厚壁容器用熱擠壓成形用金屬坯制造技術

熱擴張成形所用的金屬坯，其加壓方向前方側的斷面形狀是正方形，其對角線長度小于成形用模體的內徑。其加壓方向后方側的斷面形狀是圓形，其直徑略等于成形用模體的內徑。把該金屬坯加熱到加壓加工溫度后，裝入成形用模體內，用被壓力加壓機作動的沖孔沖頭，一邊對該金屬坯的中心沖孔一邊使其熱擴張成形，成形為用于重屏蔽容器的有底容器。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及收容、運送、儲存例如使用后核燃料集合體或被放射線污染的物質的重屏蔽容器那樣的厚壁容器，特別涉及筒身部和底部一體成形的厚壁容器、作為大型壓力機的液壓缸使用的厚壁筒狀物、收容被放射線污染的物質的罐。并且涉及制造省時省事、端面形狀好的容器、筒狀物及其制造裝置、制造方法。
技術介紹
用于收容、運送、暫時儲存原子爐產生的使用后核燃料的重屏蔽容器、或大型壓力機所用的液壓缸等，采用筒高度和直徑達數米的容器。這些容器，從屏蔽γ射線、耐高壓等的要求考慮，有些容器的壁厚達數十厘米。下面，以收容、運送、暫時儲存使用后核燃料的重屏蔽容器為例，說明用于這些用途的已往容器。圖29是表示已往的重屏蔽容器一例的斷面圖。該重屏蔽容器500，由不銹鋼或碳素鋼制的筒身部501a和底部501b形成容器501。由筐502和中子屏蔽體503構成。筐502配置在容器501內，用于收容使用后的核燃料集合體。中子屏蔽體503設在容器501的外周。中子屏蔽體503充填在外筒504與容器501之間的空間內，在容器501與外筒504之間，設有多個傳熱翅片(圖未示)。筐502是采用添加了硼的材料，該硼具有中子吸收能。在上述容器501上，用TIG焊接(tungsten-inert gas welding)或SAW焊接(submerged-are welding)焊接著不銹鋼制或碳素鋼制的底板501b。在該底板501b中封入了中子屏蔽材506。另外，在容器501的上部用螺栓安裝著一次蓋507和二次蓋508。在二次蓋508內封入了中子屏蔽材509。使用后燃料集合體產生的γ射線被筒部501a、底板501b、一次蓋507和二次蓋508屏蔽。另外，中子被設在容器501外周的中子屏蔽材503、封入在底板501b及二次蓋508內的中子屏蔽材506、二次蓋508屏蔽。使用后燃料集合體的衰變熱，從容器501通過傳熱翅片傳遞到外筒504，再從外筒504散到外部。下面，說明已往制造圖29所示重屏蔽容器的有底容器的方法。圖30是表示制造圖29所示重屏蔽容器的有底容器方法一例的說明圖。首先，如圖(a)所示，把鍛拉成預定尺寸的金屬坯61安裝在帶孔的砧座62上，用沖頭63進行打孔。接著，如圖(b)～(c)所示，將心軸65穿過金屬坯61的孔64，一邊旋轉一邊用錘子66將上述孔64擴開。接著，如圖(d)所示，更換為大徑的心軸67，用錘子68進行中空鍛拉成形。這樣，金屬坯61變薄，成形為圓筒狀的筒(圖(e))。圖31是表示用愛氏沖管法制造有底容器的方法的說明圖。該方法，是把沖頭410推入已壓入成形用模體內的金屬坯200，將金屬坯200成形為圓筒的方法，該金屬坯200的斷面形狀是矩形，其對角線長度等于成形用模體的筒部300的內徑。另外，由于金屬坯200的斷面形狀是矩形，所以，在金屬坯200與成形用模體之間存在著空間350(圖(a′))。把金屬坯200裝入成形用模體的筒部300，把沖頭410推入該金屬坯200的中心時，因沖頭410的金屬脹壓作用而引起金屬塑性流動。該金屬塑性流動，一邊充滿空間350，其中的一部分一邊在成形用模體的筒部300內上升，金屬坯200被成形為圓筒形狀(圖(b))。另外，也可以用后方壓力加工法(圖未示)制造上述的重屏蔽容器的有底容器。該后方壓力加工法是，把與成形用模體的內徑略相等的圓形斷面金屬坯裝入該成形用模體內后，借助沿著金屬坯的中心線擠壓的沖頭的壓縮力，在沖頭與成形用模體之間引起金屬塑性流動。使該金屬一邊朝后上方上升，一邊將金屬坯成形為長圓筒狀。用上述任一種方法，成形了圓筒狀的筒部501a后，將底板501b焊接在其下部。另外，為了除去該焊接產生的熱應力，要對整個容器501進行熱處理。但是，上述已往的重屏蔽容器500中，為了形成有底容器，是把底板501b用焊接接合在圓筒狀的筒部501a上，所以，在焊接后要進行熱處理。因此，制造費時費事。另外，在愛氏沖管法中，如圖31所示，在空間350內上升的金屬前端部分的溫度下降，產生擦痕或波形形狀的缺陷。