CN115156716A - 利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，包括以下步骤：1)对钼端塞的端面及铌管的外表面进行预处理；2)将铌管穿过钼端塞上的预留孔；3)将铌环套接于铌管上，使铌环与钼端塞的端面相接触；4)调整激光束的入射方向与铌管轴向之间的夹角以及激光束的入射位置，再采用激光焊接的方式进行多道次焊接，完成利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接，该方法实现铌与钼的角焊缝焊接。

Description

利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法。

背景技术

钼的熔点高(2600℃)，热导率大(138W/(m·K))，高温强度高，非常适合制造小型核反应堆上用的超高温热管。一根钼热管包括：钼管，钼端塞和充液管，由于铌的熔点也高达3000℃，高温和室温塑性好，可进行冷加工，所以通常被用作热管的充液管。充液管是用来向热管中充装碱金属的，充装完毕后部分铌管要被夹扁，达到机械密封效果。钼热管的制造过程中需要将钼管/端塞，端塞/铌管之间进行焊接组装，即需要实现铌与钼角焊缝焊接，然而现有技术中并没有给出类似的公开。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，该方法实现铌与钼的角焊缝焊接。

为达到上述目的，本发明所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法包括以下步骤：

1)对钼端塞的端面及铌管的外表面进行预处理；

2)将铌管穿过钼端塞上的预留孔；

3)将铌环套接于铌管上，使铌环与钼端塞的端面相接触；

4)调整激光束的入射方向与铌管轴向之间的夹角以及激光束的入射位置，再采用激光焊接的方式进行多道次焊接，完成利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接。

步骤1)的具体操作过程为：打磨钼端塞的端面及铌管的外表面，再浸泡于丙酮中进行超声清洗，然后再将钼端塞及铌管的表面吹干。

超声清洗的时间大于等于10min。

铌管穿过钼端塞上预留孔的长度为10mm。

铌管与所述预留孔之间过盈配合。

铌环的内径与铌管的外径相同。

铌管的两端均套接有铌环。

步骤4)的具体操作为：

将铌管及钼端塞与水平面沿逆时针呈35°夹角摆放，激光束的入射方向与铌管轴向沿逆时针呈45°夹角，激光束的入射位置位于铌环的上表面，使得激光束的入射光斑位置全部位于铌环上表面，实现激光能量在铌环、钼端塞端面及铌管外表面的分配。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法在具体操作时，调整激光束的入射方向与铌管轴向之间的夹角以及激光束的入射位置，实现激光在铌管/钼端塞角焊缝位置处的能量分配，保证填充材料的充分熔化，降低铌管的焊穿机率，保证填充材料与铌管之间的良好熔合，降低钼端塞侧的热输入，抑制可能发生的过热、脆化问题，实现铌/钼角焊缝的高强度连接。

附图说明

图1a为超高温钼热管横截面的示意图；

图1b为铌管5端塞焊接接头的横截面示意图

图2a为铌管5的具体尺寸图；

图2b为钼端塞2的具体尺寸图；

图3为铌管5/钼端塞2角焊缝各个部件的装配位置示意图；

图4为铌管5/钼端塞2的角焊缝焊接示意图；

图5为激光束4的入射光路图；

图6为激光入射光路图的放大图；

图7为铌管5/钼端塞2角焊缝的实物图。

其中，1为铌环、2为钼端塞、3为氩气、4为激光束、5为铌管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法包括以下步骤：

1)打磨钼端塞2的端面及铌管5的外表面，再浸泡于丙酮中进行超声清洗，然后再将钼端塞2及铌管5的表面吹干，超声清洗的时间大于等于10min；

2)将铌管5穿过钼端塞2上的预留孔；

3)将铌环1套接于铌管5上，使铌环1与钼端塞2的端面相接触；

4)将铌管5及钼端塞2与水平面沿逆时针呈35°夹角摆放，激光束4的入射方向与铌管5轴向沿逆时针呈45°夹角，激光束4的入射位置位于铌环1的上表面，使得激光束4的入射光斑位置全部位于铌环1上表面，实现激光能量在铌环1、钼端塞2端面及铌管5外表面的分配。

铌管5穿过钼端塞2上预留孔的长度为10mm，铌管5与所述预留孔之间过盈配合，铌环1的内径与铌管5的外径相同。

铌管5的两端均套接有铌环1。

实施例一

选取外径为6毫米、壁厚0.8毫米的铌管5，如图2a所示，选取外径16毫米、通孔直径5.9毫米的钼端塞2，如图2b所示，具体的过程为：

1)打磨钼端塞2的端面及铌管5的外表面，再浸泡于丙酮中进行超声清洗，其中，清洗时间大于等于10分钟，然后吹干备用；

2)将铌管5的端部穿过钼端塞2的预留孔中，其中，伸出长度为10毫米；

3)在铌管5的两端套接铌环1，其中，铌环1的外径为8毫米，内径为6毫米，厚度为2毫米，铌环1的上下表面平整，其中，一个表面与钼端塞2的端面相接触，装配完成后的结构如图3所示；

4)将装配好的铌管5/钼端塞与水平面沿逆时针呈35°夹角摆放，调整激光束4的入射方向与铌管5轴向沿逆时针呈45°夹角，如图4所示；激光束4的入射位置位于铌环1的上表面，保证入射激光全部在铌环1上，如图5及图6所示，激光束4作用于铌环1后部分能量用于熔化铌环1与钼端塞2的端面，另外一部分能量发生反射，根据光的反射定律，反射激光会作用于铌管5的外表面，将有一部分激光能量用于加热铌管5，如图5及图6所示，在本实例中所选激光束4的入射角度可以使大部分能量用于熔化铌管5，极少部分能量用于熔化钼端塞2，避免角焊缝焊趾位置处裂纹的出现，能够获得成型良好的焊缝，如图7所示。

Claims (8)

1.一种利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对钼端塞(2)的端面及铌管(5)的外表面进行预处理；

2)将铌管(5)穿过钼端塞(2)上的预留孔；

3)将铌环(1)套接于铌管(5)上，使铌环(1)与钼端塞(2)的端面相接触；

4)调整激光束(4)的入射方向与铌管(5)轴向之间的夹角以及激光束(4)的入射位置，再采用激光焊接的方式进行多道次焊接，完成利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接。

2.根据权利要求1所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，其特征在于，步骤1)的具体操作过程为：打磨钼端塞(2)的端面及铌管(5)的外表面，再浸泡于丙酮中进行超声清洗，然后再将钼端塞(2)及铌管(5)的表面吹干。

3.根据权利要求2所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，其特征在于，超声清洗的时间大于等于10min。

4.根据权利要求1所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，其特征在于，铌管(5)穿过钼端塞(2)上预留孔的长度为10mm。

5.根据权利要求1所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，其特征在于，铌管(5)与所述预留孔之间过盈配合。

6.根据权利要求1所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，其特征在于，铌环(1)的内径与铌管(5)的外径相同。

7.根据权利要求1所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，其特征在于，铌管(5)的两端均套接有铌环(1)。

8.根据权利要求1所述的利用激光反射原理实现热管的铌/钼角焊缝焊接的方法，其特征在于，步骤4)的具体操作为：

将铌管(5)及钼端塞(2)与水平面沿逆时针呈35°夹角摆放，激光束(4)的入射方向与铌管(5)轴向沿逆时针呈45°夹角，激光束(4)的入射位置位于铌环(1)的上表面，使得激光束(4)的入射光斑位置全部位于铌环(1)上表面，实现激光能量在铌环(1)、钼端塞(2)端面及铌管(5)外表面的分配。

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