核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法技术

本发明专利技术公开了一种核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法，包括：(一)金属原丝经由输送机构和电熔头送至基体表面，在辅剂的堆积保护下，金属原丝与基体间产生电弧，熔化部分堆敷辅料形成熔融渣池；(二)电流流过金属原丝和熔融渣池形成电阻热和电渣热，在电弧热、电阻热、电渣热的热复合高能热源作用下使金属原丝熔化，在基体表面形成局部熔池；(三)持续输送金属原丝与辅剂，根据分层切片数据，计算机控制电熔头移动，实现熔池在基体上逐层堆敷，得到成品。采用本发明专利技术，效率高、稳定性好、无需重新制造模具，制得的端盖有良好的组织特征，且力学性能优异。

【技术实现步骤摘要】
核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法
本专利技术涉及一种核电站制冷机端盖，尤其涉及一种核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法。
技术介绍
核电站SAP制冷机端盖是一种核电站SAP系统制冷机蒸发器入口侧端盖，SAP制冷剂是独立于核电各厂房外的，用于输送压缩空气的设备，且功能性和核电站的运行安全息息相关，SAP制冷剂端盖，因其结构复杂，国外采用灰铸铁铸造而成，目前我国尚无该装置的生产厂家。铸造SAP制冷机端盖若在国内铸造，需要重新制造模具，且因其铸造工艺限制，端盖有晶粒较粗、性能较差、缩孔较多等缺点。并且一般SAP制冷机端盖材质选用灰铸铁，造成修补难度大，使用周期短等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法，效率高、稳定性好、无需重新制造模具，制得的端盖有良好的组织特征，且力学性能优异。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法，包括：(一)将电源的两极分别接至电熔头和基体，金属原丝经由输送机构和电熔头送至基体表面，在辅剂的堆积保护下，金属原丝与基体间产生电弧，熔化部分堆敷辅料形成熔融渣池；(二)电流流过金属原丝和熔融渣池形成电阻热和电渣热，在电弧热、电阻热、电渣热的热复合高能热源作用下使金属原丝熔化，在基体表面形成局部熔池；(三)持续输送金属原丝与辅剂，根据分层切片数据，单层的厚度为1～3mm，计算机控制电熔头移动，移动速度为300～900mm/min，实现熔池在基体上逐层堆敷，得到成品。作为上述方案的改进，所述金属原丝的直径为2～5mm，所述金属原丝伸出电熔头的长度为20mm～50mm。作为上述方案的改进，所述辅剂的成分包含氧化物混合物。作为上述方案的改进，所述基体的材料与核电站SAP制冷机端盖的材料相同。作为上述方案的改进，所述基体选用厚度不小于10mm的圆盘。作为上述方案的改进，所述电源的两极分别接至电熔头和基体，电源的电流为200A～1000A，电压为20V～40V。作为上述方案的改进，熔池在基体上逐层堆敷，其中，每层堆敷的厚度为1～3mm。作为上述方案的改进，熔池在基体上逐层堆敷，其中，每层堆敷的层间温度控制在60～250℃之间。作为上述方案的改进，还包括：对电熔成型后的成品进行500～600℃，保温2小时的消应力热处理。实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术金属原丝与基体之间产生电弧，熔化部分堆敷辅料形成熔融渣池，电流流过金属原丝和熔融渣池形成电阻热和电渣热，在电弧热、电阻热、电渣热的热复合高能热源作用下使金属原丝熔化，在基体表面形成局部熔池。并通过控制电熔头与基体的相对移动轨迹，实现在基体上逐层打印成形，通过增材工艺制造出金属构件。一、设备简单：本专利技术摆脱了复杂的工装、专用模具和专用工具的约束，成形即为近净形坯件，生产后只需少量精加工，大大简化加工工序，缩短产品周期，效率高，稳定性好。而且本专利技术不需进行正火处理，对热处理炉的要求大大降低。二、性能稳定、无厚度效应：相比现有灰铸铁SAP制冷机端盖，本专利技术具有材料晶粒较细、组织致密，力学性能优良等特点。并且本专利技术仅需进行简单热处理，热处理均匀，各厚度组织均匀，性能较好。三、韧性良好、焊接性优良：因本专利技术采用堆敷而成，碳含量较低，晶粒较细，材料的韧性和焊接性优良，且可以进行修补以延长端盖的寿命。四、一体性良好：本专利技术是通过电熔头按照预定轨迹逐层堆敷而成，一体性良好。五、适合小批量生产：本专利技术制作的端盖，不受厚度、直径的影响，不需重新开模，在小批量非标端盖生产中拥有巨大优势，即可降低成本又可短周期完成。附图说明图1是本专利技术核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造系统的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。本专利技术提供了一种核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法，包括：(一)将电源的两极分别接至电熔头和基体，金属原丝经由输送机构和电熔头送至基体表面，在辅剂的堆积保护下，金属原丝与基体间产生电弧，熔化部分堆敷辅料形成熔融渣池；其中，所述金属原丝的形态可以是圆棒状、带状，实芯或者药芯，其直径为2～5mm。