CS443390A3 - Process of welding metallic tubular jacket inside a metallic tube by employing a laser beam and apparatus for making same - Google Patents
Process of welding metallic tubular jacket inside a metallic tube by employing a laser beam and apparatus for making same Download PDFInfo
- Publication number
- CS443390A3 CS443390A3 CS904433A CS443390A CS443390A3 CS 443390 A3 CS443390 A3 CS 443390A3 CS 904433 A CS904433 A CS 904433A CS 443390 A CS443390 A CS 443390A CS 443390 A3 CS443390 A3 CS 443390A3
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- welding
- welding head
- tube
- axis
- focusing
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 134
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims 1
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 33
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000004021 metal welding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/10—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
- B23K26/103—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece
- B23K26/106—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece inside the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
- B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
- B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1435—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means
- B23K26/1436—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means for pressure control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/28—Seam welding of curved planar seams
- B23K26/282—Seam welding of curved planar seams of tube sections
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
Vynález se týká zařízení pro svařování dvou kovových součástí svazkemlaserových paprsků, sestávajícího z optického vlákna pro přenos svazkulaserových svařovacích paprsků a ze svařovací hlavy obsahující zaostřovacíprostředky svazku laserových paprsků vyzařujících z optického vlákna·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a device for welding two metal beam beam beams consisting of an optical fiber for beam beam welding beams and a welding head comprising a beam of laser beams emanating from an optical fiber.
Vynález se též týká způsobu svařování trubkového kovového pláště svazkemlaserových paprsků uvnitř kovové trubky s malým vnitřním průměrem, napříkladv rozmezí od 1O do 50 mm·The invention also relates to a method for welding a tubular metal sheath of a beam-like beam inside a small inner diameter metal tube, for example from 10 to 50 mm ·
Zařízení podle vynálezu se využívá zvláště, i když nikoliv výlučně, přiopravách ucházejících trubek tepelného výměníku typu s trubkovou deskou,přičemž k výměně tepla dochází mezi primárním chladičem reaktoru, napříkladjaderného reaktoru s tlakovou vodou nebo REP a vodu v tekuté fázi a parouvytvářející sekundární chladič·The device according to the invention is used in particular, though not exclusively, for the repair of passable tubes of a tubular plate heat exchanger, wherein the heat exchange takes place between the primary reactor cooler, for example a pressurized water reactor or REP and liquid phase water and a steam generating secondary cooler.
Jde o to, aby se při opravě ucházejících trubek výměníku zabránilojakémukoli znečištění sekundárního obvodu, který musí zftstat bezpodmínečněv nečinnosti, primárním obvodem zaplněným popřípadě radioaktivními prvky·The point is that when repairing the exchanger tubes, any contamination of the secondary circuit, which must be unconditional, is prevented by the primary circuit filled with radioactive elements.
Oprava ucházející trubky výměníku, jakkoli poškozené nebo prasklé v ro-vině jejích připevnovacích bodů k trubkové desce, je obtížná· Vnitřní průměrtrubky výměníku u trubkové desky napojené nachladicí obvod jaderného reaktoruje ve skutečnosti řádu 20 mm·Repairing a passable heat exchanger tube, however damaged or cracked at the root of its attachment points to the tubular plate, is difficult · The internal diameter of the heat exchanger tube at the tubular plate connected to the nuclear reactor cooling circuit is actually of the order of 20 mm ·
Nedostatky známých svařovacích zařízení spočívají v tom, že zaujímajímnoho místa a/nebo spotřebují množství energie a jsou proto příčinouzávažných deformací v úrovni trubkové desky a trubky opatřené opravnýmpláštěm· Úkolem vynálezu je vyvinout zařízení a způsob pro svařování pláštěuvnitř trubky s malým průměrem, odpovídající lépe požadavkům praxe než dosavadní svařovací zařízení a způsoby, a to, po^ ud jde o svařovacízařízení, aby vyžadovalo málo místa, bylo velmi pevné a umožňovalo prová-dění kvalitních svarů a pokud jde o způsob provádění, aby bylo dosaženomenší spotřeby energie než zná mými způsoby.The drawbacks of the known welding devices are that they occupy and / or consume a lot of energy and therefore cause serious deformations at the level of the tubular plate and the tube provided with the repair casing. than the existing welding equipment and methods, in terms of welding equipment in order to require little space, was very strong and made possible to carry out high quality welds and, in terms of execution, to achieve energy consumption than in known ways.
Svařovací zařízení dvou kovových součá stí svazkem laserových paprskůsestá vá z optického vlákna pro přenos svazku paprsků a ze svařovací hlavyobsahující axiá lně protáhlé těleso, rovnoběžné se směrem osy svazk u la-serových paprsků vyzařujících z optického vlá kna. Svařovací hlava obsahujezaostřovací prostředky svazku paprsků vyzařujícího z optického vlá kna,odchylovací prostředky svazkui paprsk ů vystupujícího ze zaostřovacích prostředkůa zaměřeného na soucá sti určené k svaření, a odchylovací prostředky svazkupaprsků .obsahující rovné- zrcadlo pro odrážení svazku paprsků na součá stiurčené k svaření.A two-metal welding machine with a beam of laser beams of an optical fiber for beam transmission and a welding head containing an axially elongated body parallel to the beam axis of the laser beam radiating from the optical fiber. The welding head comprises a beam beam emitting means emanating from the optical fiber, a beam beam deflecting means exiting the focusing means directed at the welded portion, and a beam deflecting means comprising a straight mirror for reflecting the beam of beams to be welded.
Podstata vyná lezu spočívá v tom, že svařovací hlava obsahuje vnitřníz výstupní pásmo, .oddělující odrazové zrcadlo a bod zaostření svarzku paprsků, -? :odrazové/zrcadlo svazku paprsků-umístěné, vzhledem k .bodu. (zaostření zcelave vzdálenosti přibližně stejné nebo větší než je vzdálenost oddělující osusvařovací hlavy od bodu zaostření, a plynové proplachovací ustrojí výstupníhopásma, uspořádané pro odstranění kovových par vystupujících z taveniny kovůpři svařování z oblasti odchylo vacích prostředků. V jiném provedení sestává zařízení pro svařování trubkového kovovéhopláště svazkem laserových paprsků uvnitř kovové trubky z optického vláknapro přenos svazku paprsků a ze svařovací hlavy obsahující válcové tělesorovnoběžné se směrem osy svazku laserových paprsků vyzařujících z optické-ho vlákna. Svařovací hlava je ve funkčním spojení s vnitřkem trubky a obsa-huje prostředky pro zaostření svazku paprsků vyzařujícího z optického vlákna a odchylovací prostředky svazku paprsku vystupujícího ze zaostřovacíchprostředků, zaměřeného na část pláště určeného ke svaření» Odchylovacíprostředky svazku paprsků obsahují rovné zrcadlo pro odrážení svazku paprskůk části pláště určeného k svaření» ·-— .......The essence of the invention is that the welding head comprises an inner outlet zone separating the reflecting mirror and the focusing point of the beam, -? : reflector / mirror beam-positioned, relative to point. (focusing at a distance of approximately equal to or greater than the distance separating the set-off heads from the point of focus, and the gas-flushing device of the output section arranged to remove metal vapors exiting the melt from the metal during welding from the deflection means. the laser beams within the optical fiber metal tube and for beam transmission and the welding head comprising a cylindrical body parallel to the axis of the beam of laser beams emanating from the optical fiber The welding head is operatively connected to the interior of the tube and includes means for focusing the beam of radiating radiation fiber optics and beam beam deflecting means exiting the focusing means, directed to a part of the casing to be welded » the beam bundles include a straight mirror to reflect the beam of a portion of the shell to be welded.
