[發明專利]一種具有新型耐磨層結構的鉤爪及其制造方法

在審

• 申請號: 201611097873.4
• 申請日: 2016-12-03
• 公開（公告）號: CN108145159A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 劉紅賓;李旺;孫峰;李廣生;潘寶珠
• 申請（專利權）人: 鑫精合激光科技發展（北京）有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;B22F5/10;B23P15/00;G21C7/14;G21C21/18;B33Y10/00;B33Y80/00
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1.一種利用激光增材制造技術制造的核電站控制棒驅動機構鉤爪，其特征在于：鉤爪銷孔的耐磨層外形為方形；鉤齒與基體的結合面呈鋸齒狀。

2.權利要求1所述的新型耐磨層結構的核電站控制棒驅動機構鉤爪的激光增材制造方法，包括如下步驟：

S1：建立鉤爪毛坯三維數字模型；

S2：制定鉤爪激光增材制造方案，并對數模進行分解、切片和激光掃描路徑規劃；

S3：設定激光增材制造參數并編制工藝控制程序；

S4：完成激光增材制造前準備工作；

S5：按照設定的程序進行激光增材制造；

S6：將鉤爪毛坯從基板切割分離，然后進行熱處理；

S7：對熱處理后的鉤爪毛坯進行機加工，獲得鉤爪成品。

3.權利要求1所述的鉤爪正方形銷孔區耐磨層，其特征是：邊長不小于10.5mm，不大于19.0mm。

4.權利要求2所述鉤爪激光增材制造方法S2步驟，其特征在于：

S2-1：鉤爪毛坯以鉤齒在下部的豎直放置方式生長；

S2-2：將鉤爪毛坯數模分為底部、下銷孔層、中間層、上銷孔層和頂層五個部分；底部由鉤爪基體和鉤齒部分組成；銷孔層為銷孔耐磨層、基體和鉤齒部分組成；中間層為純基體；上銷孔層由基體和銷孔耐磨層組成；頂層為基體層；

S2-3：對五個部分分別進行切片；

S2-4：對切片進行分區，并規劃每個分區的激光掃描路徑；

S2-5：編制鉤爪毛坯切片和激光增材制造程序文件。

5.權利要求2所述激光增材制造鉤爪毛坯S3步驟設定激光增材制造參數，其特征在于：激光光斑直徑為φ2mm~φ6mm，激光功率為1kw~5Kw，激光掃描速度3mm/s~30mm/s，激光掃描搭接率為30%~50%，切片層厚為0.5mm~2.0mm。

6.權利要求2所述激光增材制造鉤爪毛坯S4步驟，其特征在于：

S4-1：對基材去油污，表面打磨去除氧化皮，然后清洗烘干；

S4-2：將基材放置到氬氣氛保護的激光沉積成形倉的工作平臺上并固定，調整送粉器到基材表面的距離，并設定激光掃描的起點和終點；

S4-3：將激光增材制造鉤爪毛坯用原材料粉末裝入送粉器；

S4-4：進行激光增材制造程序預運行，檢測設備運行準確性和程序運行的合理性。

7.權利要求2所述激光增材制造鉤爪毛坯S5步驟，其特征在于：按照底層——下銷孔層——中間層——上銷孔層——頂層的順序進行激光增材制造。

8.權利要求2所述激光增材制造鉤爪毛坯S6步驟的熱處理，其特征在于：熱處理溫度介于800℃~1075℃之間，保溫時間45min~75min，冷卻方式為隨爐冷卻。

9.權利要求2所述S7步驟的機加工，其特征在于：

S7-1：基準面加工——銑加工鉤爪毛坯的兩個側面成為加工基準面；

S7-2：銷孔軸心定位——將基準面下銷孔正方形耐磨區中心位置定位為銷孔軸心，再按照尺寸要求在上銷孔正方形耐磨區定位上銷孔軸心；

S7-3：打孔——以定好的軸心為加工中心，在耐磨層區進行銑孔；

S7-4：然后以上、下銷孔軸心為基準編制數控加工程序，完成鉤爪的機加工。

10.權利要求4所述S2-3數模切片，其特征在于：底層切片平面內分為兩個掃描區——基體區和鉤齒區；下銷孔層切片平面內至少分為三個掃描分區——基體區、下銷孔耐磨材料區和鉤齒區；上銷孔層切片平面內分為兩個掃描分區——基體區和上銷孔耐磨材料區；耐磨材料區寬度介于10.5mm~19mm之間。

11.權利要求4所述S2-4激光掃描路徑規劃，其特征在于：同一切片不同區域的激光掃描路徑相互可以相互垂直，也可以相互平行；相鄰兩層切片的激光掃描路徑可以相同，也可以呈一定角度，如90°。