CN111318789A - 稳压器电加热元件的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了稳压器电加热元件的焊接方法，包括：步骤a，将电加热元件插入到管套内，在电加热元件上的连接件与管套的端面之间设置衬垫，衬垫为可熔材质，衬垫上设有缺口，衬垫被夹紧在连接件的端面与管套的端面之间；步骤b，通过缺口向电加热元件与管套之间的间隙充入保护气体；步骤c，通过焊接使衬垫局部熔融并封闭缺口，使保护气体被封在管套与电加热元件之间；步骤d，向衬垫实施焊接，使衬垫熔融并填充在管套的端面与连接件的端面之间；步骤e，向步骤d中形成的焊缝实施焊接并消除表面缺陷。有益效果：步骤d中的焊接过程有利于保证焊缝根部被焊透，步骤e中的焊接过程有利于消除焊缝表面的凹陷。本发明涉及焊接工艺。

Description

稳压器电加热元件的焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接工艺，特别涉及稳压器电加热元件的焊接方法。

背景技术

核岛主设备稳压器中包括电加热元件和封头，封头上设有管套，电加热元件通常为棒状，电加热元件需要插入到管套中，并且需要采用焊接工艺来密封电加热元件外侧与管套端部之间的间隙。

为了加强焊接效果，电加热元件上通常还设有连接件，连接件为套筒状。连接件预先套设并焊接固定在电加热元件外。连接件的径向尺寸与套管相等并且可通过端部同轴地对接。在电加热元件与管套之间焊接固定时，只需要将电加热元件插入到管套内并使管套的端面与连接件的端面相互贴合，然后将管套的端面与连接件的端面焊接固定。

现有技术中，管套的端面与连接件的端面之间的焊接工艺通常采用横位置带衬环恒流不填丝自熔自动钨极氩弧焊单面焊双面成型焊接工艺，技术缺陷在于：由于需要同时保证焊接后焊缝表面和焊缝根部满足要求，造成焊接参数的调节精度要求较高，焊接参数的微小偏差有可能导致成型不良；现有技术中的焊接工艺对熔池的吸附和修整作用较差，因此对焊接过程的异常现象较为敏感，例如材料性能和环境因素的差异和变动容易导致焊接成型不良；当焊缝出现缺陷时，现有技术中的返修方法通常需要将焊缝切除然后进行重新焊接，而焊缝的切除过程会使管套的长度减小，焊缝的切除过程还有可能损坏电加热元件。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种焊接参数容易调节且焊接质量稳定的稳压器电加热元件的焊接方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

稳压器电加热元件的焊接方法，包括：

步骤a，将电加热元件插入到管套内，在电加热元件上的连接件与管套的端面之间设置衬垫，衬垫为可熔材质，衬垫上设有缺口，衬垫被夹紧在连接件的端面与管套的端面之间；

步骤b，通过缺口向电加热元件与管套之间的间隙充入保护气体；

步骤c，通过焊接使衬垫局部熔融并封闭缺口，使保护气体被封在管套与电加热元件之间；

步骤d，向衬垫实施焊接，使衬垫熔融并填充在管套的端面与连接件的端面之间；

步骤e，向步骤d中形成的焊缝实施焊接并消除表面缺陷。

上述稳压器电加热元件的焊接方法至少具有以下有益效果：

步骤b中充入保护气体的过程可保护焊缝的背面，可降低焊接缺陷产生的风险。步骤d中的焊接过程有利于保证焊缝根部被焊透，步骤e中的焊接过程有利于消除焊缝表面的凹陷。将焊接过程划分为步骤d和步骤e，有利于灵活控制焊接参数，可减小环境因素对焊接过程造成的不良影响，使焊接质量更稳定可控。

在本发明的一种可能的实施方式中，在步骤a与步骤b之间，在管套与连接件之间进行点焊。点焊使衬垫的边缘局部熔融并使管套的端面与连接件的端面之间可被焊接固定，点焊工艺可初步固定管套、衬垫与连接件之间的相对位置，可减小后续加工中的错位风险。

在本发明的一种可能的实施方式中，点焊的过程产生至少三个焊点，各个焊点沿衬垫的边缘周向阵列布置。

在本发明的一种可能的实施方式中，步骤b中的保护气体为氩气，步骤b中通入保护气体的通气时间不少于180秒。足够的充气时间有利于保证电加热元件与管套之间的间隙可被保护气体充分填充，有利于减小焊接缺陷出现的风险。

在本发明的一种可能的实施方式中，保护气体通过TIG焊的焊接工具向缺口内被注入。通过TIG焊的焊接工具向缺口内注入保护气体，使保护气体的注入过程与TIG焊的实施过程可连续进行，有利于提高加工效率。

