專利名稱:一種用于壓制UO₂燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核電站用核燃料元件制造技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭。
背景技術(shù)：
UO2燃料芯塊是通過粉末冶金制造工藝生產(chǎn)，UO2粉末必須經(jīng)過壓機(jī)壓成生坯塊后再經(jīng)燒結(jié)、磨削生產(chǎn)成成品芯塊。芯塊的壓制模具非常重要，它具有制造精度高、產(chǎn)量大的特點(diǎn)。壓制UO2燃料芯塊旋轉(zhuǎn)壓機(jī)的每一個(gè)沖頭每天需要承受7500次的壓制。目前所用的上、下沖頭都是采用模具鋼和軸承鋼制造，UO2燃料芯塊沖頭的主要磨損方式是端面輪廓在粉末壓制過程中的受壓后產(chǎn)生的點(diǎn)腐蝕磨損。鋼制沖頭端面從開始使用就呈現(xiàn)一個(gè)逐步磨損的過程，每一個(gè)鋼制的沖頭在壓制10萬次后沖頭端面輪廓就因?yàn)閲?yán)重磨損而必須更換，而且每壓制10萬次后就更換沖頭的做法一方面增加設(shè)備停機(jī)、檢修的頻次，不利于現(xiàn)場環(huán)境衛(wèi)生；另一方面也增加生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭，解決現(xiàn)有模具鋼和軸承鋼制造沖頭的端面易磨損及使用壽命太短的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種用于壓制U02燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭，包括一體成型的沖頭工作端部、沖頭中桿以及沖頭定位部，其中，沖頭定位部為圓柱體結(jié)構(gòu)，沖頭工作端部通過圓柱棒狀的沖頭中桿固定在沖頭定位部的中心軸線上,沖頭工作端部為直徑略大于沖頭中桿的圓柱體結(jié)構(gòu)，沖頭工作端部的端面包括中心球面結(jié)構(gòu)的端面蝶形、沿端面蝶形邊沿設(shè)置的環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的端面平臺，以及沖頭工作端部邊沿設(shè)置的端面倒角。
所述的沖頭工作端面部端面中心的端面蝶形的球面半徑SR為17.9mm 19.6mm ；端面蝶形的直徑為7.425mm 7.575mm ;端面蝶形的端面與端面平臺的高度差為0.37mm
0.39mm。
所述的沖頭工作端面部的直徑為10.055mm 10.065mm。
所述的沖頭工作端面部端面上邊沿的端面倒角在端面平面的寬度為0.76mm
0.78mm ;端面倒角的高度為0.26mm 0.28mm。
所述的沖頭工作端面部的端面表面粗糙度為Ra0.025um。
所述的沖頭工作端面部頂端距沖頭定位部底端的高度為33.994mm 34.006mm。
所述的整體硬質(zhì)合金沖頭以碳化鎢為基體的硬質(zhì)合金材料制成，包括重量含量為84% 92%的碳化鎢和6% 16%的金屬鈷。
本發(fā)明的顯著效果在于:本發(fā)明所述的一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭具有非常良好的耐磨性，該硬質(zhì)合金沖頭的使用壽命可達(dá)150萬次，相比鋼制沖頭使用壽命提高15倍；同時(shí)，改善了 UO2燃料芯塊的表面質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明所述的一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的局部放大圖；
圖3為圖2的俯視圖；
圖中:1、沖頭工作〗而部；2、沖頭中桿；3、沖頭定位部；4、〗而面蝶形；5、〗而面平臺；
6、端面倒角。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
如圖1 3所示，一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭包括一體成型的沖頭工作端部1、沖頭中桿2以及沖頭定位部3，其中，沖頭定位部3為直徑較大的圓柱體結(jié)構(gòu)，并可以通過固定螺母將沖頭定位部3固定在沖頭夾具上，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)沖頭的固定定位；沖頭工作端部I通過圓柱棒狀的沖頭中桿2固定在沖頭定位部3的中心軸線上，其中，沖頭工作端部I整體為直徑略大于沖頭中桿2的圓柱體結(jié)構(gòu)，沖頭工作端部I的端面包括中心球面結(jié)構(gòu)的端面蝶形4、沿端面蝶形4邊沿設(shè)置的環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的端面平臺5，以及沖頭工作端部I邊沿設(shè)置的端面倒角6，其中，沖頭工作端部I端面中心的端面蝶形4的球面半徑SR = 17.9mm,端面蝶形4的直徑為7.425mm,端面蝶形4頂端與端面平臺5的高度差為0.37mm ;端面倒角6在端面平面的寬度為0.76mm，端面倒角6的高度為0.26mm ;沖頭工作端部I的直徑為10.055mm ;沖頭工作端`部I端面的表面粗糙度為Ra0.025um ;沖頭工作端部I頂端距沖頭定位部3底端的高度為33.994mm。
本發(fā)明所述的一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭以碳化鎢為基體的硬質(zhì)合金材料制成，包括重量含量為84%的碳化鎢和16%的金屬鈷。
實(shí)施例2
如圖1 3所示，一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭包括一體成型的沖頭工作端部1、沖頭中桿2以及沖頭定位部3，其中，沖頭定位部3為直徑較大的圓柱體結(jié)構(gòu)，并可以通過固定螺母將沖頭定位部3固定在沖頭夾具上，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)沖頭的固定定位；沖頭工作端部I通過圓柱棒狀的沖頭中桿2固定在沖頭定位部3的中心軸線上，其中，沖頭工作端部I整體為直徑略大于沖頭中桿2的圓柱體結(jié)構(gòu)，沖頭工作端部I的端面包括中心球面結(jié)構(gòu)的端面蝶形4、沿端面蝶形4邊沿設(shè)置的環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的端面平臺5，以及沖頭工作端部I邊沿設(shè)置的端面倒角6，其中，沖頭工作端部I端面中心的端面蝶形4的球面半徑SR = 18.8mm，端面蝶形4的直徑為7.5mm，端面蝶形4頂端與端面平臺5的高度差為
