[发明专利]一种高密度聚乙烯复杂异形管件激光选区烧结成型方法

说明书

本发明公开了高密度聚乙烯复杂异形管件激光选区烧结成型方法，包括步骤：(1)设计复杂异形管件的三维模型，对模型进行切片处理，将数据信息导入激光选区烧结设备；(2)对切片处理后的模型进行激光选区烧结工艺参数设置，并向成型腔内通入惰性气体；(3)对高密度聚乙烯粉末进行预热处理，提高成型腔温度直至达到烧结温度；(4)通过激光扫描高密度聚乙烯粉末，形成复杂异形管件单层截面；(5)根据模型数据生成的扫描截面图形，逐层烧结成型；(6)对已成型的复杂异形管件进行冷却保温处理。本发明能够实现高密度聚乙烯异形管件激光选区烧结成型，成型效率高、生产周期短、无需开模，能够解决核电领域复杂结构异形件制造难度大的问题。

技术领域

本发明涉及激光选区烧结技术领域，尤其涉及一种高密度聚乙烯复杂异形管件激光选区烧结成型方法。

背景技术

核电站海水系统是核电站热量导出的重要环节，核电站通常利用海水作为外围冷却回路的冷却剂，但是由于海水盐分和氯离子含量高，海水腐蚀性很强，容易造成冷却管道的腐蚀，而核电站的供水管网一般都采用金属管，金属管的内外表面容易会受到海水腐蚀侵蚀，危害核电站管道和部件的结构完整性，造成核电冷却水系统管道和换热器管表面劣化，从而不得不进行大规模的定期维修和替换。

与金属管道相比，高密度聚乙烯(HDPE)材料具有良好的耐海水腐蚀和生物侵蚀能力，在室温条件下，不溶于有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀，除此之外，HDPE具有优异的低温抗冲击性、抗应力开裂性、耐老化等性能。高密度聚乙烯材料由于其良好的综合性能成为核电站耐海水腐蚀管道的重要选择，目前已在美国Callaway核电厂和Catawba核电、中国三门等核电站冷却系统中应用，然而，由于传统工艺制备高密度聚乙烯管道配件时，需要根据管件的形状制备相应形状的模具，生产周期长、成本高、管件加工困难，除此之外，由于模具限制原因，传统工艺较适合制备形状简单的成型件，复杂结构异形件成型困难，无法满足核电领域循环水系统异形管件的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高密度聚乙烯复杂异形管件激光选区烧结成型方法。本发明具有成型效率高、生产周期短以及制造难度低的优点。

本发明的目的能够通过以下技术方案实现：

一种高密度聚乙烯复杂异形管件激光选区烧结成型方法，包括步骤：

(1)设计复杂异形管件的三维模型，对三维模型进行切片处理并保存数据信息，将保存的数据信息导入激光选区烧结设备中；

(2)对切片处理后的复杂异形管件三维模型进行激光选区烧结工艺参数设置，并向成型腔内通入惰性气体；

(3)对高密度聚乙烯粉末进行预热处理，提高成型腔温度直至达到烧结温度；

(4)通过激光扫描高密度聚乙烯粉末，在加工平面形成聚焦光斑将粉末熔化，形成复杂异形管件单层截面；

(5)根据复杂异形管件三维模型数据生成的扫描截面图形，逐层烧结，直至堆积成型；

(6)对已成型的复杂异形管件进行冷却保温处理，当温度降至室温时，取出复杂异形管件。

优选地，步骤(1)中高密度聚乙烯复杂异形管件包括但不限于异形法兰、异形三通和异形弯头。

优选地，步骤(1)中高密度聚乙烯复杂异形管件的切片层厚参数为0.12mm～0.16mm。

优选地，步骤(2)中通入的惰性气体为氩气，通入惰性气体后成型腔内氧含量浓度需维持在0.5％～2％。

优选地，步骤(2)中，设置的激光选区烧结工艺参数包括烧结激光功率、激光扫描速度以及扫描间距；其中，烧结激光功率为18～27W，激光扫描速度为1500～3000mm/s，扫描间距为0.15～0.25mm。