變速箱體上端面立式攻絲專用機(jī)床設(shè)計(jì)（江蘇）

變速箱體上端面立式攻絲專用機(jī)床設(shè)計(jì)（江蘇）,變速,箱體,上端,立式,專用,機(jī)床,設(shè)計(jì),江蘇 F82H鋼小號(hào)樣本的機(jī)械特性 ,,,,, ,,,, a Japan Atomic Energy Research Institute, Tokai-mura, Ibaraki-ken 319-1195, Japan b National College of Technology, Hachinohe, Aomori-ken 039-1192, Japan c Hokkaido University, Kita-ku, Sapporo 060-8628, Japan Received 1 February 2005; received in revised form 12 August 2005; accepted 12 August 2005 Available online 24 January 2006 摘要： 小樣品測(cè)試技術(shù)(SSTT)已經(jīng)發(fā)展且用來(lái)調(diào)查核材料的機(jī)械特性。SSTT在測(cè)試反應(yīng)堆和基于加速器中子中被有效照射量的限制供應(yīng)控制且充滿粒子源頭。在這項(xiàng)研究中，新彎曲測(cè)試機(jī)器得到發(fā)展并獲得F82H鋼的預(yù)斷裂的t / 2-1/3CVN(Charpy V型槽口)的20毫米長(zhǎng)的小彎曲樣品的破裂行為，且9毫米長(zhǎng)的變形破裂袖珍的彎曲樣品(DFMB)和0.18DCT 類型的磁盤和斷裂行為在進(jìn)行檢查。F82H鋼的試樣尺寸對(duì)DBTT的影響通過(guò)使用t / 2－CVN，1/3CVN和t / 2-1/3CVN被檢查，并且t / 2-1/3CVN 和1/3CVN的DBTT比t/2-CVN的DBTT要小。在F82H 標(biāo)準(zhǔn)方面的由于氦和位移損害的DBTT行為在大約、 50或100MeV氦離子在0.03 dpa也被小鉆床測(cè)量進(jìn)行測(cè)試。 ? 2005 Elsevier B.V. 。版權(quán)所有。 關(guān)鍵字：斷裂韌度；輻射效應(yīng)；低的活化材料；柔軟-脆弱過(guò)渡；實(shí)驗(yàn)技術(shù) 1. 介紹 小樣品測(cè)試技術(shù)(SSTT)已經(jīng)被發(fā)展并研究核材料的機(jī)械特性。在測(cè)試反應(yīng)堆和基于加速的中子和電荷離子源[1–5]，小樣品測(cè)試技術(shù)被有效輻射量的限制供應(yīng)推動(dòng)。在小樣品斷裂測(cè)試技術(shù)中，最近努力尋求Odette et al.提出的主要的彎曲變形方法結(jié)構(gòu)的Bcc合金，如現(xiàn)在被首選為熔接反應(yīng)堆的以鐵酸鹽為主要成分/馬氏永磁體[6,7]。主要的彎曲變形描述了在測(cè)量零部件分裂開始堅(jiān)韌的完整評(píng)價(jià)時(shí)的一顯著擴(kuò)展和新近發(fā)展的修改。在利用小樣品獲得有意義和有用的斷裂韌度信息上的成功導(dǎo)致了一種在更大程度上降低斷裂的大小。多種實(shí)驗(yàn)已經(jīng)被設(shè)計(jì)來(lái)分析現(xiàn)有的小量樣品的機(jī)械性能的數(shù)據(jù)，如張力的、低的和高的周疲勞、斷裂韌度、疲勞的裂縫發(fā)展、加壓管、鋸齒狀和預(yù)斷裂沖擊樣品以及3毫米直徑磁盤。這些樣品和技術(shù)暫時(shí)作為在國(guó)際熔化材料熔接設(shè)備(IFMIF)的材料反應(yīng)證實(shí)的候選的材料，IFMIF是一基于D-Li的概念設(shè)計(jì)的高能中子源[8]。 