0.38mm ;端面倒角6在端面平面的寬度為0.77mm，端面倒角6的高度為0.27mm ;沖頭工作端部I的直徑為10.06mm ;沖頭工作端部I端面的表面粗糙度為Ra0.025um ;沖頭工作端部I頂端距沖頭定位部3底端的高度為34mm。
本發(fā)明所述的一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭以碳化鎢為基體的硬質(zhì)合金材料制成，包括重量含量為88%的碳化鎢和12%的金屬鈷。
實(shí)施例3[0024]如圖1 3所示，一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭包括一體成型的沖頭工作端部1、沖頭中桿2以及沖頭定位部3，其中，沖頭定位部3為直徑較大的圓柱體結(jié)構(gòu)，并可以通過固定螺母將沖頭定位部3固定在沖頭夾具上，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)沖頭的固定定位；沖頭工作端部I通過圓柱棒狀的沖頭中桿2固定在沖頭定位部3的中心軸線上，其中，沖頭工作端部I整體為直徑略大于沖頭中桿2的圓柱體結(jié)構(gòu)，沖頭工作端部I的端面包括中心球面結(jié)構(gòu)的端面蝶形4、沿端面蝶形4邊沿設(shè)置的環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的端面平臺5，以及沖頭工作端部I邊沿設(shè)置的端面倒角6，其中，沖頭工作端部I端面中心的端面蝶形4的球面半徑SR = 19.6mm,端面蝶形4的直徑為7.575mm,端面蝶形4頂端與端面平臺5的高度差為0.39mm ;端面倒角6在端面平面的寬度為0.78mm，端面倒角6的高度為0.28mm ;沖頭工作端部I的直徑為10.065mm ;沖頭工作端部I端面的表面粗糙度為Ra0.025um ;沖頭工作端部I頂端距沖頭定位部3底端的高度為34.006mm。
本發(fā)明所述的一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭以碳化鎢為基體的硬質(zhì)合金材料制成，包括重量含量為92%的碳化鎢和8%的金屬鈷。
權(quán)利要求
1.一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭，其特征在于:包括一體成型的沖頭工作端部(I)、沖頭中桿(2)以及沖頭定位部(3)，其中，沖頭定位部(3)為圓柱體結(jié)構(gòu)，沖頭工作端部(I)通過圓柱棒狀的沖頭中桿(2)固定在沖頭定位部(3)的中心軸線上，沖頭工作端部(I)為直徑略大于沖頭中桿(2)的圓柱體結(jié)構(gòu)，沖頭工作端部(I)的端面包括中心球面結(jié)構(gòu)的端面蝶形(4)、沿端面蝶形(4)邊沿設(shè)置的環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的端面平臺(5)，以及沖頭工作端部(I)邊沿設(shè)置的端面倒角(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭，其特征在于:所述的沖頭工作端面部(I)端面中心的端面蝶形(4)的球面半徑SR為17.9mm 19.6mm ;端面蝶形(4)的直徑為7.425mm 7.575mm ;端面蝶形(4)的端面與端面平臺(5)的高度差為0.37mm 0.39mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭，其特征在于:所述的沖頭工作端面部(I)的直徑為10.055mm 10.065mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭，其特征在于:所述的沖頭工作端面部(I)端面上邊沿的端面倒角(6)在端面平面的寬度為0.76mm 0.78mm ;端面倒角(6)的高度為0.26mm 0.28mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1 4所述的任意一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭，其特征在于:所述的沖頭工作端面部(I)的端面表面粗糙度為Ra0.025um。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭，其特征在于:所述的沖頭工作端面部(I)頂端距沖頭定位部(3)底端的高度為33.994mm 34.006mmo
7.根據(jù)權(quán)利要求
1 4所述的任意一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭，其特征在于:所述的整體硬質(zhì)合金沖頭以碳化鎢為基體的硬質(zhì)合金材料制成，包括重量含量為84% 92%的碳化鎢和6% 16%的金屬鈷。
專利摘要
本發(fā)明涉及核電站用核燃料元件制造技術(shù)領(lǐng)域：
，具體公開了一種用于壓制UO2燃料芯塊的整體硬質(zhì)合金沖頭。該硬質(zhì)合金沖頭包括一體成型的沖頭工作端部、沖頭中桿以及沖頭定位部，其中，沖頭定位部為圓柱體結(jié)構(gòu)，沖頭工作端部通過圓柱棒狀的沖頭中桿固定在沖頭定位部的中心軸線上，沖頭工作端部為直徑略大于沖頭中桿的圓柱體結(jié)構(gòu)，沖頭工作端部的端面包括中心球面結(jié)構(gòu)的端面蝶形、沿端面蝶形邊沿設(shè)置的環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的端面平臺，以及沖頭工作端部邊沿設(shè)置的端面倒角。該硬質(zhì)合金沖頭具有非常良好的耐磨性，該硬質(zhì)合金沖頭的使用壽命可達(dá)150萬次，相比鋼制沖頭使用壽命提高15倍。
文檔編號G21C21/10GKCN103151086SQ201110399021
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月6日
發(fā)明者廖賓, 王友良, 丁建波, 姚廣起, 朱奎, 楊曉東 申請人:中核建中核燃料元件有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan