一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置的制作方法

本发明涉及核燃料组件制造技领域，具体涉及一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置。

背景技术：

1、核燃料组件骨架是反应堆燃料组件的核心承载结构，由格架、导向管、定位管等部件通过胀接工艺连接成型。导向管与格架套管之间的胀接接头需要保证足够的连接强度、定位精度以及良好的尺寸一致性，是保障核燃料组件在堆内稳定服役的关键结构。在骨架胀接生产过程中，受胀接参数波动、工装定位偏差、管材材料性能不均匀等因素影响，部分胀接孔易出现胀接不足、胀接尺寸超差、局部贴合不良等缺陷，需要对不合格胀接孔实施返修扩孔，重新完成胀接装配。

2、现有技术中，返修扩孔手段主要采用单芯轴刚性胀头或者切削扩孔工具。其中，切削扩孔方式会去除孔壁母材金属，改变套管壁厚与应力分布，易在孔壁产生加工刀痕、微裂纹，降低胀接接头抗疲劳与抗腐蚀性能，不符合核燃料构件对材料完整性的严苛要求；而传统单芯轴胀头依靠单一锥面挤压实现扩孔，胀形作用力集中，孔周材料变形不均匀，扩孔后圆度较差，极易造成套管局部过胀、鼓包，甚至损伤格架基体，并且单芯轴胀头的胀形行程与胀量控制精度有限，难以精准匹配返修所需的小幅扩孔需求。

3、因此亟需一种扩孔装置，能够对尺寸超差的胀接点进行返修扩孔的同时，精准控制返修扩孔胀量，降低套管与格架基体损伤风险，适配核燃料组件骨架狭小空间内的返修作业。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置，以能够对尺寸超差的胀接点进行返修扩孔的同时，精准控制返修扩孔胀量，降低套管与格架基体损伤风险，适配核燃料组件骨架狭小空间内的返修作业。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：包括芯轴、胀形辊和胀形辊保持架，胀形辊保持架为圆筒状，芯轴穿设在胀形辊保持架中，胀形辊保持架的圆周侧壁上开设有多个沿周向分布且贯穿的嵌置槽，每个嵌置槽均嵌置有胀形辊，胀形辊与嵌置槽之间设有滑动配合的间隙，芯轴上设有多锥度式胀形段，芯轴能被驱动的在胀形辊保持架内沿轴向移动，多锥度式胀形段在芯轴的移动下能带动胀形辊从嵌置槽中胀出进行扩孔。

3、进一步的，多锥度式胀形段沿轴向依次设有快速胀形段、缓速胀形段和定型段，快速胀形段、缓速胀形段和定型段均为圆台状，快速胀形段的锥度角为15°～30°，缓速胀形段的锥度角为3°～8°，定型段为锥度角小于1°。

4、进一步的，芯轴在靠近快速胀形段的一端为工作端，另一端为驱动端，驱动端上设有调节组件，调节组件包括调节旋钮、握柄和中空减速器，调节旋钮开设有可供芯轴穿过的让位孔，握柄固设在胀形辊保持架上且在靠近驱动端的一侧设有环形槽，多级中空减速器的内孔穿入芯轴后能转动的安装在环形槽中，中空减速器的输入端朝向芯轴的工作端，调节旋钮设置在中空减速器的输入端上，中空减速器的输出端位于内孔与芯轴的贴合处，输出端上设有进给螺纹。

5、进一步的，芯轴上设有与进给螺纹配合的螺纹段，转动调节旋钮驱动中空减速器在环形槽中转动，并在中空减速器的减速下，通过进给螺纹驱动芯杆沿轴向移动。

6、进一步的，还包括限位限位套筒，限位套筒设置在芯轴的驱动端上，限位套筒的能被芯轴带动的穿过调节旋钮的让位孔并与中空减速器抵接。

7、进一步的，限位套筒在芯轴上处于初始位置时，限位套筒与中空减速器之间沿芯轴的轴向间距，与扩孔至所需位置时芯轴需移动的距离相同。

8、进一步的，调节旋钮上设有能够读取胀形辊外扩直径的刻度盘。

9、本方案的有益效果为：本装置采用多根胀形辊周向布置挤压扩孔，无切削去除母材，避免刀痕、微裂纹缺陷；胀形辊在嵌置槽约束下同步胀出，套管周向受力均匀，扩孔圆度高，减少局部鼓包损伤，满足核燃料构件材料完整性要求；