在本发明的一种可能的实施方式中，在步骤a之前，向管套的内侧与连接件的内侧设置预留槽，预留槽从管套的内壁和连接件的内壁凹陷，预留槽可在管套与连接件的相接处形成气体容置腔。气体容置腔设在管套、连接件与电加热元件之间，可容置保护气体，使保护气体充盈在衬垫的内侧，从而可防止焊缝内侧出现焊接缺陷。

在本发明的一种可能的实施方式中，步骤d中的焊接方法为自动TIG焊，焊接过程中焊接工具绕衬垫的外边缘焊接至少两圈。通过自动TIG焊绕衬垫焊接至少两圈，有利于保证焊缝的根部被焊透，可提高焊接质量。

在本发明的一种可能的实施方式中，步骤e中的焊接方法为手工TIG焊。手工TIG焊有利于精确处理焊缝表面的凹陷部位，有利于进一步提高焊接质量。

在本发明的一种可能的实施方式中，稳压器电加热元件的焊接方法还包括：

步骤f，在步骤d和步骤e中所形成的焊缝表面上加工出凹槽，在凹槽的槽底处加工出通气孔，电加热元件与管套之间的间隙可通过通气孔与凹槽连通；

步骤g，通过通气孔向电加热元件与管套之间的间隙通入保护气体；

步骤h，通过焊接使通气孔被封闭，使保护气体被封在管套与电加热元件之间；

步骤i，通过焊接使步骤d和步骤e中所形成的焊缝在管套的壁厚方向上被熔透，并通过焊接使凹槽被焊材填满；

步骤j，向步骤i中形成的焊缝实施焊接并消除表面缺陷。

通气孔使焊缝的背面可被保护气体填充，从而可降低焊接缺陷出现的风险；凹槽使焊缝在管套的壁厚方向上更容易被焊透，有利于保证焊缝根部的焊接质量；步骤j可消除焊缝表面的凹陷，从而进一步提高焊接质量；步骤i和步骤j可分别实现焊接返修过程中的焊缝根部和焊缝表面的焊接处理，有利于减小环境因素对焊接造成的不良影响，有利于提高焊接质量的稳定性。

在本发明的一种可能的实施方式中，凹槽通过磨削加工形成，通气孔通过钻削加工形成。磨削加工使凹槽的深度可被精确控制，有利于精确消除焊缝内的缺陷，钻削加工出通气孔有利于保护气体的注入，可降低焊接缺陷产生的风险。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的管套与电加热元件的装配状态示意图；

图2为本发明实施例的管套与电加热元件的分解状态示意图；

图3为本发明实施例的焊接工具与衬垫的相对位置示意图；

图4为本发明实施例的图3的A-A截面的剖视图；

图5为本发明实施例的焊缝的位置示意图；

图6为本发明实施例的凹槽的截面形状示意图；

图7为本发明实施例的凹槽与通气孔的相对位置示意图；

附图标记：

封头1、管套2、电加热元件3、连接件4、衬垫5、缺口6、焊枪钨极7、焊缝8、缺陷部位9、预留槽10、凹槽11、通气孔12。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至7，稳压器电加热元件3的焊接方法，包括：

步骤a，将电加热元件3插入到管套2内，在电加热元件3上的连接件4与管套2的端面之间设置衬垫5，衬垫5为可熔材质，衬垫5上设有缺口6，衬垫5被夹紧在连接件4的端面与管套2的端面之间；

步骤b，通过缺口6向电加热元件3与管套2之间的间隙充入保护气体；

步骤c，通过焊接使衬垫5局部熔融并封闭缺口6，使保护气体被封在管套2与电加热元件3之间；

步骤d，向衬垫5实施焊接，使衬垫5熔融并填充在管套2的端面与连接件4的端面之间；

步骤e，向步骤d中形成的焊缝8实施焊接并消除表面缺陷。

上述稳压器电加热元件3的焊接方法至少具有以下有益效果：

步骤b中充入保护气体的过程可保护焊缝8的背面，可降低焊接缺陷产生的风险。步骤d中的焊接过程有利于保证焊缝8根部被焊透，步骤e中的焊接过程有利于消除焊缝8表面的凹陷。将焊接过程划分为步骤d和步骤e，有利于灵活控制焊接参数，可减小环境因素对焊接过程造成的不良影响，使焊接质量更稳定可控。