Podstata vynálezu zařízení v tomto provedení spočívá v tom, že svařovacíhlava obsahuje výstupní pásmo, oddělující odrazové zrcadlo a bod zaostřenísvazku paprsků, jehož horní příčný průřez je větší nebo se rovná poloviněvnitřního příčného řezu válcového tělesa a proplachovací ustrojí výstupníhopásma promývacím plynem, uspořádané pro odstranění kovových par, vystupu-jících z taňeniny kovů při svařování z oblasti odchylovacích prostředků· U obou provedení svařovacích zařízení je nejmenší vzdálenost oddělujícíodchylovací prostředky od bodu zaostření menší než 30 mm»The present invention is based on the fact that the welding head comprises an exit zone separating the reflecting mirror and the focusing point of the beam, the upper cross-section of which is greater than or equal to the half-internal cross-section of the cylindrical body and the flushing device of the outlet gas of the scrubbing gas arranged to remove metal vapors , emerging from the metal melt during welding from the region of the deflection means · In both embodiments of the welding device, the smallest distance separating the deflection means from the focusing point is less than 30 mm »
Konec optického vlákna, z něhož vyzařuje svazek laserových paprsků,je připevněn v ose svařovací hlavy a zaostřovací prostředky svazku paprsků..obsahují odchylovací optické prostředky svazku paprsků vzhledem k osesvařovací hlavy pro vedení svazku paprsků na odrazové zrcadlo· U druhého provedení svařovacího zařízení obsahují zaostřovací prostředkysvazku paprsků, umístěné postupně na optické dráze svazku paprsků vyzařují-cích z optického vlákna meniskus, ploskovypouklou čočku a optické prostředkypro odchýlení paprsků, přičemž optické odchylovací prostředky jsou tvořenyčástí sférické plosko vypuklé čočky, jejím válcovým profilová nín) , přičemž 'Λ oda druhé sférické ploskovypuklé čočky je rovnoběžná s osou první sféricképloskovypuklé Čočky»The end of the optical fiber, from which the beam of beams radiates, is fixed in the axis of the welding head and the beam beam focusing means comprise deflecting optical beam means with respect to the beam head for guiding the beam to the reflecting mirror. beams located successively on the optical path of the optical fiber beam of meniscus, the flattened lens and the optical beam deflection means, the optical deflecting means being a part of a spherical flat convex lens, a cylindrical profiled lens thereof, wherein the Λ oda of the second spherical flattened lens is parallel to the axis of the first spherical waxy lens »
PlynOvé proplachovací ustrojí obsahují odchylovače tvořené stěnamiuspořádanými symetricky vzhledem k rovině procházející osou svařovací 4 hlavy a uspořádané pro zvýšení rychlosti plynu ve výstupním pásmu a dyna-mického tlaku působícího na svařovací pásmo·The gas flushing apparatus comprises deflectors formed by a wall-like arrangement symmetrically with respect to a plane passing through the axis of the welding head 4 and arranged to increase the gas velocity in the exit zone and the dynamic pressure applied to the welding zone.
Svařovací zařízení v obou provedeních dále obsahuje ovládací a kontrolníprostředky svařování laserovými paprsky vyzařovaných v postupných impulsechvyzařování od 1O do 5Ó milisekund· Používaným zdrojem svazku laserovýchpaprsků je kompaktní zdroj laserových paprsků typu laser YAG® Promývacíplyn je neutrální·In addition, the welding apparatus in both embodiments includes laser beam control and control means emitted in sequential pulse radiation from 10 to 50 milliseconds. • The laser beam source used is a compact YAG® laser beam source.
Svařovací hlava je opatřena prostředky pro automatické otáčení kolemjejí osy a prostředky pro automatické posouvání svařovací hlavy podél jejíosy» uspořádané pro podélné posouvání svařovací hlavy vzhldem k součástemurčeným s svaření®The welding head is provided with means for automatically rotating the axis around it and means for automatically moving the welding head along its axis arranged for longitudinally displacing the welding head relative to the welded components.
Plynové proplachovací ustrojí obsahuje obtoky» tvořené zčásti kruhovými hrdly vyhloubenými ve vnitřním povrchu válcového tělesa okolo zaostřovacích ♦ prostředků svazku paprsků®The gas flushing device comprises bypasses formed in part by circular orifices recessed in the inner surface of the cylindrical body about the beam-focusing means.
Způsob svařování trubkového kovového pláště uvnitř kovové trubkys vnitřním průměrem menším než 50 mm spočívá v tom» že se plást určenýk při vaření zasune do trubky» do níž se zasune svařovací hlava podlouhléhotvaru až do stanovené polohy vzhledem k plášti určenému k svaření» do systémuoptického vlákna spojeného se svařovací hlavou se vysílá svazek laserovýchpaprsků» zaostřený na část pláště určenou k svaření pomocí odchylovacíchprostředků připevněných k svařovací hlavě» Čímž se plášt při važuje k trubceroztavením kovu» a svařovací hlava se otáčí kolem své osy a provádí kruhovýsouvislý nebo přerušovaný svar pláště k vnitřní stěně trubky·The method of welding a tubular metal casing inside a metal tube with an inside diameter of less than 50 mm consists in inserting the casing to be inserted into the tube into which the welding head of the elongate rod is inserted up to a predetermined position with respect to the casing to be welded into the systemic fiber coupled with a welding head, a beam of laser beams »focused on a part of the housing to be welded by means of deflection means attached to the welding head is transmitted» whereby the jacket is weighted to the metal tubes and the welding head rotates about its axis and performs a circular or intermittent weld of the shell to the inner tube wall ·
Podstata vynálezu způsobu spočívá v tom» že se svazek laserovýchpaprsků vysílá v impulsech® Současně s vysíláním svazku laserovýchpaprsků se svařovaná oblast proplachuje proplachovacím plynem, vstřikovaným 5 dovnitř svařovací hlavy a vedeným mezi odchylovacími prostředky a svařo-vanou oblastí· Kovové páry,, vzniklé roztavením kovu, se odvádějí mimooblast odchylovacích prostředků a současně se nasá vá do prázdného vnitřku . . trubky _a odvádí konoem trubky protilehlým vzhledem ke konci trubky, jímžvstupuje svařovací hlava, neutrální proplachovací plyn, vstřikovaný dovnitřsvařovací hlavy·SUMMARY OF THE INVENTION The laser beam beam is emitted in pulses. At the same time as the beam of laser beams is transmitted, the welded region is flushed with flushing gas injected 5 inside the welding head and guided between the deflecting means and the weld zone. , are removed outside the deflection means and simultaneously drawn into the empty interior. . the tubes and the conduit opposite the end of the tube, through which the welding head, enters the neutral purge gas, injected into the welding head.
Vynález odstraňuje zmíněné nevýhody a poskytuje další výhody spočívajícív tom, že se používá k promývání neutrálního plynu, s výhodou argonu·The invention overcomes the aforementioned drawbacks and provides further advantages of being used to wash neutral gas, preferably argon.