在這研究里，我們檢查使用三種0.18DCT（磁壓力）樣品的、預(yù)斷裂t/2-1/3CVN(Charpy V槽口) 的F82H鋼的斷裂韌度，將其表示為t/2-1/3PCCVN，它有20mm長(zhǎng)、9mm長(zhǎng)的變形且斷裂袖珍彎曲樣品。0.18DCT 和1/3CVN 樣品最近用于在降低活化作用的以鐵酸鹽為主要成分(RAF)的鋼的中子輻照研究的標(biāo)準(zhǔn)斷裂樣品。但是，0.18DCT 和1/3CVN 樣品的體積在象IFMIF那樣的照射設(shè)備的空間內(nèi)不比此情況下小。降低樣品體積對(duì)照射性能來(lái)說(shuō)是很重要的。熔接反應(yīng)堆的覆蓋結(jié)構(gòu)由不同厚度的RAF鋼板和鋼管組成，而且我們應(yīng)該檢查試樣尺寸在斷裂韌度的特性上的依賴性。t / 2 CVN 樣品降低了1/3CVN樣品寬度的一半，而且DFMB樣品降低了1/3CVN的寬度和長(zhǎng)度的一半。 一個(gè)新的彎曲測(cè)試機(jī)器已經(jīng)生產(chǎn)并獲得t / 2-1/3PCCVN和DFMB的小彎曲樣品的斷裂行為。不同形狀的不同的類型的F82H鋼的斷裂行為已經(jīng)被檢查。在這項(xiàng)研究過(guò)程中使用的這類型樣品是0.18DCT，1/3CVN，t / 2-1/3CVN，t / 2-1/3PCCVN，DFMB和小鉆床(SP)樣品。這項(xiàng)研究的目的是： (1) 生產(chǎn)為DFMB和t / 2-1/3PCCVN的小樣品測(cè)試機(jī)器的斷裂韌度并且在RT中檢查標(biāo)準(zhǔn)F82H鋼的斷裂行為；( 2 ) 檢查標(biāo)準(zhǔn)F82H鋼的試樣尺寸對(duì)柔軟-脆弱轉(zhuǎn)變溫度(DBTT)的影響。 2. DFMB、t/2-1/3PCCVN和0.18DCT樣品的制作 0.18DCT、t / 2-1/3PCCVN和DFMB樣品的疲勞預(yù)斷裂通過(guò)使用一臺(tái)Shimazu Lab-5u的疲勞試驗(yàn)機(jī)器被引起。0.18DCT 樣品(直徑為12.5毫米，厚度為4.63毫米) 在T–L方向內(nèi)機(jī)械加工而成，因此裂紋擴(kuò)展與滾方向平行。疲勞預(yù)斷裂在室溫下，裂縫長(zhǎng)度與樣品寬度的比率(a/W)大約為0.46。隨后是對(duì)樣品厚度的10%的每邊上的孔型設(shè)計(jì)。0.18DCT 樣品的疲勞預(yù)斷裂范圍長(zhǎng)度大約為1.3–1.4 mm。第一步的外加負(fù)載在40Hz下在108與1079N之間變化，而在下一步中在88和883N之間變化。在t / 2-1/3PCCVN和DFMB樣品里，預(yù)斷裂分別由帶有V槽口和U槽口的盤子形狀引起，盤子的大小是20mm×20mm的正方形，厚度為3.3毫米。在t / 2-1/3PCCVN里，V槽口的深度和角度分別是0.51毫米和。在DFMB樣品里，U槽口采用通過(guò)使用一個(gè)0.15毫米的剪鉗來(lái)降低槽口，且U槽口的深度和寬度是大約分別是0.5毫米和0.2毫米。為t / 2-1/3PCCVN和DFMB樣品準(zhǔn)備的盤子負(fù)載在40赫茲下，在294和2942N之間變化。在預(yù)斷裂的程序之后，這個(gè)盤子被金屬絲切成大約1.7毫米厚的薄片。t / 2-1/3PCCVN和DFMB樣品預(yù)斷裂的長(zhǎng)度大約分別是0.9毫米和0.3毫米。裂縫長(zhǎng)度和樣品厚度的比率，a/W，對(duì)DFMB和t / 2-1/3PCCVN樣品來(lái)說(shuō)，比值控制在0.40到0.45。在這項(xiàng)研究過(guò)程中的樣品的化學(xué)組成在表1給出。 3.