AISI 660防屑板的激光切割制造工艺研究

秦国鹏，张丽英，皇甫鸿宾

摘要：AISI 660防屑板是华龙一号HPR1000核燃料组件中用于过滤流体中碎屑以防止核燃料包壳磨蚀破损的堆芯重要功能件。防屑板外形约为220 mm×220 mm×3 mm见方的薄板，板上密集分布着近2 000个方形或圆形孔，孔的尺寸精度和位置度要求很高，加工难度大。从激光切割前处理、切割过程、关键工艺参数、切割后处理等方面研究了防屑板激光切割工艺过程及其关键特性，最终成功制定防屑板激光切割制造工艺。该研究为解决国产核燃料制造中的技术难题提供了新的研究思路和方向。

关键词：AISI 660;防屑板;核燃料;激光切割;工艺参数;前后处理

中图分类号：G718      文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）09-0046-05

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.09.09

0    前言

AISI 660 防屑板（以下简称防屑板）位于华龙一号HPR1000核燃料组件下管座顶部，是过滤一回路流体中的碎屑，防止核燃料包壳磨蚀破损的堆芯重要功能件。防屑板呈滤网状结构，在厚度约为3 mm的薄板上需要加工近2 000个长方形孔和圆孔，方孔间筋宽必须控制在0.5 mm±0.1 mm的范围内，加工难度大。防屑板外形及孔系局部放大图分别如图1左、右所示，其材质为国产AISI 660不锈钢，最终产品交付状态为时效硬化状态，组织晶粒度大于5级，无晶间腐蚀倾向。产品力学性能必须满足Rp0.2≥590 MPa;Rm≥900 MPa;A≥15%[1]。防屑板目前采用电加工工艺，单件零件的加工时间长达48 h。为适应批量化生产需求，有必要研究高效率的激光切割方法，提高产品生产效率，降低生产成本。项目从激光切割前处理、切割过程、关键工艺参数、后处理等方面入手，对防屑板的激光切割工艺及关键工艺特性进行了初步应用研究。……