Nejmenší vzdálenost, oddělující odchylovací prostředky od bodu zaostřeníje malá, řádu 30 mm, s výhodou v rozmezí 5 až 1O mm· Konec optickéhovlákna, z něhož vyzařuje svazek laserových paprsků, je připevněn v ose sva-řovací hlavy a zostřovací prostředky svazku paprsků obsahují optické prostředkyodchylující svazek paprsků od . . osy svařovací hlavy a zaměřují jej naodrazové zrcadlo·The smallest distance separating the deflection means from the focusing point is small, of the order of 30 mm, preferably in the range of 5 to 10 mm. The end of the optical fiber from which the laser beam emanates is fixed in the axis of the welding head and the beam beam sharpening means comprise optical means deflecting beam of rays from. . the axis of the welding head and focus it on the reflective mirror ·
Vynález bude blíže objasněn v následujícím popisu konkrétních provedení, J na něž však není vynález omezenoThe invention will be explained in more detail in the following description of specific embodiments, but the invention is not limited thereto
Na připojených výkresech znázorňují obr· 1 schéma principu svařovacíhozařízení k provádění způsobu podle vynálezu použitého při opravě trubkyvýměníku teplaj obr# 2 schéma aciálního řezu svařovací hlavy podle obr· 1ze zvětšeném měřítku} obro 3 schéma principu části optického systému zařízenípodle obr, 1; obr· 4a, 4b variantu provedení v pohledu zepředu a v řezučočky tvořící prostředky, odchylující svazek příslušející zaostřovacímprostředkům zařízení podle vynálezu} obr· 5 schematický pohled s částečnýmřezem znázornujcún část svařovací hlavy zařízení podle vynálezu s bočnímideflektory} obr· 6 schematický řez v rovině VI — VI v pohledu shora na obr· 5}obr· 7 částečný svislý řez v rovině VII—VII na obr· 2} obr· 8 částečný Μ 6 Μ schematický axiální řez ve zvětšeném měřítku koncem svařovací hlavy u jinéhoprovedení vynálezu; obr· 9 schematický perspektivní pohled na svařovacíhlavy a pláště v trubce použitelné u vynálezu; obr· 1O pohled v řezu na jiné * φ . provedení upevňovacích prostředků a obtoku čoček svařovací hlavy podleobr· 2; obr·. 11 pohled v řezu XI - XI na obr· 10.1 shows a diagram of the principle of the welding apparatus for carrying out the method according to the invention used in the repair of the tube of the heat exchanger, FIG. 2 shows a schematic diagram of the principle of the part of the optical system of the device according to FIG. FIGS. 4a, 4b show a front and sectional view of a beam deflecting means belonging to the focusing means of the device according to the invention; FIG. 5 is a schematic sectional view showing a portion of the welding head of the apparatus according to the invention with the side reflectors; FIG. 7 shows a partial vertical section in a plane VII-VII in FIG. 2; FIG. 8 is a partial schematic axial sectional view of an enlarged end of the welding head in another embodiment of the invention; FIG. FIG. 9 is a schematic perspective view of the welding heads and housings in the tube usable in the invention; Fig. 1O is a cross-sectional view of another * φ. an embodiment of the fastening means and the bypass of the welding head lenses according to FIG. obr ·. 11 is a cross-sectional view of the XI-XI of FIG.
Tepelný výměník, znázorněný schematicky na obro 1 je běžného typuužívaného u vodních tlakových reaktorů· Sestává z pláště J. obsahujícíhosvazek trubek tvaru U2, jejichž koncové části 3 procházejí trubkovou deskou 4·Průměr trubky 2 na obr· 1 je zakreslen v poměru k plášti lak trubkové desce 4ve zvětšeném měřítku· Zrubková deska 4_ vrymezuje přepážkou 5 nádrž S-na studenou vodu a nádrž “r na iepiou vodu·“ Nádrž ó jeopatřena přiváděcím * ' *potrubím a nádrž 7odváděcímpotrubím primárního chladivá reaktoru (nejsouznázorněny)· Část hlavního obvodu ve výměníku je izolována a vyprazdňovánaa známým způsobem čištěna· část jS výměníku ležící mezi trubkami 2 a pláštěm 1_ je naplněna připrovozu sekundárním Chladivém reaktoru a patří proto k sekundárnímu obvodu·The heat exchanger shown schematically in Figure 1 is a common type used for water pressure reactors. It consists of a shell J. comprising a bundle of U2 tubes whose end portions 3 extend through the tubular plate 4. The diameter of the tube 2 in FIG. The plate 4 is cut through the partition 5 by a cold water tank S-tank and the water tank is provided with a supply pipe and a tank 7 of the primary reactor coolant (not shown). the insulated and emptied part of the exchanger lying between the tubes 2 and the casing 7 in a known manner is filled with the secondary coolant reactor and therefore belongs to the secondary circuit.
Zařízení podle podrobněji popsaného provedení vynálezu sestává ze sva-řovací hlavy ^například válcový ležící v prodloužení osy a připojené na jednomze svých konců k optickému vláknu IQ pro přenos svazku laserových paprsků·Optické vlákno IQ je pravidla monovlákno z křemene o průměru 500a 1500 Jjun» Je však možno použít i jiných typů svazků tvořených několikavlákny (vícevláknové svazky)· Vlákno, případně svazek vlálen, jsou druhýmkoncem spojeny se zdrojem 12 souvislého záření vysílaného laserem známéhotypu·The device according to a more detailed embodiment of the invention consists of a welding head, for example cylindrical, lying in an extension of the axis and connected to one of its ends to an optical fiber IQ for transferring the beam of laser beams. Optical fiber IQ is a mono-fiber of 500a 1500 Jjun. however, other types of multi-fiber bundles (multi-fiber bundles) can also be used. · The fiber, or bundle, is connected to the source 12 of continuous radiation emitted by the laser of the second type.
Zpravidla je laser pevný, známého typu pod názvem YAG (délka vlny řádumikronu) obsahující ionty ND. 7Typically, the laser is a solid, known type YAG (length of orderumicron wave) containing ND ions. 7
Hustota záření spuštěného laserového zdroje v zařízení podle vynálezu 2 2je v rozmezí od 0,1 do 5 MW na cm , s výhodou řádu 0,3 MW/cm ·The radiation density of the triggered laser source in the device according to the invention is in the range of 0.1 to 5 MW per cm, preferably of the order of 0.3 MW / cm.
Svařovací hlava 9 je spojena hadicí 13 s proplachotacím ustrojím 14- proplachovacího plynu, například ar gonu, obsahujícím nádrž-tlakového argonu a prostředky pro regulaci plynových dávek vstřikovaných do svařovací hlavy 9hadicí 13·The welding head 9 is connected by a flushing gas 13 to a flushing gas flushing device 14, for example an arcon containing a pressurized argon tank and means for regulating the gas doses injected into the welding head 9
Svařovací zařízení obsahuje prostředky pro automatické otáčení svařo-vací hlavy 9 kolem její osy a prostředky pra podélný automatický posuv svařo-vací hlavy 9 podél její osy·The welding apparatus comprises means for automatically rotating the welding head 9 about its axis and means for longitudinal automatic movement of the welding head 9 along its axis.
