CN113210867B - 核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件焊接装置，刚性床身(1)上部为床身工作台(2)，橫梁(4)通过立柱(3)固定于床身工作台上，橫梁(4)上安装轨道(16)，轨道(16)为齿条结构，行走小车(5)的齿轮与齿条啮合，激光头(6)、送丝组件(7)通过螺栓装配在行走小车(5)上，焊缝跟踪仪(8)通过L型支架(17)装配在激光头(6)上，芯轴(9)通过螺栓装配在刚性床身(1)上，移动式台车(10)位于芯轴(9)下方。本发明装置可以减少人力的投入，避免人因失误，规避由于人工操作易产生的装焊质量问题，目前该发明装置已投入产品制造过程，使用过程良好，收益效果显著，在降低操作难度的同时，有效保证了大型若刚度薄壁构件制造质量。

Description

核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件焊接装置
技术领域：
本发明涉及一种核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件焊接装置。
背景技术：
核反应堆冷却剂泵是核电站核岛关键设备之一，其作用是将反应堆中产生的热量传送至蒸汽发生器，从而产生蒸汽，驱动汽轮机做功。反应堆冷却剂泵是反应堆冷却系统中唯一的回转机械设备，因此核反应堆冷却剂泵的可靠性是核电站安全稳定运行的关键。核反应堆冷却剂泵中涉及多种厚度，多种结构的焊接部件，这其中以大型弱刚度薄壁构件焊接难度最大，除了工艺参数研制的难度外，具备适合其焊接的装置，同样是需要克服的另一挑战。大型若刚度薄壁构件预弯成型后不具备刚挺度，如采用人工手持装配，需多人配合操作，多人操作最大的弊端是容易出现配合不当从而导致工件褶皱报废。其次，如何通过焊接装置保证装配质量是大型薄壁构件焊接的另一难点。此外，大型构件长尺寸焊缝的特征进一步加剧了薄壁构件的焊接难点。因此，具备克服上述所有难点的焊接装置，是完成核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件焊接的首要前提，同时也是确保核反应堆冷却剂泵稳定运行的关键。
发明内容：
本发明的目的是提供一种核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件焊接装置，为制造出质量稳定的大型若刚度薄壁构件提供基础。
本发明的技术方案为：
一种核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件焊接装置，刚性床身 (1)上部为床身工作台(2)，横 梁(4)通过立柱(3)固定于床身工作台上，横 梁(4)上安装轨道(16)，轨道(16)为齿条结构，行走小车(5)的齿轮与齿条啮合，激光头(6)、送丝组件(7)通过螺栓装配在行走小车(5)上，焊缝跟踪仪(8)通过L型支架(17)装配在激光头(6)上，芯轴(9)通过螺栓装配在刚性床身(1)上，移动式台车(10)位于芯轴(9)下方，铜压板(11)位于床身工作台里侧最靠下位置，与芯轴(9)构成焊接工件的夹持装置，芯轴(9) 顶部安装有铜衬条(12)。
移动式台车(10)工作面呈半弧形。
辅助垫片(13)通过支杆(14)安装于床身工作台(2)侧壁滑轨(15)上，辅助垫片(13)端部放置于芯轴上的铜衬条(12)槽口一侧。铜衬条(12)呈凹字形。辅助垫片(13)端部厚度等于芯轴上的铜衬条(12)凹字形槽口尺寸宽度的二分之一。
本发明技术效果：
本发明通过移动式台车(10)，将焊接工件辅助送进至刚性床身 (1)上芯轴(9)下方。辅助垫片(13)通过支杆(14)安装于床身工作台(2)侧壁滑轨(15)上，工件安装前提前预置于芯轴(9)上的铜衬条(12)凹字形槽口一侧，第一侧焊接工件安装时顶紧至预置好的辅助垫片(13)处，然后下压该侧铜板(11)，该侧焊接工件完成压紧固定后，辅助垫片(13)沿滑轨(15)上移，移出铜衬条(12) 槽口。第二侧工件安装时，与第一侧工件顶紧，然后下压该侧铜压板 (11)。焊接工件通过铜压板(11)与芯轴(9)上的铜衬条(12)实现夹持固定后，启动电源，激光头(6)开始出光，送丝组件(7)开始送丝，行走小车(5)通过齿轮齿条在横梁(4)上带动激光头(6) 与送丝组件(7)沿直线方向行进，激光头前方的焊缝跟踪仪(8)根据焊缝位置提供焊接过程中的实时定位。
本发明克服大型若刚度薄壁构件在转运、装配、夹持固定、焊接等制造环节中的难点，为制造出质量稳定的大型若刚度薄壁构件提供基础装置。