另外，如該圖所示，在圓筒端部，必然產生形狀不良部(該圖(b))，所以，必須要一定量地切除該部分，大幅度降低材料利用率。另外，后方擠壓加工法中，在成形用模體與金屬坯之間，一邊產生高摩擦力，一邊將金屬坯成形。因此，在金屬坯的表面產生麻點或條狀疵點等的缺陷，其修整作業很費時間。另外，無論是愛氏沖管法還是后方擠壓加工法，當被成形的容器尺寸及壁厚大時，加壓所需的壓力極大。因此，用這些方法很難制造尺寸及壁厚大的容器。為此，本專利技術是鑒于上述問題而作出的，其目的是提供一種制造不費事的容器，提供一種可抑制圓筒端面和表面上產生缺陷的容器。
技術實現思路
概要本專利技術的放射性物質存儲容器，其特征在于，具有厚壁的有底容器，該厚壁的有底容器，是通過在成形用模體中將金屬坯熱擴張，將底部和筒部一體地成形。下一個專利技術的放射性物質存儲容器，其特征在于，具有厚壁的有底容器，該厚壁的有底容器，是通過在成形用模體內將金屬坯熱擴張，加工了筒部后，在該筒部的一端側留下未沖穿的部分，將該部分作為底部，將該底部與上述筒部一體成形。上述放射性物質存儲容器，由于采用底部和筒部一體成形的有底容器，所以，不象已往那樣要焊接底板，可省略掉焊接后的熱處理。另外，由于上述有底容器是用熱擴張成形的，所以，與后方熱擠壓成形相比，所需的加壓壓力小。另外，在熱壓加工或鐓鍛深沖成形時，可將公知的沖壓加工、深沖加工組合起來進行，并不限定于下面說明的加工方法。另外，本專利技術的放射性物質存儲容器，除了能收容使用后核燃料外，也能收容被放射線污染的物質等。上述放射性物質存儲容器所備有的有底空器，包含運送、儲存使用后核燃料的重屏蔽容器所用的容器那樣的、壁厚相對于半徑大的所謂厚壁容器。這里所說的厚壁容器，是指外半徑R0與內半徑Ri的差、即壁厚t＝R0-Ri與平均半徑R＝(R0-Ri)/2的比(t/R)＞1/10的容器。另外，如果容器的斷面形狀不是圓形時，在外半徑R0、內半徑Ri以及平均半徑的計算中，也可使用等價直徑de＝s/π。式中，s是斷面的周長，當是邊長為a的正方形時，s＝4×a。另外，該專利技術的有底容器，以及上述厚壁容器，如軸方向長度達數米的、收容使用后核燃料的重屏蔽容器那樣，適用于軸方向長度L與內徑Di的比(L/Di)為1以上的容器。另外，本專利技術也適用于作為放射性物質存儲容器的罐。另外，當(L/Di)小于1時，并不是沒有效果，只是(L/Di)越大于1，該專利技術的效果越顯著。下一個專利技術的放射性物質存儲容器，是在上述放射性物質存儲容器中，其特征在于，上述金屬坯的、垂直于軸方向的斷面形狀是多角形，上述成形用模體的、垂直于軸方向的斷面內形狀是圓形。該放射性物質存儲容器，由于采用底部與筒部一體成形的有底容器，所以，不象已往那樣要焊接底板。另外，上述有底容器，是把垂直于軸方向的斷面形狀為多角形的金屬坯，裝入垂直于軸方向的斷面內形狀為圓形的成形用模體內，進行熱擴張成形。在其成形過程中，借助將多角形的各邊彎曲的作用被擴張成形，所以，可用比已往小的加壓壓力成形底部與筒部成一體的有底容器。下一個專利技術的放射性物質存儲容器，是在上述放射性物質存儲容器中，其特征在于，上述金屬坯的、垂直于軸方向的斷面形狀是多角形，上述成形用模體的、垂直本文檔來自技高網...

【技術保護點】
熱擴張成形用金屬坯，其特征在于，加壓方向前方側的側面或加壓方向后方側的側面二者之中的至少一方，至少備有一個平面。

【技術特征摘要】
JP 2000-4-25 124778/2000;JP 2000-6-5 205872/20001.熱擴張成形用金屬坯，其特征在于，加壓方向前方側的側面或加壓方向后方側的側面二者之中的至少一方，至少備有一個平面。2.如權利要求1所述的熱擴張成形用金屬坯，其特征在于，其至少上述加壓方向前方側的垂直于軸方向的斷面形狀形成為多角形。3.如權利要求1或2所述的熱擴張成形用金屬坯，其特征在于，在上述金屬坯的加壓方向前方側設置朝著加壓方向變細的錐形。4.如權利要求1或2所述的熱擴張成形用金屬坯，其特征在于，上述金屬坯的加壓方向前方側朝著加...

【專利技術屬性】
技術研發人員：船越義彥，恒住毅，水野直洋，德野勝彥，松本親行，田浦良治，白銀重德，大園勝成，松岡壽浩，
申請(專利權)人：三菱重工業株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]