[发明专利]一种激光熔化沉积制造翅片热管管壳的方法

说明书

本发明公开了一种激光熔化沉积制造翅片热管管壳的方法，S1、将不锈钢热管清洗、干燥，并将不锈钢粉末放置于干燥箱中加热；S2、采用Solid Works软件构建翅片的几何模型；S3、将不锈钢热管固定在位于坐标系中的夹具上；S4、采用高能量激光作为能量源，在不锈钢热管冷凝段采用同轴送粉的方法，将不锈钢粉末熔化、快速凝固、逐层沉积，形成一个翅片；S5、旋转不锈钢热管，并返回S4，直至完成所有翅片的制造；S6、采用机加工铣削翅片表面并抛光，得到翅片热管管壳。本发明尺寸精度高，无裂纹与变形；翅片晶粒细小，组织均匀，与基材结合良好，硬度均匀；散热效率高，工艺稳定性好，加工周期短，成本较低。

技术领域

本发明属于增材制造的技术领域，具体涉及一种激光熔化沉积制造翅片热管管壳的方法。

背景技术

对核电非能动散热系统的有效控制是减少核电领域安全事故的重要措施之一。热管依靠管内工质的相变进行传热，无需额外动力提供就能将大量热量导出，因此在核电温控领域得到了大量的关注和应用。其中，热管的冷凝段是热量输出的核心部件，能够快速散热可提高热管的效率。在热管管壳上制造翅片，可增大散热面积，加快散热速度。不锈钢强度高、耐氧化、耐腐蚀、耐高温，适用于核电强辐射、高温高压、强腐蚀性的严苛环境，是理想的热管管壳材料。

目前，在不锈钢管上制造翅片的技术主要有2种方式：

1、机加工

将厚壁的不锈钢管通过车、铣、线切割等方式，在冷凝段管壳上制造出符合要求的翅片。此工艺周期长，加工难度大，材料浪费大。

2、焊接

将翅片通过焊接的方式固定在热管上。此工艺对热管产生的热应力过大，热管和翅片都易变形。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种激光熔化沉积制造翅片热管管壳的方法，以解决传统机加工和焊接的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种激光熔化沉积制造翅片热管管壳的方法，其包括：

S1、将不锈钢热管清洗、干燥，并将不锈钢粉末放置于干燥箱中加热；

S2、采用Solid Works软件构建翅片的几何模型；

S3、将不锈钢热管固定在位于坐标系中的夹具上；

S4、采用高能量激光作为能量源，在不锈钢热管冷凝段采用同轴送粉的方法，将不锈钢粉末熔化、快速凝固、逐层沉积，形成一个翅片；

S5、旋转不锈钢热管，并返回S4，直至完成所有翅片的制造；

S6、采用机加工铣削翅片表面并抛光，得到翅片热管管壳。

优选地，S1中将不锈钢热管清洗、干燥，并将不锈钢粉末放置于干燥箱中加热；包括：

S1.1、将不锈钢热管置于酒精里，采用超声波清洗2～30min，并采用电吹风吹干；

S1.2、将粒度为10～150μm的不锈钢粉末置于干燥箱中加热干燥，加热温度为50～100℃，时间为2～8h。

优选地，S2中翅片形状为径向直翅片，翅片和不锈钢热管之间采用圆弧过渡，翅片数量为1～99片，翅片长度为10～800mm，翅片厚度为0.5～5mm。

优选地，S4中激光的功率为1000～100W，激光功率在前3-10层等差递减，在以后层激光功率保持不变，且每层层高为0.1～0.5mm。

优选地，激光的光斑直径为0.5～1.5mm，离焦量为0.1～1.0mm，扫描速度为5～40mm/s，保护气流为5～30L/min，送粉气流为5～30L/min，送粉量为5～30g/min。