Rotační prostředky (nejsou znázorněny) jsou umístěny vně svařovacíhlavy 9· Jsou uspořádány na povrchu trubky 2 určené k opravě a jsou tvořenyznámým způsobem, například dvěma pastorky, z nichž jeden je připevněn ksvařovací hlavě 9, druhýk podpěře 15 » přičemž jsou ve vzájemném záběrupodle dvou rovnoběžných os a jsou poháněny krokovým motorem podle číselné-ho řízení, například připevněného k uvedené podpěře 15· Prostředky pro•podélný posun, které nejsou rovněž znázorněny, jsou známého typu a obsahujínekonečný závit pevně spojený se svařovací hlavou 9 spolupracující s maticípřipevněnou k podpěře 15 a poháněný krokovým motorem· Podpěra 15 je tvořenanapříklad přístroje, jehož se běžně užívá při kontrole a údržbě jadernéhoreaktoru a k němuž jsou svařovací hlava 9 a její rotační a posuvný prostředeksnadno přizpůsobitelné· Přístroj je výhodně typu nazývaného často ”pavoukM·Možné konstrukce těchto přístrojů jsou popsány například v patentovýchspisech US - A - 4 018 345 a FR A- 2 309 314·The rotating means (not shown) are located outside the welding head 9. They are arranged on the surface of the tube 2 to be repaired and are formed in a known manner, for example by two pinions, one of which is fixed to the welding head 9, the other to the support 15, while the two parallel to each other. the longitudinal displacement means, which are not also shown, are of the known type and comprise an end thread fixedly connected to the welding head 9 cooperating with the nut fixed to the support 15 and driven by stepper motor · The support 15 is formed, for example, of a device commonly used in the inspection and maintenance of a nuclear reactor and to which the welding head 9 and its rotary and sliding means are easily adaptable. SpiderM · Possible designs of these devices are described, for example, in US - A - 4 018 345 and FR A - 2 309 314 ·
Vakuační prostředek 16 vnitřku trubky 2 obsahuje hlavici 17., která se při-pevňuje těsně na opačném konci 3_ trubky 2 , do něhož je usazena svařovacíhlava 9· X'hlavici 17 je připojen hadicí 18 vakuační prostředek 16, napříkladvývěva· - 8 -The inner tube vacuum means 16 comprises a head 17, which is tightly attached to the opposite end 3 of the tube 2, into which the welding head 9 is seated.
Rotační a posuvný prostředek svařovací 9 , zdroj 12 laserových paprsků, proplachovací ustrojí 14 a vakuační prostředek 16 jsou ovládányovládacími a kontrolními prostředky 17a ♦ Prostředky 17a obsahují napříkladprogramovatelný aftcmat a umožňují funkci zařízení, jak bude dále popsáno· €The rotating and sliding means 9, the laser source 12, the flushing device 14 and the vacuum means 16 are controlled by the control and monitoring means 17a. The means 17a includes, for example, a programmable aftcma and enable the device to function as described below.
Obr· 2 je axiální řez svařovací hlavou 9 zařízení podle vynálezu·Fig. 2 is an axial section of the welding head 9 of the device according to the invention;
Svařovací hlava 9 se skládá z kovového válcového pláště 20, napříkladz nerezavějící oceli s podélnou osou 21 · Vnější průměr pláště 2Oje napříkladřádu 19 mm· Vzhledem k tomu je kovový válcový plášt^20, vhodný k spoluprácis vnitřkem trubky 2 výměníku,jehož vnitřní průměr je řádu 20 mm, cožumožňuje samostředění svařovací hlavy 9 v trubce 2· Je možno použít speci-fických samo středících prostředků známého typu, nebo prostředků, kterébudou.dále popsány v souvislosti s .provedeními znázorněnými na obr· 8, 9·The welding head 9 consists of a metal cylindrical casing 20, for example of stainless steel with a longitudinal axis 21 · The outer diameter of the casing 2 is, for example, 19 mm of order · Accordingly, the metal cylindrical casing 20 is suitable for co-operation with the interior of the exchanger tube 2 whose internal diameter is of the order 20 mm, which allows self-centering of the welding head 9 in the tube 2. Specific self-centering means of the known type or means further described in connection with the embodiments shown in Figs.
Kovový válcový plášt 20 je na jednom svém konci 22 otevřený a na druhém konci 23je opatřen kovovou zátkou 24, proraženou místy přívodními průchody 25proplachovacího plynu, jehož dráha je znázorněna na obr· 2 uvnitř svařovacíhlavy 9 šipkami 26» Přívodní průchody 25 jsou umístěny symetricky podle osy 21 a jejich početje například šest nebo osm· Svařovací hlava 9 je spojena s optickým vláknem IQpro převod svazku 27 laserových paprsků koncem 28 optického vlákna IQpřipevněným k zátce 24 v ose 21 svařovací hlavy _9 ·The metal cylindrical casing 20 is at one end 22 thereof and at the other end 23 is provided with a metal plug 24 punctured through the passages 25 of the purging gas whose path is shown in FIG. 2 inside the welding head 9 by arrows 26 " 21 and their number is, for example, six or eight. The welding head 9 is connected to the optical fiber 10 for converting the laser beam 27 by the end 28 of the optical fiber 10 attached to the plug 24 in the axis 21 of the welding head.
Jak je znázorněno na obr. 2, 3 obsahuje svařovací hlava 9 zaostřovacíprostředky 29 svazku 27, tvořené například sférickým meniskem 30, sférickouplosko vypuklou čočkou 31 a optickými odchylovacími prostředky 32 svazku 27paprsků, tvořenými ploskovyptklou poločočkou vystupující z odříznutého válco— *vého okraje ploskovypuklé čočky s velkým průměrem, vyznačeným na obr· 3čárkovaně. - 9 - tyAs shown in FIGS. 2, 3, the welding head 9 comprises focusing means 29 of the bundle 27, formed, for example, by a spherical meniscus 30, a spherical embossed lens 31, and optical beam deflecting means 32 of a beam-shaped semicircle extending from the cut-off cylindrical edge of the plane-shaped lens with the large diameter indicated in FIG. - 9 - you
Obr· 4a a 4b znázorňují přesněji provedení odchylovacích prostředků32» tvořených čočkou 35 s osou 35 *» vystupující z válcové karotáže neboz vývrtu sférické ploskovypuklé čočky 36 s osou 36 *', přičemž osa 35 Γje rovnoběžná s osou 36 * čočky 36»Figures 4a and 4b show more precisely the embodiment of the deflection means 32 ' formed by the lens 35 with the axis 35 ' extending from the cylindrical log, or the bore of the spherical plane lens 36 with the axis 36 ', the axis 35 ' being parallel to the axis 36 '
Odchylovací prostředek 37 (viz obr. 2) je tvořen plochým zrcadlem 37 *umístěným v rovině kolmé k svazku paprsků a skloněné o úhel 20 až 60°vůči ose 21»The deflection means 37 (see FIG. 2) is formed by a flat mirror 37 ' located in a plane perpendicular to the beam and inclined by an angle of 20 to 60 '
Zrcadlo 37 * odchyluje svazek 38 paprsků a zaostřuje odchýlený svazek 40paprsků na bod 39 zaostření, ležící na součástech určených k svaření, tvo-řených v popisovaném příkladu trubkou 2 výměníku a válcovým pouzdrem 41,které je v těsném dotyku s vnitřní stěnou trubky 2, do níž bylo dříve vloženoa k níž bylo připevněno napřáklad zaválcováním, rozepřením nebo hydraulickýmdrážkováním. Uhly odchýlení svazku laserových paprsků 40 mezi dopadajícímia odpovídajícími odraženými uhly jsou v rozmezí 80 až 10 O°. Jsou určenyvelikostí sklonu zrcadla 37 vůči ose 21 a vzdáleností mezi zrcadlem 37 *a bodem 39 zaostření· , Odchýlený svazek 40 paprsků tvoří kužel, jehož vrcholem je bod 39zaostření· nOdchylovací prostředky 32 a zrcadlo 37 *jsou například uspořádánytak, aby osa kuželu svazku 40 paprsků svírala s tečnou rovinou součástíurčených k svařování úhel dopadu v rozmezí mezi 30 a 0° (normální dopad),což příznivě ovlivňuje dobrý průnik svaru· Podle vynálezu má svařovací hlava 9výstupní pásmo 42 oddělující zrcadlo 37 * od zaostřovacího bodu 39 svazkupaprsků·The mirror 37 * deflects the beam 38 and focuses the deflected beam 40 at the focusing point 39 lying on the parts to be welded in the example exchanger tube 2 and the cylindrical housing 41 which is in close contact with the inner tube wall 2 to which has been previously inserted, to which it has been fixed, for example, by a roll, expansion or hydraulic grooving. The angles of deflection of the laser beam 40 between incident corresponding reflected angles are in the range of 80 to 10 °. The inclination of the mirror 37 relative to the axis 21 and the distance between the mirror 37 * and the focus point 39 are determined. The deflected beam 40 forms a cone whose point is the point 39 of the focus. The deflection means 32 and the mirror 37 are, for example, arranged so that the axis of the beam of the beam 40 with the tangent plane intended to be welded, the angle of incidence ranging between 30 and 0 ° (normal impact), which favorably influences good penetration of the weld. According to the invention, the welding head 9 has an exit zone 42 separating the mirror 37 * from the focusing point 39 of the beams.
