ITER PF导体缩径成型机辊轮失效分析

针对ITER PF导体缩径成型机的辊轮失效问题进行了系统的研究及分析。通过对产生裂纹的辊轮进行取样,从金相组织、表面形貌、断口能谱分析及洛氏硬度测量分析,讨论辊轮失效的具体原因,同时建立Ansys有限元模型,分析验证成型机辊轮强度可靠性。研究结果表明,辊轮材料含有大量分布不均、粗大聚集的碳化物及成型机本身由于设计因素造成的应力集中,是辊轮产生裂纹的主要因素,为下一步成型机的改进完善提供了充分的理论依据。

ITER PF导体缩径成形工艺研究

针对超导极向场(Poloidal field,PF)超导导体外方内圆的结构特点,以ABAQUS软件分析为手段,采用四辊轮缩径成形工艺对导体缩径成形进行研究。对缩径成形原理、变形区金属的流动规律和横截面受力情况进行理论分析,设计四道次成形工序,并通过拉伸试验获得导体材料316L不锈钢的应力应变曲线。数值模拟结果表明导体缩径过程中应力应变分布不均匀,最大应力出现在接触位置后端,应变集中在四个圆角部位,符合金属流动最小阻力定律。在分析软件中测量变形后导体的截面尺寸,在规定的使用范围之内。在自主设计的成形机上进行试验,取5个不同截面测量尺寸并取平均值,所得结果与模拟结果相近,符合导体尺寸要求,验证了该成形方案的可行性。