所述金属原丝伸出电熔头的长度(即通电长度)为20mm～50mm。所述辅剂的成分包含氧化物混合物。辅剂的作用是：覆盖电弧，防止电弧飞溅；覆盖熔池，隔绝空气，使熔池金属免受空气中氧、氮、氢等的侵害；对熔池金属形成保温；冶金反应过程中去除杂质、掺入合金；形成的渣池以机械方式保护沉积金属良好成形等。所述基体的材料与核电站SAP制冷机端盖的材料相同；所述基体选用厚度不小于10mm、直径略大于轴盘的圆盘。电熔前基体表面需处理干净，不得有油污、铁锈等。参照图1，按照图1安装电熔增材制造设备各系统，所述电源的两极分别接至电熔头和基体，电源1的电流为200A～1000A，电压为20V～40V。电源可以是直流或交流电源，在使用直流电源时，电熔头可接正极，工件接负极。并且，在基体内部安装冷却速度控制器2，用于控制电熔成型的温度，并在电熔头附近安装远红外测温仪3，用于测量电熔成型的实时温度。电熔头与机器人4连接，用于控制电熔头的运动轨迹。机器人4与电脑连接，用于实现智能化控制机器人的运动方式。(二)电流流过金属原丝和熔融渣池形成电阻热和电渣热，在电弧热、电阻热、电渣热的热复合高能热源作用下使金属原丝熔化，在基体表面形成局部熔池；(三)持续输送金属原丝与辅剂，根据分层切片数据，单层的厚度为1～3mm，计算机控制电熔头移动，移动速度为300～900mm/min，实现熔池在基体上逐层堆敷，得到成品。电熔制造前需按照图纸进行电熔轨迹运算，计算出每层需行走的轨迹，并通过可编辑逻辑控制器将电熔轨迹转化成机械程序。本专利技术的每层堆敷厚度约为1～3mm，SAP制冷机端盖根据分层切片方法被分成上百层乃至几百层，每层的堆敷轨迹按照预定程序行走，通过不断改变行走轨迹，实现3D成型。当准备工作完成后，开启电熔设备，金属原丝经由输送机构和电熔头送至基体表面，在辅剂的堆积保护下，金属原丝与基体间产生电弧，熔化部分堆敷辅料形成熔融渣池，电流流过原丝和熔融渣池形成电阻热和电渣热，在电弧热、电阻热、电渣热三种热复合高能热源作用下使金属原丝熔化，在基体表面形成局部熔池，持续输送金属原丝与辅剂，根据分层切片数据，计算机控制电熔头移动，实现熔池在基体上逐层堆敷。电熔增材制造过程中层间温度控制在60～250℃之间，可采用表面气冷的方法，保证材料的连续堆敷。作为本专利技术更佳的实施例，所述核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法还包括：对电熔成型后的成品进行500～600℃，保温2小时消应力热处理。电熔成形后，立刻进行消应热处理的温度根据材质的不同而不同，一般不超过Ac1。如果不能立刻进行消应力热处理，需进行350～400℃/3～4h消氢处理。热处理可消除材料残余应力、并改善材料组织，提高材料的韧性。本专利技术的消应力热处理温度较低，不进行重新奥氏体化，不会产生材料的厚度效应和组织不均匀。以上所揭露的仅为本专利技术一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本专利技术之权利范围，因此依本专利技术权利要求所作的等同变化，仍属本专利技术所涵盖的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法，其特征在于，包括：(一)将电源的两极分别接至电熔头和基体，金属原丝经由输送机构和电熔头送至基体表面，在辅剂的堆积保护下，金属原丝与基体间产生电弧，熔化部分堆敷辅料形成熔融渣池；(二)电流流过金属原丝和熔融渣池形成电阻热和电渣热，在电弧热、电阻热、电渣热的热复合高能热源作用下使金属原丝熔化，在基体表面形成局部熔池；(三)持续输送金属原丝与辅剂，根据分层切片数据，单层的厚度为1～3mm，计算机控制电熔头移动，移动速度为300～900mm/min，实现熔池在基体上逐层堆敷，得到成品。

【技术特征摘要】
1.一种核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法，其特征在于，包括：(一)将电源的两极分别接至电熔头和基体，金属原丝经由输送机构和电熔头送至基体表面，在辅剂的堆积保护下，金属原丝与基体间产生电弧，熔化部分堆敷辅料形成熔融渣池；(二)电流流过金属原丝和熔融渣池形成电阻热和电渣热，在电弧热、电阻热、电渣热的热复合高能热源作用下使金属原丝熔化，在基体表面形成局部熔池；(三)持续输送金属原丝与辅剂，根据分层切片数据，单层的厚度为1～3mm，计算机控制电熔头移动，移动速度为300～900mm/min，实现熔池在基体上逐层堆敷，得到成品。2.如权利要求1所述的核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法，其特征在于，所述金属原丝的直径为2～5mm，所述金属原丝伸出电熔头的长度为20mm～50mm。3.如权利要求1所述的核电站SAP制冷机端盖电熔增材制造方法，其特征在于，所述辅剂的成分包含氧化物混合物。4.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马普东，韩庆松，杜锋，朱钢，苏广超，梅宗川，卢迪，曹旺，
申请(专利权)人：中广核核电运营有限公司，南方增材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44