关于封头1，封头1为稳压器中的部件。

关于电加热元件3，电加热元件3为棒状。

关于连接件4，连接件4为套筒状。连接件4套设在电加热元件3外并通过焊接与电加热元件3的外侧面固定。

关于管套2，管套2为管状。管套2的一端插入并固定在封头1上。

关于衬垫5，衬垫5为可熔的合金材质。衬垫5为环状。衬垫5的材质可选用但不限于牌号为Z01CD26-01的铁素体不锈钢。衬垫5的内边缘与电加热元件3的外侧面之间预留有至少1mm的间隙，该间隙可防止衬垫5在熔融状态时与电加热元件3的表面发生粘连。

关于缺口6，缺口6设在衬垫5上。缺口6使衬垫5形成C字形。缺口6被

关于保护气体，保护气体可选用但不限于惰性气体。保护气体可选用但不限于氩气。

关于TIG焊，TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding)又称为非熔化极惰性气体保护电弧焊。惰性气体一般为氩气。氩气能有效地隔绝周围空气。氩气本身又不溶于金属，不和金属反应；钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。

在本实施例中，在步骤a与步骤b之间，在管套2与连接件4之间进行点焊。点焊使衬垫5的边缘局部熔融并使管套2的端面与连接件4的端面之间可被焊接固定，点焊工艺可初步固定管套2、衬垫5与连接件4之间的相对位置，可减小后续加工中的错位风险。

关于点焊，点焊可选用但不限于TIG焊。

在本实施例中，点焊的过程产生至少三个焊点，各个焊点沿衬垫5的边缘周向阵列布置。

关于焊点，本实施例中的步骤a与步骤b之间的点焊的过程产生三个焊点，三个焊点沿衬垫5的边缘轴向均布。

在本实施例中，步骤b中的保护气体为氩气，步骤b中通入保护气体的通气时间不少于180秒。足够的充气时间有利于保证电加热元件3与管套2之间的间隙可被保护气体充分填充，有利于减小焊接缺陷出现的风险。

关于氩气，本实施例中的氩气是指纯度不低于99.9995％的氩气。

在本实施例中，保护气体通过TIG焊的焊接工具向缺口6内被注入。通过TIG焊的焊接工具向缺口6内注入保护气体，使保护气体的注入过程与TIG焊的实施过程可连续进行，有利于提高加工效率。

关于保护气体，TIG焊中的保护气体可选用氩气。TIG焊的焊接工具可随时输出保护气体。保护气体可在不起弧的状态下通过焊接工具向缺口6内注入。

关于焊接工具，本实施例的焊接工具包括焊枪钨极7。

在本实施例中，在步骤a之前，向管套2的内侧与连接件4的内侧设置预留槽10，预留槽10从管套2的内壁和连接件4的内壁凹陷，预留槽10可在管套2与连接件4的相接处形成气体容置腔。气体容置腔设在管套2、连接件4与电加热元件3之间，可容置保护气体，使保护气体充盈在衬垫5的内侧，从而可防止焊缝8内侧出现焊接缺陷。

关于预留槽10，预留槽10分别设在管套2的内侧与连接件4的内侧。衬垫5的内侧边缘可嵌入到预留槽10内。

在本实施例中，步骤d中的焊接方法为自动TIG焊，焊接过程中焊接工具绕衬垫5的外边缘焊接至少两圈。通过自动TIG焊绕衬垫5焊接至少两圈，有利于保证焊缝8的根部被焊透，可提高焊接质量。

关于步骤d中的自动TIG焊，焊接位置为横焊，焊接速度为90mm/min，焊接电流峰值为90A，焊接电流基值为30A，焊接电压峰值为18V，焊接电压基值为18V。在自动TIG焊起弧之前，保护气体为纯度不低于99.995％的氩气。在自动TIG焊起弧之后，保护气体为纯度不低于99.995的氦气。

在本实施例中，步骤e中的焊接方法为手工TIG焊。手工TIG焊有利于精确处理焊缝8表面的凹陷部位，有利于进一步提高焊接质量。

关于步骤e中的手工TIG焊，焊接位置为横焊，焊材为ER316L，焊接电流为50A，焊接电压为11V。

在本实施例中，稳压器电加热元件3的焊接方法还包括：

步骤f，在步骤d和步骤e中所形成的焊缝8表面上加工出凹槽11，在凹槽11的槽底处加工出通气孔12，电加热元件3与管套2之间的间隙可通过通气孔12与凹槽11连通；

步骤g，通过通气孔12向电加热元件3与管套2之间的间隙通入保护气体；

步骤h，通过焊接使通气孔12被封闭，使保护气体被封在管套2与电加热元件3之间；

步骤i，通过焊接使步骤d和步骤e中所形成的焊缝8在管套2的壁厚方向上被熔透，并通过焊接使凹槽11被焊材填满；

步骤j，向步骤i中形成的焊缝8实施焊接并消除表面缺陷。

通气孔12使焊缝8的背面可被保护气体填充，从而可降低焊接缺陷出现的风险；凹槽11使焊缝8在管套2的壁厚方向上更容易被焊透，有利于保证焊缝8根部的焊接质量；步骤j可消除焊缝8表面的凹陷，从而进一步提高焊接质量；步骤i和步骤j可分别实现焊接返修过程中的焊缝8根部和焊缝8表面的焊接处理，有利于减小环境因素对焊接造成的不良影响，有利于提高焊接质量的稳定性。

