[发明专利]一种堆内构件整体式导向筒的成形方法

说明书

本发明公开了一种堆内构件整体式导向筒的成形方法，包括以下步骤：1)选择激光熔化增材制造的导向筒以及镀铬层的原材料；2)根据导向筒的尺寸进行增材制造程序编写；3)对增材用基板进行表面处理；4)以激光为热源，通过送粉熔融方法将增材原料逐层熔融堆积在基板上，以实现整体式导向筒以及导向槽壁上的镀铬层的成型；5)对成型的导向筒进行固溶热处理；6)对导向筒进行尺寸稳定化处理；7)对导向筒进行液体渗透检验；8)对导向筒进行超声波检验。本发明基于激光熔化增材制造技术，取消了导向筒的所有加工工艺和表面处理工艺，提高了成形质量和表面处理质量，导向槽的数量和尺寸可以进行调整变化，制造周期大幅度缩短。

技术领域

本发明涉及核反应堆结构设计领域，具体涉及一种堆内构件整体式导向筒的成形方法。

背景技术

核反应堆堆内构件是核设备中最关键设备之一，起到如下作用：支承和互换核燃料组件；正确引导控制棒进行核反应启动、停止、功率调整；为反应堆温度测量、中子通量测量提供正确通道；建立反应堆合理的水流通道；为反应堆在事故情况下提供二次安全支撑；反应堆堆内构件结构复杂、精度要求高。其中堆内构件整体式导向筒是反应堆结构的关键部件，整体式导向筒带有全长度的导向槽，且需要进行表面镀铬硬化处理，该导向槽一般用整体锻件机加工成形，由于导向槽属于封闭式结构，加工余量多，加工难度很大，精度很难保证，表面镀铬硬化处理的效果一般，容易起皮脱落。

发明内容

本发明目的在于提供一种堆内构件整体式导向筒的成形方法，通过激光束冶金熔化、逐层堆积实现整体导向筒的制造，大大简化了导向筒成形工艺。

本发明通过下述技术方案实现：

一种堆内构件整体式导向筒的成形方法，包括以下步骤：

1)选择激光熔化增材制造的导向筒以及镀铬层的原材料；

2)根据导向筒的尺寸进行增材制造程序编写；

3)对增材用基板进行表面处理；

4)以激光为热源，通过送粉熔融方法将增材原料逐层熔融堆积在基板上，以实现整体式导向筒以及导向槽壁上的镀铬层的成型；

5)对成型的导向筒进行固溶热处理；

6)对导向筒进行尺寸稳定化处理；

7)对导向筒进行液体渗透检验；

8)对导向筒进行超声波检验。

在对导向筒进行加工时，以激光熔化增材制造技术为依据，根据RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规则的标准，首先对导向筒以及镀铬层的原材料进行选取，确定导向筒的具体尺寸后进行增材制造程序编写，然后对增材用的基板表面进行抛光打磨，以为导向筒的成型提供稳定支撑，接着以激光为热源，通过送粉熔融的方法将导向筒以及镀铬层的原材料逐层堆积在基板上，直至导向筒以及镀铬层的成型；然后对成型的导向筒进行固溶热处理，即通过热处理炉的加热处理以及后续的水冷处理，降低导向筒生锈腐蚀的几率，继续对导向筒进行机加工，直至达到图纸要求的最终尺寸和表面粗糙度要求，机加工完成后再对导向筒进行尺寸稳定化处理，继而确定导向筒以及镀铬层最终的形态与性能，最终通过液体渗透检验以及超声波检验，以验证成型的导向筒是否符合标准。其中，通过激光熔化增材制造技术，使得导向筒的主体以及镀铬层同时生成，使得整体式导向筒的加工不需要传统的锻件生产和进行导向槽的加工，避免了加工量较大造成的应力集中，提高了成形质量，节约了生产周期；根据导向筒的功能要求，周向可以设置任意数量的导向槽，导向槽的尺寸也可以根据功能要求而变化；不需要传统的镀铬工艺，镀层表面与导向筒一起成形，镀层质量更好；制造周期大幅度缩短，成形工艺大大简化。