CN103231169B - 堆心围筒的激光焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料焊接技术领域，公开了一种堆芯围筒的激光焊接方法，包括如下步骤：在堆芯围筒的工件上8个待焊接部位加工I型坡口；将工件安装在内支撑工装上形成堆芯围筒，所述工件的8个待焊接部位为I型焊缝；在堆芯围筒上安装内、外支撑工装；手工氩弧焊点焊固定所述堆芯围筒；分段激光点焊所述I型焊缝的外部；将堆芯围筒横置于滚轮架上；调整待焊I型焊缝，用激光焊焊接所述堆芯围筒上的待焊I型焊缝，焊接时一次焊透所述焊缝；旋转所述堆芯围筒，重复前一步，直至所述I型焊缝都焊接完成。本发明用激光焊接器一次焊透成形16mm厚度焊缝，大幅提高了焊接效率；由于激光焊焊接变形小而均匀，提高了工件焊后的尺寸精度，提高了成品率。

Description

堆心围筒的激光焊接方法
技术领域
本发明涉及材料焊接技术领域，特别是一种堆芯围筒的激光焊接方法。
背景技术
随着日本福岛核安全事故的发生，核电安全引起了全世界各国的高度关注；对第三代核电技术的需求越来越迫切。在第三代核电技术中，堆内构件堆芯围筒的焊接制造技术是一个急需攻克的难关。该类产品处在高温、高压、以及腐蚀的工况下，是与核燃料棒直接接触的部件，其结构的可靠性以及尺寸的准确性是核燃料安全至关重要的因素。
目前该类产品的焊接在国内尚无成功的案例，在国外采用的是手工氩弧焊加电弧焊。由于工件结构较大——最大焊缝长度为4479mm，名义壁厚25.4mm，焊缝处壁厚16mm；尺寸精度要求高——内形尺寸公差为+1.4和-0.76，因此焊接工作量大，焊接变形大，焊接变形尺寸控制困难，尺寸合格率低。
随着激光焊接技术的发展，激光焊接已经广泛应用于航天、汽车、精密焊接等领域，而大功率激光焊近年来高速发展，功率不断增大，最大功率已经达到30千瓦，目前主要应用于造船领域，但要求尺寸精度较低，且往往只能实现单一结构的焊接，灵活性较差。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种堆芯围筒的激光焊接方法，以期实现堆芯围筒的高成品率。
本发明采取的技术方案是：
一种堆芯围筒的激光焊接方法，其特征是，包括如下步骤：
第一步：在堆芯围筒的工件上8个待焊接部位加工I型坡口；
第二步：将工件安装在内支撑工装上形成堆芯围筒，所述工件的8个待焊接部位为I型焊缝；
第三步：在堆芯围筒上安装外支撑工装；
第四步：手工氩弧焊点焊固定所述堆芯围筒；
第五步：分段激光点焊所述I型焊缝的外部；
第六步：将堆芯围筒横置于滚轮架上；
第七步：调整待焊I型焊缝，用激光焊焊接所述堆芯围筒上的待焊I型焊缝，焊接时一次焊透所述焊缝；
第八步：旋转所述堆芯围筒，重复第七步，直至所述I型焊缝都焊接完成。
进一步，在所述第一步中加工I型坡口时，给所述I型坡口留有一定的收缩余量。
进一步，所述第二步和第三步的工装安装完成后，均对堆芯围筒施加适当的预紧力。
进一步，所述第四步、第五步的焊接均在堆芯围筒竖直放置时实施。
进一步，所述第七步的激光焊接过程是分段完成的。
进一步，所述分段过程是在所述第七步中先焊接焊缝总长的一部分，然后执行第八步，旋转所述堆芯围筒，焊接下一个焊缝总长的一部分，依次累推，直至8个焊缝都完成一部分焊接后，接着再旋转所述堆芯围筒，依次焊接8个焊缝的其它部分，直至把8个焊缝全部焊接完成。
进一步，所述焊接的一部分为焊缝总长的五分之一，所有的焊缝分五次焊接完成。
进一步，所述焊缝的最大长度为4479mm，最大壁厚为25.4mm。
进一步，所述焊缝的壁厚为16mm。
进一步，所述激光焊接的焊机功率为3-15KW。
本发明的有益效果是：
（1）用激光焊接器一次焊透成形16mm厚度焊缝，大幅提高了焊接效率；
（2）由于激光焊焊接变形小而均匀，提高了工件焊后的尺寸精度，提高了成品率。
附图说明
附图1是堆芯围筒成品的示意图；
附图2是附图1中A的局部放大图；
附图3是堆芯围筒安装在内支撑工装上的结构示意图；
附图4是堆芯围筒安装在外支撑工装上的结构示意图；
附图5是本发明的流程图。
附图中的标号分别为：
1．堆芯围筒；                 2．工件；
3．I型焊缝；                  4．内支撑工装；
5．外支撑工装；               S1-S8．流程图步骤。
具体实施方式
下面结合附图对本发明堆芯围筒的激光焊接方法的具体实施方式作详细说明。
参见附图1，堆芯围筒1由8块工件焊接而成，其焊缝长度为4479mm，厚度为16mm。
参见附图5，堆芯围筒1的焊接方法包括如下步骤。
