直肋坯料管轴向运动；螺旋外模用于完成金属带直肋坯料管的扭转成形；螺旋外模为中空结构，具有入口段和成形段，入口段设置有直带肋槽，成形段设置有带导程肋槽；内模用于扭转成形过程中金属带直肋坯料管内壁的支撑，防止坯料管内径变形；拉拔机构、螺旋外模、内模均固定安装在拉拔机架上。所述成形方法包括金属带直肋坯料管准备、润滑预处理、拉拔及扭转成形、成品管处理。本发明装置整体结构简单，生产成本低，所用工艺生产效率高，成品质量好、精度高、综合性能优异。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，特别涉及一种螺旋肋包壳管扭转成形装置及成形方法。

背景技术

我国的核电技术从20世纪80年代起步，现已进入加速发展阶段，目前我国第4代快堆先进核能系统已在技术上实现重大突破，对快堆材料的配套研发提出了非常急迫的要求。燃料元件包壳材料作为堆芯的重要结构材料，针对包壳管的研究必不可少，目前一些反应堆广泛采用锆合金作为包壳材料，但由于锆合金的抗高温强度及抗中子辐射性能较差，不能满足第4代反应堆对包壳材料的要求，因此奥氏体不锈钢因其优良的高温力学性能及抗辐照性能，并且易于加工，价格较低，被选为第4代快堆早期发展的包壳材料。

快冷堆燃料组件主要由包壳管、六角外管套组成，六角外管套内的包壳管之间有不锈钢丝螺旋缠绕进行相互隔离，以往不锈钢丝通过点焊的方式将不锈钢螺旋绕丝与包壳管进行固定，但这种方式不耐高温高压，在高温高压环境中服役点焊部位容易脱落，导致隔离失效，因此为改善这种现状，授权公告号为CN 203055470 U的中国实用新型专利公开了一种燃料棒径向定位的带肋包壳管，采用与包壳管基体整体成型的螺旋带筋形式进行燃料包壳管隔离，安全性更高，同时能兼顾反应堆单位功率密度大、体积小巧。

发明内容

本发明的目的就是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种螺旋肋包壳管扭转成形装置及成形方法，整体装置及模具结构简单，生产成本低，所涉及工艺生产效率高，产品质量稳定。

本发明采用如下技术方案：

一种螺旋肋包壳管扭转成形装置，所述装置包括拉拔机构、螺旋外模、内模和拉拔机架；

所述拉拔机构，用于牵引金属带直肋坯料管轴向运动；

所述螺旋外模，用于完成金属带直肋坯料管的扭转成形；所述螺旋外模为中空结构，具有入口段和成形段，入口段设置有直肋槽，成形段设置有带导程肋槽；

所述内模，用于扭转成形过程中金属带直肋坯料管内壁的支撑，防止金属带直肋坯料管内径变形；

所述拉拔机构、螺旋外模、内模均固定安装在所述拉拔机架上。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述螺旋外模安装于拉拔机架的方式为：所述螺旋外模安装于旋转法兰的法兰孔内，旋转法兰安装在深沟球轴承内，深沟球轴承安装在所述拉拔机架上；

旋转法兰在驱动装置或手动控制下，能够在深沟球轴承内绕轴线旋转，带动所述螺旋外模同步旋转，从而实现直肋管扭弯。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述螺旋外模外表面加工有键槽，通过平键实现螺旋外模与旋转法兰的可拆卸连接。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述拉拔机构包括电推缸和夹头，夹头安装在电推缸上，夹头用于夹持金属带直肋坯料管的缩头部分，电推缸安装在拉拔机架上。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述内模为圆柱状，所述内模尾部加工有螺纹，并通过螺纹安装在长螺栓头部的螺纹孔内；长螺栓通过两个螺母与拉拔机架固定；两个螺母能调整螺栓的轴向位置，从而调节所述内模轴向位置。