核燃料防屑板的激光增材制造技术研究

发布时间：2021-02-23 21:23

　　压水堆核燃料防屑板属于精密加工零件,产品的尺寸精度和力学性能要求非常高。防屑板目前采用电火花加工工艺,需要在210 mm2左右的方形薄板上加工上千个异形方孔,单件零件加工周期长且效率低。为适应自主化新型核燃料量产需求,有必要对国际上先进的激光制造技术进行研究,找到兼顾质量和效率的新型加工方法。文中项目从原材料制备、制造工艺、后处理方法等角度,研究了先进激光SLM制造技术在核燃料防屑板产品加工中的应用。研究结果对解决自主化核燃料制造技术难题、提高核燃料制造技术水平具有重要的意义。 

【文章来源】：电焊机. 2020,50(07)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

核燃料防屑板外形示意

图1 核燃料防屑板外形示意研究发现，激光3D打印的加工效率一般与产品厚度成反比。防屑板为薄片网状结构，厚度仅3 mm，方形孔的尺寸要求和表面粗糙度要求均不高，比较适合采用3D打印方式制造。采用3D打印还可以在原材料采购、型材制造等环节减少目前制约产品产量和交货期的因素。

激光3D打印用金属粉末除需具有良好的可塑性外，还须满足粉末粒径细小、粒度分布较窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求[4]。研究发现，金属粉末颗粒的大小及形状越均匀，激光打印铺粉层的堆密度[5]就越高，打印层的厚度尺寸控制就越精确，对应的打印产品尺寸越精确。另外考虑到粉末在激光熔化烧结过程中可能会出现元素烧损及冶金化学变化问题，需要研究对比金属粉末与激光烧结后产品的材料化学成分，分析差异并找到合适的金属粉末化学元素配比，保证打印件成分合格。因此，防屑板激光3D打印金属粉末的研制重点为粉末球形度与化学成分。粉末制备研究选取技术较为先进的真空气雾化法。研制粉末的目数、形状、化学成分等指标全部按照核电标准、国际或国家标准的相关要求执行。最终得到的金属粉末实物如图3所示。实测制备粉末的松装密度达到4.3 g/cm3，球形度超过85%，达到产品制造要求。粉末激光打印前后化学成分对比如表2所示。2.2 打印模型设计

【参考文献】：
期刊论文
[1]选区激光熔化变密度快速制造工艺研究[J]. 吴伟辉,杨永强,王迪,黄伟红.  中国激光. 2010(07)
[2]模具型腔的几种精整加工方法的对比分析[J]. 张文玉.  锻压技术. 2005(04)
[3]颗粒堆密度变化对堆底压力分布的影响[J]. 谢晓明,蒋亦民,王焕友,曹晓平,刘佑.  物理学报. 2003(09)



本文编号：3048252