Toto výstupní pásmo 42 ležící uvnitř nebo, což se pokládá za ekviva-lentní, zčásti uvnitř svařovací hlavy_9, představuje vzhledem k tomu, že seplást 20 uzavírá více nebo méně nad zrcadlem 37 , nominální průchod plynu ίο vypouštěného proplachovacím ustrojím 14· -Tento minimální průřez je zpra-vidla větší než polovina nebo se rovná polovině vnitřního průřezu válce 20 ,což je proto» že odraz svazku 27 paprsků je zcela umístěn vzhledem k bodu 39zaostření ve vzdálenosti rovnající se nebo převyšující vzdálenost d^ oddělujícíosu 21 svařovací hlavy _9 od bodu 39 zaostření· Vzdálenost d roviny , rovno-běžné s osou 21 a dosahující k horní zarážce zrcadla 37 * nebo obecněji vy-jádřeno, obsahující bod odchylovacích prostředků 37, ležící nejblíže bodu 39zaostření je stejná nebo je větší než d^oThis inward or outwardly disposed outlet zone 42, in part within the welding head 9, represents a nominal gas passage through the flushing device 14 due to the closure 20 closes more or less above the mirror 37. is generally greater than or equal to half the inner cross section of the cylinder 20, which is because the reflection of the beam 27 is completely positioned relative to the point 39 of the focus at a distance equal to or greater than the distance d1 of the welding head 21 from the focus point 39 The distance d of the plane parallel to the axis 21 and reaching the upper stop of the mirror 37 * or more generally dotted, including the point of the deflection means 37 lying closest to the point 39, is equal to or greater than d 0 0.
Ve svařovacím zařízení podle vynálezu je u popisovaného provedení vzdá-lenost d řádu 1O mm* o ....... . Pro umožnění přístupu plynu vstřikovaného do svařovací hlavv 9 přívodními průchody 25» umístěnými na opačné straně vzhledem k výstupnímu pásmu 42,ležícímu v blízkosti jednoho konce svařovací hlavy 9 obsahují proplachovacíustrojí14 obtoky 43 plynu okolo zaostřovacích prostředků 29 · Tyto obtokovéprostředky jsou tvořeny například zčásti kruhovými hrdly vyhloubenými vevnitřním povrchu válcového plá ště 20 svařovací hlavy 9»In the welding apparatus according to the invention, in the embodiment described, the distance d is of the order of 10 mm * 0 ........ To allow the gas injected into the welding head 9 to be accessed by feed passages 25 ' located opposite to the exit zone 42 located near one end of the welding head 9, the flushing devices 14 comprise gas bypasses 43 around the focusing means 29. in the inner surface of the cylinder head 20 of the welding head 9 »
Zařízení podle vynálezu je opatřeno druhým válcovým pláštěm 44 pro upevnění zaostřovacích prostředků 29 a odchylovacích prostředků 37· Druhý« válcový plášt*44 umožňuje průchod proplachovacího plynu a je v dotykus prvním pláštěm 20, v němž se může otáčet s malým třením· Otvory 45 ve vál-covém plášti 44 v místě obtoku 43 tvoří druhou část obtokových prostředků·The device according to the invention is provided with a second cylindrical housing 44 for securing the focusing means 29 and the deflecting means 37 · The second cylindrical housing 44 permits the passage of the purge gas and is in contact with the first housing 20 in which it can rotate with little friction. the housing 44 at the point of bypass 43 forms the second part of the bypass means ·
Plyn sleduje dráhu vyznačenou na ofcr. 2 šipkami 26 ·Gas follows the path marked on ofcr. 2 Arrows 26 ·
Jsou možná ještě další provedení těchto připevnovacíeh prostředků a obtoků 43 čoček 30, 31, 32· Například, jak je znázorněno na obr. 1O, 11,čočka 60 je připevněna ve válcovém tělese 61, které je v dotyku s vnitřkemválcového pláště 20, v němž je upevněna· -114'- ------- válcové těleso 61 i, jehož vnější průměr je například řádu 16 mm, se skládá z první části 62 s prvním vnitřním průměrem a z druhé části 63s druhým vnitřním průměrem, který je větší než první vnitřní průměr a tvoříprstencové osazení 64, na něž dosedá a k němuž je připevněna čočka 60 ·Still further embodiments of these attachment means and bypasses 43 of the lenses 30, 31, 32 are possible. For example, as shown in Fig. 10, 11, the lens 60 is mounted in a cylindrical body 61 which is in contact with the inner cylinder housing 20 in which a cylindrical body 61 i is mounted, the outer diameter of which is, for example, of the order of 16 mm, consisting of a first portion 62 with a first inner diameter and a second portion 63 with a second inner diameter greater than the first inner diameter and forming an annular shoulder 64 on which the lens 60 abuts;
Dva válcové otvory 65 o průměru například 8 mm jsou napříč, podél a kolmok ose válcového tělesa 61 a tvoří obtokové prostředky plynů 66, jak je zná—Two cylindrical holes 65 of, for example, 8 mm in diameter are transverse, along and perpendicular to the axis of the cylindrical body 61 and form bypass means 66 as known.
V zorněno na obr® 1O. Takovéto uspořádání umožňuje široký průchod plynukolem čočky 60, což se příznivě projevuje chlazením plynu a Snížením jeho , ztrát·See Fig. 10. Such an arrangement permits a wide passage through the lens of the lens 60, which is advantageously manifested by the cooling of the gas and the reduction of its loss.
