CN111531294A - 一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装 - Google Patents

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刘宝桐
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纪思倩
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Abstract

本发明涉及环形燃料组件制造技术领域，具体公开了一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，包括支撑钳口和锥形杆；所述的锥形杆插入支撑钳口的中心通孔中，在工作时，锥形杆处于顶紧状态，此时锥形杆向前运动至支撑钳口的首段，与过渡段接触并顶紧，使支撑钳口的首段撑开、外径增大，对导向管内壁产生支撑力，以确保导向管内部不产生焊接塌陷，为后续控制棒组件等相关组件通过预留良好的通路。

Description

一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装
技术领域
本发明属于环形燃料组件制造技术领域，具体涉及一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装。
背景技术
环形燃料组件骨架制造的主要工艺为格架与导向管电阻点焊，在点焊时需在导向管内部对焊接位置进行支撑，防止导向管被夹变形产生焊接塌陷，同时保证焊接时良好的导电和导热性能。
环形燃料组件骨架共有两种不同类型格架，两种格架的焊点位置不同，其中条带形式格架焊点位于焊舌，栅元形式格架焊点位于格架栅元内部，相比于其他只有一种类型格架的骨架(如AFA3G骨架)，焊接位置定位更加困难。
为满足环形燃料组件骨架焊接要求，亟需设计制造适用于环形燃料组件骨架焊接的芯轴支撑工装。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，以满足环形燃料组件骨架焊接的需求。
本发明的技术方案如下：
一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，包括支撑钳口和锥形杆；
所述的支撑钳口分为首段、中段和末段；
所述支撑钳口的首段为内部中空的四瓣柱头，作为实际产生焊接支撑的工作部位，在未撑开状态下直径小于导向管内径，在撑开状态下作用力抵在导向管内壁上，在首段内部加工有一段内径逐渐变小的锥形过渡段，用于容纳锥形杆的顶部；
所述支撑钳口的中段为内部中空的四瓣柱体，直径小于首段，以保证首段的四瓣柱头具备更好的撑开和收缩弹性；
所述支撑钳口的末段为带有外螺纹的中空柱体，用于螺纹连接加长杆；
所述支撑钳口的首段、中段和末段的中空结构直径相同且同轴，形成中心通孔；
所述的锥形杆为实心杆状结构，所述锥形杆的外径小于支撑钳口的中心通孔直径；
所述锥形杆的头部加工为锥形；
所述的锥形杆插入支撑钳口的中心通孔中，当锥形杆的头部顶到支撑钳口过渡段时，锥形杆的尾部位于支撑钳口中段；
在工作过程中，锥形杆处于顶紧状态，此时锥形杆向前运动至支撑钳口的首段，与过渡段接触并顶紧，使支撑钳口的首段撑开、外径增大，对导向管内壁产生支撑力，形成支撑的状态。
所述支撑钳口的中段直径较首段小3～4mm。
所述支撑钳口的末段直径大于中段直径且小于首段直径。
所述支撑钳口的首段长度为20～22mm，中段长度为80～85mm，末段长度为20～25mm。
所述的锥形杆外径与支撑钳口中心通孔直径的直径差为0.3～0.6mm。
所述支撑钳口的材料为铍钴铜。
所述锥形杆的材料为90MV8合金钢。
在锥形杆处于未顶紧状态时，锥形杆未向前运动，没有与过渡段接触并顶紧，此时支撑钳口的首段自然收缩，未撑开。
通过PLC控制伺服电机运动进而带动加长杆运动，使支撑工装自由运动到导向管组装件所需焊接部位。
在焊接时，通过气缸控制，在气缸压力作用下使锥形杆向前运动顶紧支撑钳口的过渡段，使支撑钳口张开，在导向管内部进行支撑。
本发明的显著效果在于：
(1)在焊接时，本发明骨架焊接芯轴支撑工装能够对导向管内部实现稳定支撑，保证较大范围内的良好支撑效果，确保导向管内部不产生焊接塌陷，为后续控制棒组件等相关组件通过预留良好的通路。
(2)本发明装置在焊接过程中通过控制焊接电流通过路径(电极-焊接部位-焊接芯轴-焊接部位-电极)，保证焊接热量集中和焊点强度满足技术条件要求。
(3)本发明采用铜制支撑钳口，具有良好导热性能，使焊接热量及时散发，不至使芯轴温度过高、产生粘铜影响焊接质量；同时本发明使用的材料强度高，能有效降低磨损导致支撑失效的风险。
(4)本发明装置优化了环形燃料组件骨架焊接工艺，提高了生产效率。
附图说明
图1为支撑钳口主视图；
图2为支撑钳口剖面图；
图3为支撑钳口左视图；
图4为锥形杆示意图；
图5为支撑钳口和锥形杆配合示意图；
图6为支撑钳口、锥形杆和加长杆配合示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，包括支撑钳口和锥形杆。
如图1～3所示，所述的支撑钳口分为首段、中段和末段，材料为铍钴铜。
所述支撑钳口的首段为内部中空的四瓣柱头，作为实际产生焊接支撑的工作部位，在未撑开状态下直径小于导向管内径，在撑开状态下作用力抵在导向管内壁上，在首段内部加工有一段内径逐渐变小的锥形过渡段，用于容纳锥形杆的顶部。
所述支撑钳口的中段为内部中空的四瓣柱体，直径较首段小3～4mm，以保证首段的四瓣柱头具备更好的撑开和收缩弹性。
所述支撑钳口的末段为带有外螺纹的中空柱体，用于螺纹连接加长杆，末段直径大于中段直径且小于首段直径。
所述支撑钳口的首段长度为20～22mm，中段长度为80～85mm，末段长度为20～25mm。所述支撑钳口的首段、中段和末段的中空结构直径相同且同轴，形成中心通孔。
如图4所示，所述的锥形杆为实心杆状结构，材料为90MV8合金钢。所述锥形杆的外径小于支撑钳口的中心通孔直径，直径差为0.5mm。所述锥形杆的头部加工为锥形。
如图5～6所示，所述的锥形杆插入支撑钳口的中心通孔中，当锥形杆的头部顶到支撑钳口过渡段时，锥形杆的尾部位于支撑钳口中段。
在工作过程中，锥形杆处于顶紧状态，此时锥形杆向前运动至支撑钳口的首段，与过渡段接触并顶紧，使支撑钳口的首段撑开、外径增大，对导向管内壁产生支撑力，形成支撑的状态。在锥形杆处于未顶紧状态时，锥形杆未向前运动，没有与过渡段接触并顶紧，此时支撑钳口的首段自然收缩，未撑开。
可通过PLC控制伺服电机运动进而带动加长杆运动，使支撑工装自由运动到导向管组装件所需焊接部位；在焊接时，通过气缸控制，在气缸压力作用下使锥形杆向前运动顶紧支撑钳口的过渡段，使支撑钳口张开，在导向管内部进行支撑，以实现焊接。

