[發(fā)明專利]一種AISI 660防屑板的激光3D打印制造方法

在審

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• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN112719294A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦國鵬;張麗英;尹富斌;陳仲權(quán);李金魁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中核建中核燃料元件有限公司
• 主分類號(hào): B22F10/28
• 分類號(hào): B22F10/28;B22F10/64;B22F10/66;B22F10/31;B22F10/85;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y50/02
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 王潔

本發(fā)明具體涉及一種AISI 660防屑板的激光3D打印制造方法，包括如下步驟：打印前處理、激光3D打印和打印件后處理，所述激光3D打印熔化成型AISI660防屑板多倍尺打印件和工藝控制試樣多倍尺打印件，打印件后處理包括對(duì)AISI660防屑板多倍尺打印件和工藝控制試樣多倍尺打印件進(jìn)行后處理，得到AISI660防屑板和工藝控制試樣。本發(fā)明提供的AISI 660防屑板的激光3D打印制造方法，可以保證在AISI 660防屑板打印完成后，產(chǎn)品尺寸精度和表面質(zhì)量滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核燃料零部件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種AISI 660防屑板AISI660防屑板的激光3D打印制造方法。

背景技術(shù)

AISI 660防屑板AISI 660防屑板位于核燃料組件下管座的頂部，是過濾一回路流體中碎屑，防止核燃料包殼磨蝕破損的堆芯重要功能件。AISI 660防屑板呈濾網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在厚度3mm左右的薄板上需要加工近2000個(gè)長方形孔和圓孔，方孔間筋寬必須控制在0.5mm±0.1mm的范圍內(nèi)，加工難度大。現(xiàn)有產(chǎn)品加工采用機(jī)械加工預(yù)孔+電火花打孔的加工方法。由于電火花工藝制造的孔尺寸精度依賴電極本身的加工精度，而電極屬于消耗品，對(duì)AISI660防屑板產(chǎn)品而言，電極制造成本很高且難度大。另外AISI 660防屑板孔系復(fù)雜，加工時(shí)必須采用多種不同電極分多次打孔，這個(gè)過程容易造成對(duì)刀錯(cuò)誤、電極選用錯(cuò)誤、未更換損耗電極等人為或設(shè)備引起的質(zhì)量問題，加工效率第低且廢品率高。現(xiàn)有技術(shù)中，加工只能采用電火花慢慢加工，然后在成品中選擇質(zhì)量較好的作為合格產(chǎn)品，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)工，還浪費(fèi)了大量的時(shí)間和金錢。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺陷問題，提供一種AISI 660防屑板的激光3D打印制造方法。該方法可無需定制電極和原材料型材，直接使用粉末實(shí)現(xiàn)金屬3D打印，有效降低AISI 660防屑板制造難度和制造成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種AISI 660防屑板的激光3D打印制造方法，包括如下步驟：

步驟一、打印前處理：制備AISI 660金屬粉末和加工制造打印基板；

步驟二、激光3D打印：在激光3D打印設(shè)備中安裝打印基板并預(yù)熱，控制打印基板溫度為80℃-100℃；進(jìn)行打印前激光3D打印設(shè)備狀態(tài)檢查和激光焦點(diǎn)校準(zhǔn)；進(jìn)行光斑補(bǔ)償試驗(yàn)和激光3D打印工藝參數(shù)檢查；進(jìn)行金屬粉末鋪粉并在鋪粉上進(jìn)行激光選區(qū)熔化，先熔化成型AISI660防屑板及工藝控制試樣的輪廓內(nèi)區(qū)域，然后熔化成型AISI660防屑板及工藝控制試樣的外形輪廓線；打印完一層后，重復(fù)鋪粉、打印作業(yè)，沿AISI 660防屑板厚度方向打印生長，直至打印出厚度方向多倍尺的AISI660防屑板多倍尺打印機(jī)及工藝控制試樣多倍尺打印件；清除打印件上多余的粉末，解除打印件及打印基板的剛性限位；進(jìn)行外觀目視檢查,檢查打印件表面應(yīng)無面積大于5mm2的凹坑、氣孔和顏色異常的硬點(diǎn)等缺陷；使用游標(biāo)卡尺隨機(jī)抽查至少10處相鄰方孔之間的筋寬尺寸，尺寸公差應(yīng)不超過±0.10mm；上述兩項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目全部合格后方可進(jìn)行下一步工序；

步驟三、打印件后處理:打印件及打印基板固溶退火熱處理、打印件切片及工藝控制試樣分離、厚度尺寸加工、時(shí)效熱處理、精銑四方及定位孔系、超聲清洗、表面噴砂處理和產(chǎn)品外觀及尺寸最終檢查。

進(jìn)一步地，所述AISI660金屬粉末通過以下方法制備得到：使用合格的AISI660絲材、塊材或板材，通過真空氣霧化或其他制粉方法，制備出所述AISI660金屬粉末；制備的金屬粉末應(yīng)進(jìn)行原材料復(fù)驗(yàn)，要求金屬粉末球形度大于85％，松裝密度在4.0-5.0(g/cm3)，化學(xué)成分符合AISI660防屑板材料要求。

進(jìn)一步地，所述打印基板加工制造方法包括：選取化學(xué)成分合格的奧氏體不銹鋼或45#鋼鍛件；按標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行固溶熱處理；使用鋸床或車床或冷熱切割方法下料；使用數(shù)控設(shè)備加工打印基板，打印基板尺寸公差不大于±0.1mm，工作表面的表面粗糙度不大于3.2μm，平面度不大于0.1mm。