第一步：参见附图2，在堆芯围筒1的工件2上8个待焊接部位加工I型坡口（图5中步骤S1）。在加工I型坡口时，考虑到焊接后的材料收缩，给I型坡口留有一定的收缩余量，使其收缩时达到正常的尺寸。
第二步：参见附图3，将工件2安装在内支撑工装4上形成堆芯围筒1，工件的8个待焊接部位为I型焊缝3（图5中步骤S2）。在内支撑工装4进行固定时，对堆芯围筒1施加适当的预紧力，使堆芯围筒1达到最佳形状及状态。
第三步：参见附图4，在堆芯围筒1上安装外支撑工装5（图5中步骤S3）。这里同样要对堆芯围筒1施加适当的预紧力。
第四步：手工氩弧焊点焊固定堆芯围筒1（图5中步骤S4）。点焊时，将堆芯围筒1竖直放置，有利于焊接。
第五步：分段激光点焊I型焊缝3的外部（图5中步骤S5）。此过程在上一步的基础上进行，即堆芯围筒1的状态是竖直的。
第六步：将堆芯围筒1横置于滚轮架上（图5中步骤S6）。滚轮架置于焊接位置。
第七步：调整待焊I型焊缝3，用激光焊焊接堆芯围筒1上的待焊I型焊缝3，焊接时一次焊透焊缝（图5中步骤S7）。为保证焊透，焊机的功率选择3-15KW，尽量选择高功率焊机。
第八步：旋转堆芯围筒1，重复第七步，直至I型焊缝3都焊接完成（图5中步骤S8）。
由于焊缝比较长，激光焊接过程可以分段完成，先将第一个焊缝的一部分焊接完成，部分焊缝的长度可以焊缝全长的二分之一，三分之一，四分之一或其它比例，此比例以焊接考虑焊接变形较小为宜。现以三分之一为例，将第一个焊缝的第一个三分之一焊缝焊接完成后，旋转堆芯围筒，焊接下一个焊缝第一个三分之一焊缝，直至第八个焊缝第一个三分之一焊缝完成，继续旋转堆芯围筒，焊接焊缝的第二个三分之一焊缝，依次累推，直至8个焊缝全部焊接完成。
本发明的焊接方法，在实践的应用中达到了良好的焊接效果，因此可将本发明应用到其它相似焊接件中去。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：在堆芯围筒的工件上8个待焊接部位加工I型坡口；
第二步：将工件安装在内支撑工装上形成堆芯围筒，所述工件的8个待焊接部位为I型焊缝；
第三步：在堆芯围筒上安装外支撑工装；
第四步：手工氩弧焊点焊固定所述堆芯围筒；
第五步：分段激光点焊所述I型焊缝的外部；
第六步：将堆芯围筒横置于滚轮架上；
第七步：调整待焊I型焊缝，用激光焊焊接所述堆芯围筒上的待焊I型焊缝，焊接时一次焊透所述焊缝；
第八步：旋转所述堆芯围筒，重复第七步，直至所述I型焊缝都焊接完成。
2.根据权利要求1所述的堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于：在所述第一步中加工I型坡口时，给所述I型坡口留有一定的收缩余量。
3.根据权利要求1所述的堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于：所述第二步和第三步的工装安装完成后，均对堆芯围筒施加适当的预紧力。
4.根据权利要求1所述的堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于：所述第四步、第五步的焊接均在堆芯围筒竖直放置时实施。
5.根据权利要求1所述的堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于：所述第七步的激光焊接过程是分段完成的。
6.根据权利要求5所述的堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于：所述分段过程是在所述第七步中先焊接焊缝总长的一部分，然后执行第八步，旋转所述堆芯围筒，焊接下一个焊缝总长的一部分，依次累推，直至8个焊缝都完成一部分焊接后，接着再旋转所述堆芯围筒，依次焊接8个焊缝的其它部分，直至把8个焊缝全部焊接完成。
7.根据权利要求6所述的堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于：所述焊接的一部分为焊缝总长的五分之一，所有的焊缝分五次焊接完成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于：所述焊缝的最大长度为4479mm，工件最大壁厚为25.4mm。
9.根据权利要求8所述的堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于：所述焊缝的壁厚为16mm。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的堆芯围筒的激光焊接方法，其特征在于：所述激光焊接的焊机功率为3-15KW。
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