Proplachovací ustrojí 14 svařovací hlavy 9 obsahuje ještě deflektory 46tvořené rovnými stěnami umístěnými symetricky vzhledem k rovině procházejícíosou 21 svařovací hlavy 9 a vzájemně připevněnými podélnou zarážkou 47(obr. 7), tvořící úhelník ve tvaru písmena V, jehož vnitřní plochy jsou v dotykuse svazkem 38 paprsků (obr· 2). vycházejících od zaostřovacích prostředkůčoček 30, 31, 32 · Zarážka 46 (obr· 7) je opatřena otvorem 47 propouštějícímsvazek laserových paprsků k součástem určeným k svařování·The welding head flushing device 14 further comprises deflectors 46 formed by straight walls positioned symmetrically with respect to the plane passing 21 of the welding head 9 and fixed to each other by a longitudinal stop 47 (FIG. 7) forming a V-shaped angle whose internal surfaces are in contact with the beam 38. (Fig. 2). starting from the focusing means of the lens 30, 31, 32 · The stop 46 (FIG. 7) is provided with a laser-beam-permeable aperture 47 for the components to be welded ·
Jiné provedení def lektoru 46 je znázorněno na obr· 5, 6· Deflektory 46jsou tvořeny zakřivenými stěnami symetrickými vzhledem k rovině procházejícíosou 21 a zužující se do tvaru Venturiho trubice pro vedení a zrychlení plynuk bodu 39 zaostření a svaření.Another embodiment of the deflector 46 is shown in FIGS. 5, 6. The deflectors 46 are formed by curved walls symmetrical with respect to the plane passing through 21 and tapering to form a venturi tube for guiding and accelerating the gassing point 39 of focusing and welding.
Jak bylo uvedeno, svařovací zařízení (viz obr· 2) obsahuje prostředky(nejsou znázorněny), umístěné vně svařovací hlavy 9 pro automatické otáčenísvařovací hlavy 9 kolem osy 21 · Tyto prostředky umožňují otáčení válcovéhopláště 44 a současně různých Částí svařovací hlavy 9, které jsou k ní připevně—né, totiž zátky 24 zaostřovacích prostředků 29 , zrcadla 37 , deflektory 46uvnitř válcového pláště 20 svařovací hlavy 9· Prstenec 50 připevněný k plášti20 a obsahující těsnicí spoj 51 známého typu (například spoj torický),As mentioned, the welding apparatus (see Fig. 2) comprises means (not shown) located outside the welding head 9 for automatically rotating the welding head 9 about axis 21. These means allow rotation of the cylindrical shell 44 and at the same time different parts of the welding head 9 which are to the fastening means 24, namely the stoppers 24 of the focusing means 29, the mirrors 37, the deflectors 46 inside the cylindrical housing 20 of the welding head 9 · The ring 50 attached to the housing 20 and comprising a sealing joint 51 of a known type (e.g.
zajišťuje při otáčení těsnost s pláštěm 2(¾ aby se zabránilo uniku vstříkanéhotlakového plynu do svařovací hlavy 9 průchody 25·provides for tightness with casing 2 (¾ to prevent leakage of injected gas into the welding head 9 through passageways 25)
Zařízení je rovněž opatřeno prostředky pro podélné automatické posouvánísvařovací hlavy 9 v trubce 2 určené k opravě· Obsahují těsnicí část 52 vetvaru poklopu, jehož základna je opatřena těsnicím spojem 53 s trubkovoudeskou 4# Těsnicí částí 52 ve tvaru poklopu prochází na příslušných místech v trubkový plást 20 svařovací hlavy 9o Těsnicí část 52 ve tvaru poklopu atrubkový plást* 20 jsou vzájemně posuvné# Spolupracují.v dotyku pomocítorického těsnicího spoje 54# Těsnicí část 52 ve tvaru poklopu je udržovánapod tlakem na trubkovou desku 4 známými prostředky, které nejsou znázorněny#The apparatus is also provided with means for longitudinal automatic shifting of the welding head 9 in the tube 2 to be repaired. They comprise a sealing portion 52 of the hood branch, the base of which is provided with a sealing joint 53 with a tubular plate 4. Welding Heads 9o Hatch-shaped sealing portion 52 Lining jackets 20 are movable relative to each other Touching the sealing seal 54 # The hatch-shaped sealing portion 52 is held under pressure on the tubular plate 4 by known means not shown.
Na obr# 8 je znázorněno jiné provedení konce svařovací hlavy 9 podlevynálezu se zvýšeným působením promývacího plynu v blízkosti bodu 39zaostření#Fig. 8 shows another embodiment of the end of the welding head 9 according to the invention with the increased action of the washing gas near the point 39 of the sharpening #
Konec 70 svařovací hlavy 9 má menší vnější průměr než vnitřní průměrpláště 71» do něhož je zasunut# Náběžník 72 je připevněn k válcovému plášti 73 svařovací hlavy 9před zrcadlem 74 obráceném proti směru dráhy svazku 75 laserových paprsků·The end 70 of the welding head 9 has a smaller outer diameter than the inner diameter of the shell 71 to which it is inserted. The leading edge 72 is attached to the cylindrical shell 73 of the welding head 9 in front of the mirror 74 facing the path of the laser beam.
Zrcadlo 74 je umístěno zcela pod axiální rovinou 77 svařovací hlavy 9 vzhledemk zaostřovacímu bodu 83# Na náběžníku 72 je vytvořena rovná plocha 78 , na, nižpůscbí plyn 79, skloněná směrem k zrcadlu 74, například v úhlu 60° vůčirovině zrcadla 74 «The mirror 74 is positioned completely below the axial plane 77 of the welding head 9 with respect to the focusing point 83 # A flat surface 78 is formed on the leading edge 72, at a lower gas 79 inclined towards the mirror 74, e.g.
První náběžník 72 je rovněž opatřen zadní stěnou 80, zakřivenou zčástido kuželovitého, zčásti do rovného tvaru, jejíž směr je téměř rovnoběžnýs nejbližší tvořící přímkou 81 kuželovitého svazku laserových paprsků zaostře-ných do bodu 83#The first leading edge 72 is also provided with a rear wall 80, curved partially conical, partly in a flat shape, the direction of which is almost parallel to the closest line 81 of the conical beam of laser beams focused to point 83 #
Nad zrcadlem 74 je umístěn druhý náběžník 84 vedení plynu tvořící‘ šikánu 85 mezi zadní stěnou 80 prvního náběžníku 72 a přední stěnou 86 druhého náběžníku 84» Tato přední stěna 86 je například rovná nebo zčásti kuželovitá a je téměř rovnoběžná s nejfcližší tvořící ρ řír Jr ou 87 svazku - 12 - laserových paprsků 82» Výška zrcadla 74 druhého náběžníku 84 a horního promývacího pásma 88jsou například a výhodně přibližně stejné, každá z nich je rovná třetiněvnitřního průměru svařovací hlavy 9» Takovéto uspořádání, které má zanásledek nucenou změnu směru promývacího plynu, umožňuje prodloužení jehodynamického učinku, přičemž vhání prach vznikající při svařování do prouduplynu a do prodloužení svařovací hlavy _9 · U popisovaného provedení je svařo-vací hlava 9 na svém konci 89 zcela otevřená»Above the mirror 74, there is a second gas guide leading 84 forming a bevel 85 between the rear wall 80 of the first leading edge 72 and the front wall 86 of the second leading edge 84 ' This front wall 86 is, for example, flat or partially conical and is almost parallel to the nearest forming ρrr. For example, the height of the mirror 74 of the second leading 84 and the upper washing zone 88 are approximately equal, preferably equal to one third of the inner diameter of the welding head 9. extending the dynamic action by blowing the dust generated during welding into the jet and into the extension of the welding head 9 In the embodiment described, the sealing head 9 at its end 89 is fully open »
Na tomto konci jsou například připevněny samostředné prostředky 90,které budou dále popsány v souvislosti s popisem provedení znázorněným na obr. 8 a 9»For example, at this end, self-centering means 90 are attached, which will be further described in connection with the description of the embodiment shown in FIGS.