移动式台车工作面呈半弧形设计，与完成预弯的工件形状相匹配。该台车一方面可以克服若刚度薄壁构件由于预弯成型后不便人工手持转运的缺点，另一方面，若刚度薄壁构件在运送至工作台下后，可以起到辅助支撑工件的作用，避免工件因悬空而导致操作者在装配工件的同时还需兼顾工件自身重量的撑拖任务。该台车既降低了大型若刚度工件的转运及装配操作难度，又可有效避免人工手持转运及装配易对工件造成的磕碰损伤。
床身侧壁上的辅助垫片，厚度尺寸等于芯轴上铜衬条凹字形槽口尺寸的二分之一。在第一侧焊接工件装配前将其放置于凹型槽口的一侧，为第一侧工件的装配提供定位功能。第一侧焊接工件装配时，工件从铜压板与铜衬条间隙送进，与辅助垫片顶紧，该装置既能减少工件安装时手工定位操作的投入，还能最大程度保证工件焊接坡口位于两侧夹具的中心线位置，确保两侧工件夹持力度以及冷却效果相一致。
芯轴顶部装有铜制背衬条。铜压板通过向下运动将工件与背衬条压紧，工件压紧后，铜压板作向前运动，自动将工件向前推进，以消除工件装配间隙。铜压板采用铜制设计的目的在于向薄壁构件提供辅助散热降温功能，控制薄壁构件的热影响区和焊接变形。
工件完成装配并夹持固定后，启动电源，行走小车带动激光头、送丝组件及焊缝跟踪仪沿横梁行进，开始焊接。焊接过程中，由于行走小车的行进轨迹与焊接工件装配间隙无法做到完全重合，因此焊缝跟踪仪在该问题上可起到有效调整作用，防止激光光束与焊缝产生偏离。
经过工程验证，上述装置可以减少人力的投入，避免人因失误，规避由于人工操作易产生的装焊质量问题，目前该发明装置已投入产品制造过程，使用过程良好，收益效果显著，在降低操作难度的同时，有效保证了大型若刚度薄壁构件制造质量。
附图说明：
图1为大型弱刚度薄壁构件焊接装置示意图
图2位为本发明焊接装置中夹持系统左示图
图3位为本发明焊接装置移动式台车左示图
具体实施方式：
如图1所示为核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件激光焊接装置示意简图，刚性床身1上部为床身工作台2，横 梁4通过立柱3 固定于床身工作台上，横 梁4上安装轨道16，轨道16为齿条结构，行走小车5的齿轮与齿条啮合，在横梁4上实现行走。激光头6、送丝组件7通过螺栓装配在行走小车5上。焊缝跟踪仪8通过L型支架 17装配在激光头6上，焊缝跟踪仪8位置位于激光头6焊接行进方向的前侧，实现焊接过程中的实时定位功能。
如图3所示，移动式台车10位于芯轴9下方，移动式台车10工作面呈半弧形，用于承载转运完成弯型的大型弱刚度薄壁构件。
如图2所示为本发明焊接装置中夹持系统左示图，芯轴9通过螺栓装配在刚性床身1上，铜压板11位于床身工作台里侧最靠下位置，与芯轴9构成焊接工件的夹持装置，芯轴9顶部安装有铜衬条12。辅助垫片13通过支杆14固定于安装于床身工作台2侧壁滑轨15上，辅助垫片13端部提前预置于芯轴9上的铜衬条12槽口一侧。铜衬条 12呈凹字形。辅助垫片13端部厚度等于芯轴上的铜衬条12凹字形槽口尺寸宽度的二分之一。第一侧焊接工件装配时，工件从铜压板 11与铜衬条12间隙送进，顶紧至辅助垫片处，通过辅助垫片进行装配位置定位。
焊接工件通过铜压板11与芯轴9上的铜衬条12实现夹持固定后，启动电源，激光头6开始出光，送丝组件7开始送丝，行走小车 5通过齿轮齿条在横梁上带动激光头6与送丝组件7沿直线方向行进，激光头前方的焊缝跟踪仪8根据焊缝位置提供焊接过程中的实时定位功能。

Claims (2)

1.一种核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件焊接装置，其特征是：刚性床身（1）上部为床身工作台（2），横 梁（4）通过立柱（3）固定于床身工作台上，横 梁（4）上安装轨道（16），轨道（16）为齿条结构，行走小车（5）的齿轮与齿条啮合，激光头（6）、送丝组件（7）通过螺栓装配在行走小车（5）上，焊缝跟踪仪（8）通过L型支架（17）装配在激光头（6）上，芯轴（9）通过螺栓装配在刚性床身（1）上，移动式台车（10）位于芯轴（9）下方，铜压板（11）位于床身工作台里侧最靠下位置，与芯轴（9）构成焊接工件的夹持装置，芯轴（9）顶部安装有铜衬条（12），移动式台车（10）整个工作面成半弧形。
2.根据权利要求1所述一种核反应堆冷却剂泵大型弱刚度薄壁构件焊接装置，其特征是：辅助垫片（13）通过支杆（14）安装于床身工作台（2）侧壁滑轨（15）上，辅助垫片（13）端部放置于芯轴上的铜衬条（12）槽口一侧，铜衬条（12）呈凹字形，辅助垫片（13）端部厚度等于芯轴上的铜衬条（12）凹字形槽口尺寸宽度的二分之一。
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