Claims (10)

1.一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：包括支撑钳口和锥形杆；
所述的支撑钳口分为首段、中段和末段；
所述支撑钳口的首段为内部中空的四瓣柱头，作为实际产生焊接支撑的工作部位，在未撑开状态下直径小于导向管内径，在撑开状态下作用力抵在导向管内壁上，在首段内部加工有一段内径逐渐变小的锥形过渡段，用于容纳锥形杆的顶部；
所述支撑钳口的中段为内部中空的四瓣柱体，直径小于首段，以保证首段的四瓣柱头具备更好的撑开和收缩弹性；
所述支撑钳口的末段为带有外螺纹的中空柱体，用于螺纹连接加长杆；
所述支撑钳口的首段、中段和末段的中空结构直径相同且同轴，形成中心通孔；
所述的锥形杆为实心杆状结构，所述锥形杆的外径小于支撑钳口的中心通孔直径；
所述锥形杆的头部加工为锥形；
所述的锥形杆插入支撑钳口的中心通孔中，当锥形杆的头部顶到支撑钳口过渡段时，锥形杆的尾部位于支撑钳口中段；
在工作过程中，锥形杆处于顶紧状态，此时锥形杆向前运动至支撑钳口的首段，与过渡段接触并顶紧，使支撑钳口的首段撑开、外径增大，对导向管内壁产生支撑力，形成支撑的状态。
2.如权利要求1所述的一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：所述支撑钳口的中段直径较首段小3～4mm。
3.如权利要求2所述的一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：所述支撑钳口的末段直径大于中段直径且小于首段直径。
4.如权利要求3所述的一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：所述支撑钳口的首段长度为20～22mm，中段长度为80～85mm，末段长度为20～25mm。
5.如权利要求4所述的一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：所述的锥形杆外径与支撑钳口中心通孔直径的直径差为0.3～0.6mm。
6.如权利要求5所述的一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：所述支撑钳口的材料为铍钴铜。
7.如权利要求6所述的一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：所述锥形杆的材料为90MV8合金钢。
8.如权利要求1～7任一项所述的一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：在锥形杆处于未顶紧状态时，锥形杆未向前运动，没有与过渡段接触并顶紧，此时支撑钳口的首段自然收缩，未撑开。
9.如权利要求8所述的一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：通过PLC控制伺服电机运动进而带动加长杆运动，使支撑工装自由运动到导向管组装件所需焊接部位。
10.如权利要求9所述的一种压水堆环形燃料组件骨架焊接芯轴支撑工装，其特征在于：在焊接时，通过气缸控制，在气缸压力作用下使锥形杆向前运动顶紧支撑钳口的过渡段，使支撑钳口张开，在导向管内部进行支撑。
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