斷裂韌度測(cè)試 3.1.DFMB和t/2-1/3PCCVN的斷裂韌度測(cè)試 圖1顯示了新的彎曲測(cè)試機(jī)器,它是人造的用來(lái)獲得20mm 長(zhǎng)的t/2-1/3PCCVN (W: 3.3 mm,H: 1.65 mm)和9mm長(zhǎng)的DFMB(W: 1.65 mm, H: 1.65 mm)的非常小彎曲樣品的斷裂行為的。溫度可以被高壓和電暖器的液體氮的蒸汽的數(shù)量控制，并且它可以從-196變到300 。溫度的變化在大約0.5之內(nèi)。圖2(a和b)分別顯示了設(shè)置在彎曲測(cè)試機(jī)器的活動(dòng)場(chǎng)所上的DFMB和t/2-1/3PCCVN樣品。0.5毫米距離的刻度被確定在樣品背面的裝置上。在樣品活動(dòng)場(chǎng)所的樣品位置的調(diào)節(jié)由一個(gè)小的千分尺控制，且被固定在機(jī)器上。 測(cè)壓元件位置可以通過(guò)使用一個(gè)線性計(jì)量器(Mitutoyo，LGF sereies)來(lái)測(cè)量，而且它被位置的反饋控制系統(tǒng)控制著。線性計(jì)量器位置的精確度是±0.5。在帶刻度的樣品臺(tái)上的樣品位置可以用一個(gè)小的工具來(lái)調(diào)整。十字架形狀的頭逐漸下降到V槽口樣品的中心。樣品的位移在如圖1（b）中所示的確定在室里的視口中用一個(gè)光探針(Keyence，LS-7030T)正確地測(cè)量，樣品位移的精度為±0.15。 圖3(a和b)分別是在20 下，DFMB和t/2-1/3PCCVN的F82H樣品的負(fù)載位移曲線。0.1毫米/分的十字架型頭是在卸載依從方法下選擇的。緊湊和3點(diǎn)彎曲樣品的斷裂韌度測(cè)試在ASTM E 813–89和E 1820–99a的指導(dǎo)下執(zhí)行。在RT下，DFMB和t / 2PCCVN的斷裂韌度大約分別為170和230MPa。這些值比第3.2 部分描述的0.18DCT樣品的值小。 Fig. 3. Load and displacement curves obtained from: (a) DFMB and(b) pre-cracked t/2-1/3CVN specimens of F82H-std (low N). 3.2. 0.18DCT的斷裂韌度測(cè)試 圖4顯示了DCT測(cè)試機(jī)器，它是人造的用來(lái)獲得0.18DCT樣品的斷裂行為的。圖4(c)顯示了放在側(cè)面的F82H標(biāo)準(zhǔn)鋼的圓盤壓坯試樣的計(jì)量器。斷裂韌度測(cè)試可以在溫度范圍為從-180到300進(jìn)行，和溫度被LN2蒸汽或電暖器系統(tǒng)控制。張力、夾子標(biāo)準(zhǔn)尺位移、十字架型頭的位移和溫度在測(cè)試中測(cè)量并且記錄。對(duì)夾子標(biāo)準(zhǔn)尺位移曲線的負(fù)載如圖5所示。在卸載依從方法下，十字架型頭的位移速度為0.2 mm/min。F82H標(biāo)準(zhǔn)(低的N)的斷裂韌度在RT下大約是330MPa。這個(gè)值與以前的研究[9]非常相似 4. 小的穿孔器測(cè)試 小型鉆床(SP)測(cè)試機(jī)器是在一個(gè)JMTR熱實(shí)驗(yàn)室的熱室內(nèi)生產(chǎn)的[10]。SP測(cè)試機(jī)器由一個(gè)負(fù)荷控制器、能裝12個(gè)樣品的轉(zhuǎn)車臺(tái)、一個(gè)真空室和一個(gè)爐膛組成。樣品座由上面和下面的固定器、一臺(tái)鉆床和一個(gè)1毫米直徑的鋼球組成。鋼球和鉆床用鉆床桿擠著。SP機(jī)器的最大負(fù)荷和鉆床桿的直徑分別為5 kN 和8毫米。鉆床的速度為0.5毫米/分。SP能量從負(fù)載繞度曲線到斷裂載荷算起。 在這項(xiàng)研究中，厚度為0.3mm 磁盤的F82H樣品被在日本原子能研究所的為先進(jìn)輻射應(yīng)用的Takasaki離子加速器(TIARA)設(shè)備上的AVF回旋加速器在120下的100MeV粒子束從0.6mm的F82H金屬薄片照射。