[发明专利]一种核电厂控制棒驱动机构钩爪及其制备方法

权利要求书

1.一种核电厂控制棒驱动机构钩爪，其特征在于，包括由两种材料以逐个片层依次堆叠方式打印形成的钩爪本体和耐磨层；每一片层均包括分别由两种材料组成的基材区(5)和耐磨区(4)；所述耐磨区(4)镶嵌于所述基材区(5)内，所述基材区(5)和所述耐磨区(4)搭接区域为交错结构，所述交错结构用于增强所述基材区(5)和所述耐磨区(4)接触面的结构稳定性；

所述钩爪本体包括钩爪基体(1)，设置在所述钩爪基体(1)上且贯穿所述钩爪基体(1)的轴销孔(2),设置于所述钩爪基体(1)一侧壁上的双齿尖(3)，以及设置在所述钩爪基体(1)且背离所述齿尖(3)一侧上的凹槽(8)，所述耐磨层分别以镶嵌方式形成在所述轴销孔(2)内周壁、以及所述齿尖(3)的外表面上；所述钩爪本体与耐磨层的搭接区域为齿形交错结构；所述逐个片层依次堆叠方式打印是根据构建钩爪毛坯的三维数字模型实现。

2.根据权利要求1所述的核电厂控制棒驱动机构钩爪，其特征在于，所述两种材料分别为控氮奥氏体不锈钢和钴基合金，所述钩爪本体由所述控氮奥氏体不锈钢组成，所述耐磨层由钴基合金组成。

3.一种核电厂控制棒驱动机构钩爪制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据权利要求1-2任意一项所述的核电厂控制棒驱动机构钩爪的结构制定3D打印制造工艺：构建钩爪毛坯的三维数字模型，对三维数字模型进行分层切片处理，将三维数字模型沿轴销 孔轴向分为多个片层，每一片层均包括分别由两种材料组成的基材区(5)和耐磨区(4)，所述耐磨区(4)镶嵌于所述基材区(5)内，其中所述基材区(5)用于加工形成钩爪基体(1)，所述耐磨区(4)用于加工形成轴销孔(2)内周壁、以及齿尖(3)的外表面上的耐磨层；

S2、利用3D打印制造工艺逐个片层依次堆叠打印形成所述钩爪毛坯，通过控制打印参数，依次将每一片层烧结或熔结并同时连结各片层；

S3、在3D打印制造完成钩爪毛坯后，利用机加工设备进行机加工，以形成所述轴销 孔(2)、所述齿尖(3)及钩爪凹槽(8)，得到成型后的核电厂控制棒驱动机构钩爪；

所述基材区(5)和所述耐磨区(4)搭接区域为交错结构，所述交错结构用于增强所述基材区(5)和所述耐磨区(4)接触面的结构稳定性。

4.根据权利要求3所述的核电厂控制棒驱动机构钩爪制备方法，其特征在于，每一片层在每一所述轴销孔(2)所在位置处均设置中心定位小孔(7)，所述中心定位小孔(7)用于在后续机加工过程中标定轴销 孔位置，同时也用于减少热应力集中。

5.根据权利要求4所述的核电厂控制棒驱动机构钩爪制备方法，其特征在于，所述三维数字模型构建过程中，在所述钩爪基体(1)四周、所述轴销孔(2)内周壁以及所述齿尖(3)外表面处均设置一定厚度的辅助加工余量(6)，所述辅助加工余量(6)通过后续机加工进行剔除。

6.根据权利要求4所述的核电厂控制棒驱动机构钩爪制备方法，其特征在于，所述两种材料分别为控氮奥氏体不锈钢和钴基合金，所述基材区(5)沉积控氮奥氏体不锈钢，所述耐磨区(4)沉积钴基合金。

7.根据权利要求4所述的核电厂控制棒驱动机构钩爪制备方法，其特征在于，所述基材区(5)包括第一基材区(51)和第二基材区(52)，所述耐磨区(4)包括第一耐磨区(41)、第二耐磨区(42)和第三耐磨区(43)，所述轴销孔(2)包括轴销孔一(21)和轴销孔二(22)；

所述第一耐磨区(41)镶嵌在所述第一基材区(51)内，所述第二耐磨区(42)以及所述第三耐磨区(43)镶嵌于所述第二基材区(52)内，其中所述第一耐磨区(41)用于加工形成的所述轴销孔一(21)内周壁耐磨层，所述第二耐磨区(42)用于加工形成所述轴销孔二(22)内周壁耐磨层，所述第三耐磨区(43)用于加工形成所述齿尖(3)外表面耐磨层。