关于步骤i，步骤i中的焊接方法为手工TIG焊，焊接位置为横焊，焊材为ER316L，焊接电流为50A，焊接电压为11V。步骤i中的焊缝8在管套2的壁厚方向上被熔透，有利于消除焊缝8根部的缺陷，使焊缝8内的缺陷可被充分消除。

关于步骤f至步骤j，步骤f至步骤j为焊缝8的返修过程。该返修过程可修复图5所示的焊缝8根部和焊缝8表面的缺陷部位9，有利于提高返修效率，还可防止电加热元件3被损坏，有利于降低返修成本。现有技术中的焊缝8返修通常需要将存在缺陷的焊接部位进行切割去除，然后在切割面上进行重新焊接。切割过程使管套2的长度被改变，不利于保持管套2的原有性能。切割过程还很容易使电加热元件3被损坏，而更换电加热元件3的费用高昂，从而使返修的总体成本较高。

在本实施例中，凹槽11通过磨削加工形成，通气孔12通过钻削加工形成。磨削加工使凹槽11的深度可被精确控制，有利于精确消除焊缝8内的缺陷，钻削加工出通气孔12有利于保护气体的注入，可降低焊接缺陷产生的风险。

Claims (10)

1.稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于，包括：

步骤a，将电加热元件插入到管套内，在所述电加热元件上的连接件与所述管套的端面之间设置衬垫，所述衬垫为可熔材质，所述衬垫上设有缺口，所述衬垫被夹紧在所述连接件的端面与所述管套的端面之间；

步骤b，通过所述缺口向所述电加热元件与所述管套之间的间隙充入保护气体；

步骤c，通过焊接使所述衬垫局部熔融并封闭所述缺口，使所述保护气体被封在所述管套与所述电加热元件之间；

步骤d，向所述衬垫实施焊接，使所述衬垫熔融并填充在所述管套的端面与所述连接件的端面之间；

步骤e，向所述步骤d中形成的焊缝实施焊接并消除表面缺陷。

2.根据权利要求1所述的稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于：在所述步骤a与所述步骤b之间，在所述管套与所述连接件之间进行点焊。

3.根据权利要求2所述的稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于：所述点焊的过程产生至少三个焊点，各个所述焊点沿所述衬垫的边缘周向阵列布置。

4.根据权利要求1所述的稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于：所述步骤b中的保护气体为氩气，所述步骤b中通入所述保护气体的通气时间不少于180秒。

5.根据权利要求1所述的稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于：所述保护气体通过TIG焊的焊接工具向所述缺口内被注入。

6.根据权利要求1所述的稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于：在所述步骤a之前，向所述管套的内侧与所述连接件的内侧设置预留槽，所述预留槽从所述管套的内壁和所述连接件的内壁凹陷，所述预留槽可在所述管套与所述连接件的相接处形成气体容置腔。

7.根据权利要求1所述的稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于：所述步骤d中的焊接方法为自动TIG焊，焊接过程中焊接工具绕所述衬垫的外边缘焊接至少两圈。

8.根据权利要求7所述的稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于：所述步骤e中的焊接方法为手工TIG焊。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于还包括：

步骤f，在所述步骤d和所述步骤e中所形成的焊缝表面上加工出凹槽，在所述凹槽的槽底处加工出通气孔，所述电加热元件与所述管套之间的间隙可通过所述通气孔与所述凹槽连通；

步骤g，通过所述通气孔向所述电加热元件与所述管套之间的间隙通入所述保护气体；

步骤h，通过焊接使所述通气孔被封闭，使所述保护气体被封在所述管套与所述电加热元件之间；

步骤i，通过焊接使所述步骤d和所述步骤e中所形成的焊缝在所述管套的壁厚方向上被熔透，并通过焊接使所述凹槽被焊材填满；

步骤j，向所述步骤i中形成的焊缝实施焊接并消除表面缺陷。

10.根据权利要求9所述的稳压器电加热元件的焊接方法，其特征在于：所述凹槽通过磨削加工形成，所述通气孔通过钻削加工形成。

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