位移損耗大約是0.03 dpa，氦的停止范圍大約是1.25毫米的。在著個(gè)樣品中，所有的氦原子都穿過(guò)被照射樣品。在照射之后，SP試驗(yàn)在日本材料測(cè)試反應(yīng)堆(JMTR)的原子核實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。SP能量被作為溫度的函數(shù)計(jì)算，如圖6所示。在這項(xiàng)研究里，由于位移嚴(yán)重?fù)p害的DBTT的變化 在此實(shí)驗(yàn)中發(fā)生，且為2–3。在以前的50MeV照射實(shí)驗(yàn)的研究里[11]， 替代損害在F82H鋼的位移損害也大約0.03dpa和氦離子的計(jì)劃范圍在能量減少的情況下為0毫米到0.4毫米，并且氦原子在大約100下均勻地灌輸?shù)胶穸葹?.3mm的樣品上，大約為85 appm灌輸?shù)?5 appm 的F82H鋼的DBTT改變大約為15[11]。在RT下測(cè)的F82H鋼的SP數(shù)據(jù)表2給出。在Kimura的相似回旋加速器氦灌輸實(shí)驗(yàn)里，在JLM-1鋼[12]的情況下，由于120 appm的氦引起的DBTT的變化大約為20。在我們的以前的數(shù)據(jù)里，在F82H鋼里的DBTT的變化與氦濃度的比大約為0.18 appm He，在JLM-1鋼[12]的情況下Kimura數(shù)據(jù)的比為0.220.18appm He。這兩個(gè)在不同的馬氏永磁體氦對(duì)DBTT的影響的數(shù)據(jù)非常相似。使用1/3CVN標(biāo)準(zhǔn)由SP數(shù)據(jù)和1/3CVN數(shù)據(jù)的關(guān)系來(lái)決定的DBTT[13]，在F82H鋼里的我們的以前的SP實(shí)驗(yàn)獲得的DBTT可能被修改為37.5 。在0.03 dpa下，由位移損害引起的DBTT的變化可以被從中子照射實(shí)驗(yàn)[14]的其他數(shù)據(jù)計(jì)算，且其值估計(jì)大約為5。在F82H鋼的實(shí)驗(yàn)里，0.03 dpa的由于位移損害的DBTT的改變值為6，且通過(guò)這項(xiàng)研究獲得的值與其它研究的結(jié)果非常接近。因此，在1/3CVN中，由于85 appm的氦生產(chǎn)的DBTT的變化可能大約為32?，F(xiàn)在的研究可以得到同樣的結(jié)果。另一方面，在馬氏永磁體的摻雜硼或鎳的實(shí)驗(yàn) ，可以得到關(guān)于同位素實(shí)驗(yàn)的由氦生產(chǎn)的DBTT的變化的同樣的結(jié)果。不過(guò)，硼或者鎳的參和物可能引起嚴(yán)重的輻射脆化。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，沒有像以前研究報(bào)告的那樣對(duì)DBTT的化學(xué)額外要素[16,17 ]、DBTT的變化[11]、照射淬水的增加[18,19 ]以及缺陷群[20,21 ]的影響。因此，斷定氦生產(chǎn)能影響DBTT的變化。 5.Charpy沖擊試驗(yàn) 圖7顯示了使用20 ppm N (low N)的t/2-CVN、1/3CVN and t/2-1/3CVN樣品的作為溫度函數(shù)的樣品尺寸的Charpy沖擊能的依賴性。斷裂面前橫截面的上面架子能源是隨著樣品尺寸的減小而減小的。t / 2－CVN、1/3CVN和t / 2-1/3CVN的DBTT分別為?82, ?104 and ?140。眾所周知，DBTT與樣品(B)的寬度和樣品(b)槽口下面的韌帶長(zhǎng)度有很大關(guān)系[22–25]。在反應(yīng)堆壓力容器鋼的全長(zhǎng)和子長(zhǎng)度樣品的DBTT的關(guān)系如下所示： （1） 上式中，和分別為Charpy沖擊樣品的全長(zhǎng)和子長(zhǎng)度的過(guò)渡溫度[22]。