[發(fā)明專(zhuān)利]一種核電用雙層濾網(wǎng)及其一體化設(shè)計(jì)與成型方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110873884.1
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113579232A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯娟;張愷;楊義;黃海軍;代斌斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/105
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 上海邦德專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312
• 代理人: 周念沙

本發(fā)明提出一種核電用雙層濾網(wǎng)及其一體化設(shè)計(jì)與成型方法，顛覆當(dāng)前復(fù)雜雙層濾網(wǎng)的分體成型后組裝的思路，通過(guò)將主要組件之壓條、濾網(wǎng)、加固網(wǎng)一體化的思想，結(jié)合基于SLM工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免了壓條與濾網(wǎng)、濾網(wǎng)與加固網(wǎng)、壓條與加固網(wǎng)間的連接組件，同時(shí)以力學(xué)性能為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)了幾何結(jié)構(gòu)，并通過(guò)創(chuàng)新性的成型策略與路徑設(shè)計(jì)，經(jīng)由SLM工藝成型。本發(fā)明所獲得的核電用雙層復(fù)雜濾網(wǎng)的拉伸性能提升20～70％，沖擊性能提升20～50％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核電裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種核電用雙層濾網(wǎng)及其一體化設(shè)計(jì)與成型方法。

背景技術(shù)

核能是能源經(jīng)濟(jì)中的重要組成部分，在當(dāng)今的能源構(gòu)成中具有相當(dāng)?shù)恼急龋覙O具發(fā)展前景。核能的獲取與利用主要經(jīng)由核電轉(zhuǎn)換予以實(shí)現(xiàn)，可見(jiàn)核電單元是核能經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在核電單元中，濾網(wǎng)是重要部件之一，其作用時(shí)過(guò)濾回路中異物與雜質(zhì)，防止進(jìn)入核心部件，服役環(huán)境受力、復(fù)雜且惡劣，容損壞而失效。因此，濾網(wǎng)性能關(guān)系到整個(gè)核電系統(tǒng)的高效、安全運(yùn)轉(zhuǎn)。通常，濾網(wǎng)的性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為過(guò)濾效能、力學(xué)性能、尺寸精度、抗變形性，優(yōu)異的濾網(wǎng)不僅具有高效的過(guò)濾能力，且能在服役工況下長(zhǎng)時(shí)間維持而需要優(yōu)異的綜合力學(xué)性能指標(biāo)、高尺寸精度與強(qiáng)抗變形性能。

屈服于對(duì)高性能的追求，核電用濾網(wǎng)逐漸從簡(jiǎn)單的單層網(wǎng)狀發(fā)展到“濾網(wǎng)層-加固網(wǎng)層”雙層構(gòu)型，且結(jié)構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜。然而，因受制于制造工藝，這種先進(jìn)的雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要分體成型濾網(wǎng)和加固網(wǎng)還需其他組件如壓條、法蘭盤(pán)、對(duì)接環(huán)等輔助用以固定與裝配，以及焊接相連。但是，這種方式獲得復(fù)雜雙層濾網(wǎng)存在尺寸精度差，裝配與固定過(guò)程易引入人為誤差等不足，造成在服役環(huán)境中力學(xué)性能差，翹曲以致脫網(wǎng)等造成失效，同時(shí)簡(jiǎn)單的濾網(wǎng)構(gòu)型還影響到過(guò)濾效能。專(zhuān)利CN 209361943 U提出了一種較為先進(jìn)的核電用雙層濾網(wǎng)，其設(shè)計(jì)為頂部把手、中間濾網(wǎng)、底部空心基座相連的結(jié)構(gòu)，濾網(wǎng)與空心濾網(wǎng)通過(guò)金屬激光沉積工藝一體成型。這種方案過(guò)濾性能與結(jié)構(gòu)可靠性雖然得到了提高，但仍需輔助部件裝備，以及焊接相連，難以提高尺寸精度與力學(xué)性能，而且簡(jiǎn)單的濾網(wǎng)均勻孔設(shè)計(jì)難以進(jìn)一步提升濾網(wǎng)的過(guò)濾效能。

鑒于此，提供綜合力學(xué)性能優(yōu)異的核電用雙層濾網(wǎng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員的當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出有效提高濾網(wǎng)的力學(xué)性能以及抗變形性的核電用雙層濾網(wǎng)及其一體化設(shè)計(jì)與成型方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出1、一種核電用雙層濾網(wǎng)，包括底座(1)及固定于所述底座(1)上的一體化濾網(wǎng)組件；

所述一體化濾網(wǎng)組件(1)包括壓環(huán)(2)、固定于所述壓環(huán)(2)內(nèi)的濾網(wǎng)(3)及固定于所述濾網(wǎng)(3)內(nèi)的加固網(wǎng)(4)；

所述底座(1)為方形結(jié)構(gòu)，且所述底座(1)的中間開(kāi)設(shè)有一通孔，所述通孔中固接有一體化濾網(wǎng)組件(1)；

所述濾網(wǎng)與加固網(wǎng)網(wǎng)孔呈方孔，所述濾網(wǎng)的網(wǎng)孔比上所述加固網(wǎng)的網(wǎng)孔面積比為0.6:1；所述濾網(wǎng)的網(wǎng)孔與所述加固網(wǎng)的網(wǎng)孔相對(duì)轉(zhuǎn)角為15°。

本發(fā)明還提出一種核電用雙層濾網(wǎng)的一體化設(shè)計(jì)與成型方法，將雙層濾網(wǎng)的壓條、濾網(wǎng)以及加固網(wǎng)一體化設(shè)計(jì)，結(jié)合SLM工藝對(duì)所述雙層濾網(wǎng)進(jìn)行堆積策略設(shè)計(jì)以及一體化成型；

進(jìn)一步的，所述SLM工藝一體化成型為對(duì)一體化設(shè)計(jì)的核電用復(fù)雜雙層濾網(wǎng)在SLM過(guò)程中進(jìn)行打印工藝、堆積策略設(shè)計(jì)與成型的方法，通過(guò)Doehlert設(shè)計(jì)矩陣快速構(gòu)建SLM成形工藝窗口，采用二階模型的響應(yīng)曲面優(yōu)化法獲取最優(yōu)SLM成形工藝后成型。

進(jìn)一步的，所述Doehlert設(shè)計(jì)矩陣快速構(gòu)建的SLM成形工藝窗口基于激光功率、掃描速度、堆積層厚與搭接距離參數(shù)，材料堆積序次基于熱、應(yīng)力、組織分析為壓塊、加固網(wǎng)、濾網(wǎng)。