[发明专利]一种具有新型耐磨层结构的钩爪及其制造方法

权利要求书

1.一种利用激光沉积制造技术制造的核电站控制棒驱动机构钩爪，其特征在于：钩爪销孔的耐磨层外形为方形；钩齿与基体的结合面为平面结构。

2.权利要求1所述的新型耐磨层结构的核电站控制棒驱动机构钩爪的激光沉积制造方法，包括如下步骤：

S1：建立钩爪毛坯三维数字模型；

S2：制定钩爪激光沉积制造方案，并对数模进行分解、切片和激光扫描路径规划；

S3：设定激光沉积制造参数并编制工艺控制程序；

S4：完成激光沉积制造前准备工作；

S5：按照设定的程序进行激光沉积制造；

S6：将钩爪毛坯从基板切割分离，然后进行热处理；

S7：对热处理后的钩爪毛坯进行机加工，获得钩爪成品。

3.权利要求1所述的正方形钩爪销孔区耐磨层，其特征是：边长不小于10.5mm，不大于19.0mm。

4.权利要求2所述钩爪激光沉积制造方法S2步骤，其特征在于：

S2-1：钩爪毛坯以钩齿朝上的平放方式生长；

S2-2：将钩爪毛坯数模分为底部、销孔层、衔接层和钩齿层四个部分；底部为钩爪基体区；销孔层为销孔耐磨层对应的钩爪主体中间部分；衔接层为销孔层上部与钩齿层之间的基体区域；钩齿层为钩齿耐磨层；

S2-3：对四个部分分别进行切片；

S2-4：对切片进行分区，并规划每个分区的激光扫描路径；

S2-5：编制钩爪毛坯切片和激光沉积制造程序文件。

5.权利要求2所述激光沉积制造钩爪毛坯S3步骤设定激光沉积制造参数，其特征在于：激光光斑直径为φ2mm~φ6mm，激光功率为1kw~5Kw，激光扫描速度3mm/s~30mm/s，激光扫描搭接率为30%~50%，切片层厚为0.5mm~2.0mm。

6.权利要求2所述激光沉积制造钩爪毛坯S4步骤，其特征在于：

S4-1：对基材去油污，表面打磨去除氧化皮，然后清洗烘干；

S4-2：将基材放置到氩气氛保护的激光沉积成形仓的工作平台上并固定，调整送粉器到基材表面的距离，并设定激光扫描的起点和终点；

S4-3：将激光沉积制造钩爪毛坯用原材料粉末装入送粉器；

S4-4：进行激光沉积制造程序预运行，检测设备运行准确性和程序运行的合理性。

7.权利要求2所述激光沉积制造钩爪毛坯S5步骤，其特征在于：按照底层——销孔层——衔接层——钩齿层的顺序进行激光沉积制造。

8.权利要求2所述激光沉积制造钩爪毛坯S6步骤的热处理，其特征在于：热处理温度介于800℃~1075℃之间，保温时间45min~75min，冷却方式为随炉冷却。

9.权利要求2所述S7步骤的机加工，其特征在于：

S7-1：基准面加工——铣加工钩爪毛坯的两个侧面成为加工基准面；

S7-2：销孔轴心定位——将基准面下销孔正方形耐磨区中心位置定位为销孔轴心，再按照尺寸要求在上销孔正方形耐磨区定位上销孔轴心；

S7-3：打孔——以定好的轴心为加工中心，在耐磨层区进行铣孔；

S7-4：然后以上、下销孔轴心为基准编制数控加工程序，完成钩爪的机加工。

10.权利要求4所述S2-3数模切片，其特征在于：销孔层切片平面内至少分为三个扫描分区——基体区、下销孔耐磨材料区和上销孔耐磨材料区；耐磨材料区是以钩爪销孔轴心为中心的正方形；该正方形边长宽度介于10.5mm~19mm之间。

11.权利要求4所述S2-4激光扫描路径规划，其特征在于：同一切片不同区域的激光扫描路径相互可以相互垂直，也可以相互平行；相邻两层切片的激光扫描路径可以相同，也可以呈一定角度，如90°。

12.权利要求6所述S4-1步骤的基材，其特征在于：基材为不锈钢，如12Cr17Mn6Ni5N，12Cr18Ni9，Y12Cr18Ni9，Y12Cr18Ni9Cu3，06Cr19Ni10，00Cr18Ni9-N。

13.权利要求6所述S4-3激光沉积制造钩爪毛坯原材料粉末，其特征在于：主体原材料粉末为00Cr18Ni9-N控氮奥斯体不锈钢粉末；耐磨层原材料粉末为Stellite 6钴基合金粉末。