在這項(xiàng)研究過(guò)程中的B和b的DBTT值在表3給出，且1/3CVN和t / 2-1/3CVN的DBTT按照式（1）的計(jì)算大約為130和-141。t / 2-1/3CVN的DBTT的估計(jì)值正好與在這研究?jī)?nèi)的F82H鋼試驗(yàn)數(shù)據(jù)一致，但是1/3CVN的DBTT估計(jì)值比目前試驗(yàn)數(shù)據(jù)的值低。F82H鋼的DBTT比RPV鋼的低，且其它因素，如樣品的尺寸和密度可能與DBTT的大小相互關(guān)系有關(guān)。RAF鋼的全長(zhǎng)和子長(zhǎng)度樣品的DBTT的實(shí)驗(yàn)相互關(guān)系還需進(jìn)一步研究。 6. 摘要 (1) 新彎曲測(cè)試機(jī)器一直被發(fā)展并獲得F82H鋼的破裂行為t/2-1/3PCCVN的20毫米長(zhǎng)的小彎曲樣品和9毫米長(zhǎng)的DFMB和0.18DCT 類型的磁盤和斷裂行為在進(jìn)行檢查。 (2) F82H鋼的試樣尺寸對(duì)DBTT的影響通過(guò)使用t / 2－CVN，1/3CVN和t / 2-1/3CVN被檢查， 并且t / 2-1/3CVN 和1/3CVN的DBTT比t/2-CVN的DBTT要小。 (3) 由于氦生產(chǎn)和位置損害，DBTT手段被小鉆床測(cè)試檢查。 致謝 作者想對(duì)日本原子能研究所的M. Ando和T. Sawai博士表達(dá)誠(chéng)摯的感謝，感謝他們?cè)贠arai JAERI的Oarai里幫助討論和參加JMTR和JMTR操作的原子核實(shí)驗(yàn)室。 參考文獻(xiàn) [1] W.R. Corwin, G.E. Lucas (Eds.), The Use of Small-Scale Specimens for Irradiated Testing, ASTM-STP-888, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1986. [2] W.R. Corwin, G.E. Lucas (Eds.), Small Specimens Test Techniques,ASTM-STP-1328, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1998. [3] M. Sokolov, G.E. Lucas, J. Landes, 4th Symposium on Small Specimen Test Techniques STM-STP-1418, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 2003. [4] G.E. Lucas, The development of small specimen mechanical test techniques, J. Nucl. Mater. 117 (1983) 327–339. [5] P. Jung, A. Hishinuma, G.E. Lucas, H. Ullmaier, Recommendation of miniaturized techniques for mechanical testing of fusion materials in an intense neutron source, J. Nucl. Mater. 232(1996) 186–205. [6] R. Odette, K. Edsinger, G.E. Lucas, E. Donahue, in: W.R.Corwin, S.T. 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