Tyto prostředky obsahují například tři pružné kovové, 2 mm široké a 5 cmdlouhé lamely 91, které mohou též tvořit válcovitou třínožku, přičemž jednotlivélamely 91 jsou vzájemně k sobě připevněny jedním svým koncem 92 a tvoří taktřínožku· Každá lamela 91 je zakončena patkou 93 ohnutou v 90° uhlu ven avtlačenou bočně do dírky 94 vyhloubené za tímto účelem na konci 89» V společném konci 92 je vsazeno kolo 95 tvořící kruhový kartáč s radiálnímikovovými nebo slaměnými ohebnými štětinami 96» Průměr kola 95 je o něcovětší, například o několik desetin milimetru než vnitřní průměr pláště 71»Štětiny 96 jsou jednotlivé nebo jsou uspořádané v chomáčích vzájemně od sebeoddělených mezerami 97 pro umožnění hladkého toku proudu plynů 79 »These means comprise, for example, three flexible metal, 2 mm wide and 5 cm long lamellas 91, which may also form a cylindrical trivet, wherein the individual lamellas 91 are secured to one another by one end 92 and form a foot plate. The angle 95 is inserted round the circular brush with radial-tube or straw flexible bristles 96. The diameter of the wheel 95 is somewhat larger, for example, a few tenths of a millimeter than the inner diameter. the sheaths 71 »The bristles 96 are individual or arranged in tufts from each other separated by gaps 97 to allow a smooth flow of gases 79»
Například v plášti, s průměrem 16 mm, průměrem kola 95 mm, je kovováštětina od jednoho konce ke druhému 16 mm 3 desetiny mm, jsou štětinyrozděleny do osmi chomáčků, každý s deseti ohebnými štětinami s 3 až 4desetiny mm větším průměrem. 13 Dále bude popsána činnost svařovacího zařízení podle vynálezu, jehožbylo použito k opravě trubky malého průměru, přesněji k opravě trubkytepelného výměníku jaderného reaktoru·For example, in a casing with a diameter of 16 mm, a wheel diameter of 95 mm, the metalwork is from one end to the other 16 mm 3 tenths of a mm, the bristles are divided into eight tufts, each with ten flexible bristles with 3 to 4 ths. Next, the operation of the welding apparatus according to the invention, which was used to repair a small diameter tube, more precisely for the repair of a nuclear reactor tube heat exchanger, will be described.
Nejprve se zjistí trubka 2, jíž je třeba opravit, poté se zasune předběžně .dovnitř do trubky určené ke svaření, například v blízkosti trubkové desky 4.válcový plást 41, načež se připevní nosná podpěra 15 svařovací hlavy 9ve skříni 6 čelem k trubce 2 určené k opravě· Do trubky 2 se poté zavede sva-řovací hlava 9 až do polohy určené vzhledem k válcovému plášti 41, s nímž mábýt trubka 2 svařena, například tak, aby dosedla na válcový pláš^ 41 , jak jeznázorněno na obr· 2· Tento úkon se provádí dálkově a je řízen ovládacímia kontrolními . prostředky 17a· Zevnitř trubky 2 se nasává pomocí vakuačníchprostředků 16, těsnicí hlavice 17, která byla dříve připevněna na druhém koncitrubky _2, určené k opravě, vzduch do skříně 7·First, the tube 2 to be repaired is first found, then inserted into the tube to be welded, for example, near the tube plate 4, and then the supporting head 15 of the welding head 9 is mounted in the housing 6 facing the tube 2. for repair • The welding head 9 is then introduced into the pipe 2 up to a position relative to the cylindrical housing 41 with which the pipe 2 is to be welded, for example, to abut a cylindrical housing 41 as shown in FIG. the operation is performed remotely and is controlled by controllers. by means of vacuum means 16, the sealing head 17, which was previously attached to the second end piece 2, for repair, air into the housing 7
Poté se vstřikuje do svařovací hlavy 9 pod tlakem několika barů (HPa)proplachovací plyn, například známý neutrální plyn argon nebo dusík· Plyn vnikádo svařovací hlavy 9 průchody 25» sleduje dráhu označenou na obr· .2,5,.6 ,šipkami 26 a promývá pod tlakem, který se rovná tlaku vstřikovaného plynubeze ztrát výstupní pásmo 42· Deflektory 45 zvyšují rychlost produ plynuve výstupním pásmu 42 a usměrňují jeho dráhu na bod 39 zaostření· Odváděníproplachovacího plynu je usnadněno nasáváním uvnitř trubky 2 ve směru sva-řovací hlavy 9 pomocí vývěvy 16 ·Thereafter, a flushing gas, such as a known neutral gas, argon or nitrogen, is injected into the welding head 9 under the pressure of several bars (HPa). The gas entering the welding head 9 through the passages 25 'follows the path indicated in FIGS. wash under pressure equal to the injection gas pressure loss output zone 42 · Deflectors 45 increase produc velocity through the outlet zone 42 and direct its path to focus point 39 · The flushing gas outlet is facilitated by suction inside the pipe 2 in the direction of the welding head 9 by a vacuum pump 16 ·
Plynový obvod uvedený do provozu vysílá souvislý svazek paprsků zezdroje 12 záření typu laser Nd : YAG intenzitou řádu několika set Wattů·The gas circuit commissioned emits a continuous beam of 12 Nd: YAG laser beams of the order of several hundred watts ·
Vysílání probíhá výhodně impulsivně, přičemž doba emise impulsů kolísáv rozmezí 5 až 1OO ms, například 20 ms pro energii od 10 do 50 Y rychlostíod 1 do 1O rázů za sekundu, například 6/s· ________ _____-14-______________________The transmission preferably takes place impulsively, wherein the pulse emission time varies between 5 and 100 ms, for example 20 ms for energy from 10 to 50 Y at a rate of 1 to 10 shocks per second, for example 6 / s · ________ _____-14 -______________________
Svazek laserových paprsků vysílaný zdrojem 12 záření je zhuštovánznámým způsobem kondenzátorem 12 f (obr· 3)» přenášen optickým vláknem 28zaostřován prostředky 29 a poté odchylován zrcadlem 37, řízen a zaostřovánpod strmým dopadem blízkýmkolmicína válcový jpláš*4l·, který še takto při vařínatavením na trubku 2· Průměr bodu 39 zaostření, dosaženého zařízenímpodle vynálezu, se zmenšuje, například na 50 mikronů, čímž d se dosahujedokonalého průniku svaru, například 1,5 mmo Během svařování dochází k emisi kovových par (páry a tekutých kapek) ve směru k zrcadlu 3¾ Proplachování výstupního pásma 42 plynem, například minimálního horního useku nebo rovnajícího se polovině useku svařovací2 hlavy 9, například s minimálním průřezem řádu lOOm , přičemž konec sva-The laser beam emitted by the radiation source 12 is transmitted in a condensed manner by the condenser 12f (FIG. 3) »by the optical fiber 28 and then focused by means 29 and then deflected by the mirror 37, controlled and sharpened by the steep impact of the near-cylindrical cylindrical sheath 4 ' 2 · The focus point diameter 39, achieved by the device according to the invention, decreases, for example to 50 microns, whereby a perfect weld penetration, for example 1.5 mmo, is achieved During the welding, metal vapors (vapor and liquid droplets) are emitted towards the mirror 3¾ Flushing the exit zone 42 with a gas, for example a minimum upper section or equal to a half of the section of the welding head 9, e.g.
