[發明專利]一種堆內構件整體式導向筒的成形方法

有效

• 申請號: 201810842972.3
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108962412B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王留兵;饒琦琦;張宏亮;杜華;何大明;羅英;陳訓剛;劉曉;許斌;楊洪潤;胡雪飛;趙偉;王尚武
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C21/02
• 分類號: G21C21/02;G21C21/14;B22F3/105;B22F5/10;B33Y10/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

本發明公開了一種堆內構件整體式導向筒的成形方法，包括以下步驟：1)選擇激光熔化增材制造的導向筒以及鍍鉻層的原材料；2)根據導向筒的尺寸進行增材制造程序編寫；3)對增材用基板進行表面處理；4)以激光為熱源，通過送粉熔融方法將增材原料逐層熔融堆積在基板上，以實現整體式導向筒以及導向槽壁上的鍍鉻層的成型；5)對成型的導向筒進行固溶熱處理；6)對導向筒進行尺寸穩定化處理；7)對導向筒進行液體滲透檢驗；8)對導向筒進行超聲波檢驗。本發明基于激光熔化增材制造技術，取消了導向筒的所有加工工藝和表面處理工藝，提高了成形質量和表面處理質量，導向槽的數量和尺寸可以進行調整變化，制造周期大幅度縮短。

技術領域

本發明涉及核反應堆結構設計領域，具體涉及一種堆內構件整體式導向筒的成形方法。

背景技術

核反應堆堆內構件是核設備中最關鍵設備之一，起到如下作用：支承和互換核燃料組件；正確引導控制棒進行核反應啟動、停止、功率調整；為反應堆溫度測量、中子通量測量提供正確通道；建立反應堆合理的水流通道；為反應堆在事故情況下提供二次安全支撐；反應堆堆內構件結構復雜、精度要求高。其中堆內構件整體式導向筒是反應堆結構的關鍵部件，整體式導向筒帶有全長度的導向槽，且需要進行表面鍍鉻硬化處理，該導向槽一般用整體鍛件機加工成形，由于導向槽屬于封閉式結構，加工余量多，加工難度很大，精度很難保證，表面鍍鉻硬化處理的效果一般，容易起皮脫落。

發明內容

本發明目的在于提供一種堆內構件整體式導向筒的成形方法，通過激光束冶金熔化、逐層堆積實現整體導向筒的制造，大大簡化了導向筒成形工藝。

本發明通過下述技術方案實現：

一種堆內構件整體式導向筒的成形方法，包括以下步驟：

1)選擇激光熔化增材制造的導向筒以及鍍鉻層的原材料；

2)根據導向筒的尺寸進行增材制造程序編寫；

3)對增材用基板進行表面處理；

4)以激光為熱源，通過送粉熔融方法將增材原料逐層熔融堆積在基板上，以實現整體式導向筒以及導向槽壁上的鍍鉻層的成型；

5)對成型的導向筒進行固溶熱處理；

6)對導向筒進行尺寸穩定化處理；

7)對導向筒進行液體滲透檢驗；

8)對導向筒進行超聲波檢驗。

在對導向筒進行加工時，以激光熔化增材制造技術為依據，根據RCC-M壓水堆核島機械設備設計和建造規則的標準，首先對導向筒以及鍍鉻層的原材料進行選取，確定導向筒的具體尺寸后進行增材制造程序編寫，然后對增材用的基板表面進行拋光打磨，以為導向筒的成型提供穩定支撐，接著以激光為熱源，通過送粉熔融的方法將導向筒以及鍍鉻層的原材料逐層堆積在基板上，直至導向筒以及鍍鉻層的成型；然后對成型的導向筒進行固溶熱處理，即通過熱處理爐的加熱處理以及后續的水冷處理，降低導向筒生銹腐蝕的幾率，繼續對導向筒進行機加工，直至達到圖紙要求的最終尺寸和表面粗糙度要求，機加工完成后再對導向筒進行尺寸穩定化處理，繼而確定導向筒以及鍍鉻層最終的形態與性能，最終通過液體滲透檢驗以及超聲波檢驗，以驗證成型的導向筒是否符合標準。其中，通過激光熔化增材制造技術，使得導向筒的主體以及鍍鉻層同時生成，使得整體式導向筒的加工不需要傳統的鍛件生產和進行導向槽的加工，避免了加工量較大造成的應力集中，提高了成形質量，節約了生產周期；根據導向筒的功能要求，周向可以設置任意數量的導向槽，導向槽的尺寸也可以根據功能要求而變化；不需要傳統的鍍鉻工藝，鍍層表面與導向筒一起成形，鍍層質量更好；制造周期大幅度縮短，成形工藝大大簡化。