[发明专利]一种核电用双层滤网及其一体化设计与成型方法

说明书

本发明提出一种核电用双层滤网及其一体化设计与成型方法，颠覆当前复杂双层滤网的分体成型后组装的思路，通过将主要组件之压条、滤网、加固网一体化的思想，结合基于SLM工艺进行设计，避免了压条与滤网、滤网与加固网、压条与加固网间的连接组件，同时以力学性能为导向，设计了几何结构，并通过创新性的成型策略与路径设计，经由SLM工艺成型。本发明所获得的核电用双层复杂滤网的拉伸性能提升20～70％，冲击性能提升20～50％。

技术领域

本发明涉及核电装备技术领域，尤其涉及一种核电用双层滤网及其一体化设计与成型方法。

背景技术

核能是能源经济中的重要组成部分，在当今的能源构成中具有相当的占比，且极具发展前景。核能的获取与利用主要经由核电转换予以实现，可见核电单元是核能经济的关键环节。在核电单元中，滤网是重要部件之一，其作用时过滤回路中异物与杂质，防止进入核心部件，服役环境受力、复杂且恶劣，容损坏而失效。因此，滤网性能关系到整个核电系统的高效、安全运转。通常，滤网的性能的评价指标主要为过滤效能、力学性能、尺寸精度、抗变形性，优异的滤网不仅具有高效的过滤能力，且能在服役工况下长时间维持而需要优异的综合力学性能指标、高尺寸精度与强抗变形性能。

屈服于对高性能的追求，核电用滤网逐渐从简单的单层网状发展到“滤网层-加固网层”双层构型，且结构愈发复杂。然而，因受制于制造工艺，这种先进的双层结构设计需要分体成型滤网和加固网还需其他组件如压条、法兰盘、对接环等辅助用以固定与装配，以及焊接相连。但是，这种方式获得复杂双层滤网存在尺寸精度差，装配与固定过程易引入人为误差等不足，造成在服役环境中力学性能差，翘曲以致脱网等造成失效，同时简单的滤网构型还影响到过滤效能。专利CN 209361943 U提出了一种较为先进的核电用双层滤网，其设计为顶部把手、中间滤网、底部空心基座相连的结构，滤网与空心滤网通过金属激光沉积工艺一体成型。这种方案过滤性能与结构可靠性虽然得到了提高，但仍需辅助部件装备，以及焊接相连，难以提高尺寸精度与力学性能，而且简单的滤网均匀孔设计难以进一步提升滤网的过滤效能。

鉴于此，提供综合力学性能优异的核电用双层滤网成为本领域技术人员的当务之急。

发明内容

本发明的目的在于提出有效提高滤网的力学性能以及抗变形性的核电用双层滤网及其一体化设计与成型方法。

为达到上述目的，本发明提出1、一种核电用双层滤网，包括底座(1)及固定于所述底座(1)上的一体化滤网组件；

所述一体化滤网组件(1)包括压环(2)、固定于所述压环(2)内的滤网(3)及固定于所述滤网(3)内的加固网(4)；

所述底座(1)为方形结构，且所述底座(1)的中间开设有一通孔，所述通孔中固接有一体化滤网组件(1)；

所述滤网与加固网网孔呈方孔，所述滤网的网孔比上所述加固网的网孔面积比为0.6:1；所述滤网的网孔与所述加固网的网孔相对转角为15°。

本发明还提出一种核电用双层滤网的一体化设计与成型方法，将双层滤网的压条、滤网以及加固网一体化设计，结合SLM工艺对所述双层滤网进行堆积策略设计以及一体化成型；

进一步的，所述SLM工艺一体化成型为对一体化设计的核电用复杂双层滤网在SLM过程中进行打印工艺、堆积策略设计与成型的方法，通过Doehlert设计矩阵快速构建SLM成形工艺窗口，采用二阶模型的响应曲面优化法获取最优SLM成形工艺后成型。

进一步的，所述Doehlert设计矩阵快速构建的SLM成形工艺窗口基于激光功率、扫描速度、堆积层厚与搭接距离参数，材料堆积序次基于热、应力、组织分析为压块、加固网、滤网。