[發明專利]一種核電廠控制棒驅動機構鉤爪及其制備方法

有效

• 申請號: 201710681842.1
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107351104B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 段遠剛;劉彥章;張峰;趙建光;張飛;孫廣;李石磊;譚磊;繆鵬;陳亮;熊志亮
• 申請（專利權）人: 深圳中廣核工程設計有限公司;中廣核工程有限公司;中國廣核集團有限公司
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B23P13/00;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅;柯夏荷

1.一種核電廠控制棒驅動機構鉤爪，其特征在于，包括由兩種材料以逐個片層依次堆疊方式打印形成的鉤爪本體和耐磨層；每一片層均包括分別由兩種材料組成的基材區(5)和耐磨區(4)；所述耐磨區(4)鑲嵌于所述基材區(5)內，所述基材區(5)和所述耐磨區(4)搭接區域為交錯結構，所述交錯結構用于增強所述基材區(5)和所述耐磨區(4)接觸面的結構穩定性；

所述鉤爪本體包括鉤爪基體(1)，設置在所述鉤爪基體(1)上且貫穿所述鉤爪基體(1)的軸銷孔(2),設置于所述鉤爪基體(1)一側壁上的雙齒尖(3)，以及設置在所述鉤爪基體(1)且背離所述齒尖(3)一側上的凹槽(8)，所述耐磨層分別以鑲嵌方式形成在所述軸銷孔(2)內周壁、以及所述齒尖(3)的外表面上；所述鉤爪本體與耐磨層的搭接區域為齒形交錯結構；所述逐個片層依次堆疊方式打印是根據構建鉤爪毛坯的三維數字模型實現。

2.根據權利要求1所述的核電廠控制棒驅動機構鉤爪，其特征在于，所述兩種材料分別為控氮奧氏體不銹鋼和鈷基合金，所述鉤爪本體由所述控氮奧氏體不銹鋼組成，所述耐磨層由鈷基合金組成。

3.一種核電廠控制棒驅動機構鉤爪制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、根據權利要求1-2任意一項所述的核電廠控制棒驅動機構鉤爪的結構制定3D打印制造工藝：構建鉤爪毛坯的三維數字模型，對三維數字模型進行分層切片處理，將三維數字模型沿軸銷 孔軸向分為多個片層，每一片層均包括分別由兩種材料組成的基材區(5)和耐磨區(4)，所述耐磨區(4)鑲嵌于所述基材區(5)內，其中所述基材區(5)用于加工形成鉤爪基體(1)，所述耐磨區(4)用于加工形成軸銷孔(2)內周壁、以及齒尖(3)的外表面上的耐磨層；

S2、利用3D打印制造工藝逐個片層依次堆疊打印形成所述鉤爪毛坯，通過控制打印參數，依次將每一片層燒結或熔結并同時連結各片層；

S3、在3D打印制造完成鉤爪毛坯后，利用機加工設備進行機加工，以形成所述軸銷 孔(2)、所述齒尖(3)及鉤爪凹槽(8)，得到成型后的核電廠控制棒驅動機構鉤爪；

所述基材區(5)和所述耐磨區(4)搭接區域為交錯結構，所述交錯結構用于增強所述基材區(5)和所述耐磨區(4)接觸面的結構穩定性。

4.根據權利要求3所述的核電廠控制棒驅動機構鉤爪制備方法，其特征在于，每一片層在每一所述軸銷孔(2)所在位置處均設置中心定位小孔(7)，所述中心定位小孔(7)用于在后續機加工過程中標定軸銷 孔位置，同時也用于減少熱應力集中。

5.根據權利要求4所述的核電廠控制棒驅動機構鉤爪制備方法，其特征在于，所述三維數字模型構建過程中，在所述鉤爪基體(1)四周、所述軸銷孔(2)內周壁以及所述齒尖(3)外表面處均設置一定厚度的輔助加工余量(6)，所述輔助加工余量(6)通過后續機加工進行剔除。

6.根據權利要求4所述的核電廠控制棒驅動機構鉤爪制備方法，其特征在于，所述兩種材料分別為控氮奧氏體不銹鋼和鈷基合金，所述基材區(5)沉積控氮奧氏體不銹鋼，所述耐磨區(4)沉積鈷基合金。

7.根據權利要求4所述的核電廠控制棒驅動機構鉤爪制備方法，其特征在于，所述基材區(5)包括第一基材區(51)和第二基材區(52)，所述耐磨區(4)包括第一耐磨區(41)、第二耐磨區(42)和第三耐磨區(43)，所述軸銷孔(2)包括軸銷孔一(21)和軸銷孔二(22)；

所述第一耐磨區(41)鑲嵌在所述第一基材區(51)內，所述第二耐磨區(42)以及所述第三耐磨區(43)鑲嵌于所述第二基材區(52)內，其中所述第一耐磨區(41)用于加工形成的所述軸銷孔一(21)內周壁耐磨層，所述第二耐磨區(42)用于加工形成所述軸銷孔二(22)內周壁耐磨層，所述第三耐磨區(43)用于加工形成所述齒尖(3)外表面耐磨層。