10、芯轴设置多锥度式胀形段，快速胀形段实现胀形辊快速接近管壁，缩短空行程；缓速胀形段实现小幅精密胀形；定型段提供保压作用，抵消锆合金管材扩孔弹性回弹，保证返修孔径尺寸稳定；

11、配置中空减速器，通过减速传动放大旋钮转动圈数，降低芯轴轴向移动速度，实现芯轴微量进给，提升扩孔直径控制精度，适配核燃料骨架返修小幅扩孔工况；

12、设置限位套筒机械限位结构，利用限位套筒与中空减速器的抵接实现硬限位，当芯轴移动至预设扩孔位置后被锁止，即便误操作旋转旋钮，芯轴也无法继续进给，从机械结构上防止过胀，保护套管与格架基体；

13、调节旋钮集成刻度盘，可直接读取胀形辊外扩直径，便于操作人员直观把控扩孔尺寸，提升返修作业便捷性。

1.一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置，其特征在于：包括芯轴、胀形辊和胀形辊保持架，胀形辊保持架为圆筒状，芯轴穿设在胀形辊保持架中，胀形辊保持架的圆周侧壁上开设有多个沿周向分布且贯穿的嵌置槽，每个嵌置槽均嵌置有胀形辊，胀形辊与嵌置槽之间设有滑动配合的间隙，芯轴上设有多锥度式胀形段，芯轴能被驱动的在胀形辊保持架内沿轴向移动，多锥度式胀形段在芯轴的移动下能带动胀形辊从嵌置槽中胀出进行扩孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置，其特征在于：多锥度式胀形段沿轴向依次设有快速胀形段、缓速胀形段和定型段，快速胀形段、缓速胀形段和定型段均为圆台状，快速胀形段的锥度角为15°～30°，缓速胀形段的锥度角为3°～8°，定型段为锥度角小于1°。

3.根据权利要求2所述的一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置，其特征在于：芯轴在靠近快速胀形段的一端为工作端，另一端为驱动端，驱动端上设有调节组件，调节组件包括调节旋钮、握柄和中空减速器，调节旋钮开设有可供芯轴穿过的让位孔，握柄固设在胀形辊保持架上且在靠近驱动端的一侧设有环形槽，多级中空减速器的内孔穿入芯轴后能转动的安装在环形槽中，中空减速器的输入端朝向芯轴的工作端，调节旋钮设置在中空减速器的输入端上，中空减速器的输出端位于内孔与芯轴的贴合处，输出端上设有进给螺纹。

4.根据权利要求3所述的一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置，其特征在于：芯轴上设有与进给螺纹配合的螺纹段，转动调节旋钮驱动中空减速器在环形槽中转动，并在中空减速器的减速下，通过进给螺纹驱动芯杆沿轴向移动。

5.根据权利要求4所述的一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置，其特征在于：还包括限位限位套筒，限位套筒设置在芯轴的驱动端上，限位套筒的能被芯轴带动的穿过调节旋钮的让位孔并与中空减速器抵接。

6.根据权利要求5所述的一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置，其特征在于：限位套筒在芯轴上处于初始位置时，限位套筒与中空减速器之间沿芯轴的轴向间距，与扩孔至所需位置时芯轴需移动的距离相同。

7.根据权利要求6所述的一种用于核燃料组件骨架的扩孔装置，其特征在于：调节旋钮上设有能够读取胀形辊外扩直径的刻度盘。