V řovací hlavy_9 otevřený směrem k důležité části povrchu, umožňuje dopravitkovové páry mimo oblast zrcadla 37 dopředu trubky 2 a do prodloužení sva-řovací hlavy 9 a tím zabránit znečištění zrcadla 37 , které by se jinak okamžitěpokrylo rekondenzovánými kovovými parami·The boiling heads 9 open towards an important part of the surface, allow conveying vapor outside the mirror region 37 forward of the tube 2 and into the extension of the welding head 9, thereby preventing contamination of the mirror 37 which would otherwise be immediately covered by the recondensed metal vapors.
Dynamický tlak, působící na svařovací bod, omezuje však sám o sobětvoření kovových par·The dynamic pressure acting on the welding point, however, limits itself to the formation of metal vapors.
Poté se uvádí horní část svařovací hlavy 9 do otočného pohybu kolemjejí osy za účelem přetržitého nebo souvislého povrchového svaření válcovéhopláště 41 s trubkou 2 , která ji obsahuje. Všechny tyto operace byly naprogramovány a řízeny ovládacími a kontrol-ními prostředky 17a > Provádějí se například bud automaticky nebo poloautoma-ticky.Thereafter, the upper portion of the welding head 9 is brought into rotational movement of the axis around it for the purpose of discontinuous or continuous welding of the cylindrical shell 41 with the tube 2 containing it. All these operations have been programmed and controlled by the control and control means 17a ', for example, they are performed either automatically or semi-automatically.
Jak je zřejmé a jak vyplývá ostatně z toho, co bylo uvedeno, není vynálezomezen na popsaná provedení. Zahrnuje zvláště případ, kdy povrch zadníčásti zrcadla 37 má tvar misky profilované tak, aby podporovala laminární -15 - výtok proplachovacího plynu ve směru výstupního pásma 42» proplachovacíplyn může být veden jiným provedením obtoku· Jinak mohou být provedenyi zaostřovací prostředky uvnitř svařovací hlyvy 9» Může být například potrubnívedeni procházející podél svařovací hlavy 9, jímž se vstřikuje proplachovacíplyn přímo do výstupního pásma 42»As is clear, and as is clear from the foregoing, the invention is not limited to the embodiments described. In particular, it includes the case where the surface of the rear part of the mirror 37 has a bowl shape profiled to support the laminar -15 - the flushing gas outlet in the direction of the outlet zone 42 »flushing gas may be guided by another bypass design. for example, a conduit extending along the welding head 9 through which the purge gas is injected directly into the outlet zone 42 »
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8912143A FR2652025A1 (en) | 1989-09-15 | 1989-09-15 | APPARATUS AND METHOD FOR WELDING METAL PARTS BY LASER BEAM. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS443390A3 true CS443390A3 (en) | 1992-02-19 |
| CZ285515B6 CZ285515B6 (en) | 1999-08-11 |
Family
ID=9385546
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0418170B1 (en) |
| AT (1) | ATE106297T1 (en) |
| BG (1) | BG92841A (en) |
| CZ (1) | CZ285515B6 (en) |
| DD (1) | DD297586A5 (en) |
| DE (1) | DE69009366T2 (en) |
| DK (1) | DK0418170T3 (en) |
| ES (1) | ES2056414T3 (en) |
| FR (1) | FR2652025A1 (en) |
| HU (1) | HU210091B (en) |
| YU (1) | YU176390A (en) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4115562A1 (en) * | 1990-08-17 | 1992-02-20 | Siemens Ag | DEVICE AND METHOD FOR LASER WELDING A TUBE |
| FR2720311B1 (en) * | 1994-05-30 | 1996-08-23 | Framatome Sa | Method and device for laser beam welding of an inaccessible metal element. |
| US5490188A (en) * | 1994-12-30 | 1996-02-06 | Westinghouse Electric Corporation | System and method for evaporating moisture from a gap defined between a repair sleeve and a surrounding heat transfer tube in a nuclear steam generator |
| JP3237441B2 (en) * | 1995-02-28 | 2001-12-10 | 三菱電機株式会社 | Laser processing equipment |
| GB2309188B (en) * | 1995-02-28 | 1997-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | Laser beam machine |
| FR2801232B1 (en) * | 1999-11-23 | 2002-02-08 | Process Conception Ing Sa | OPTICAL HEAD DEVICE FOR DIRECTING A LASER BEAM ON THE SURFACE TO BE TREATED ON A WALL OF A PART, SUCH AS AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE CYLINDER |
| DE10009122B4 (en) * | 2000-02-26 | 2008-06-19 | Volkswagen Ag | Method and device for processing an inner surface of a cylindrical bore by means of a laser |
| FR2850892B1 (en) * | 2003-02-06 | 2006-02-10 | Process Conception Ing Sa | DIGITAL-CONTROLLED NON-LINEAR LASER SECTORAL STRIP DEVICE AND ASSOCIATED STRIATING METHOD THEREBY OBTAINED ARTICLES USING THE DEVICE |
| RU2397055C1 (en) * | 2009-07-10 | 2010-08-20 | Российская Академия Наук Учреждение Российской Академии Наук Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (ИМАШ РАН) | Laser technological complex for treatment of large-size objects |
| DE102009035789A1 (en) * | 2009-07-31 | 2010-11-25 | Carl Zeiss Laser Optics Gmbh | Optical system useful in a device for laser material processing, comprises a housing, optical elements arranged inside the housing and having an optically active surface, a reception zone for receiving a flushing gas, and a flushing device |
| US20160151862A1 (en) * | 2012-02-10 | 2016-06-02 | Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg | Device for laser processing of a surface of a workpiece or for post-treatment of a coating on the outside or the inside of a workpiece |
| CN117718651B (en) * | 2024-01-31 | 2024-06-04 | 广州费德自动化设备有限公司 | Welding equipment and welding step for finned radiator for transformer |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2145921C2 (en) * | 1971-09-14 | 1982-05-06 | Günther Dr. 8022 Grünwald Nath | Device for material processing by means of a laser beam with a flexible light guide |
| JPS6032555B2 (en) * | 1979-09-28 | 1985-07-29 | 株式会社日立製作所 | Laser beam welding rotating head |
| DE3866985D1 (en) * | 1987-07-21 | 1992-01-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | LASER BEAM WELDING METHOD FOR AN INNER EXTERNAL SURFACE OF A TUBE. |
-
1989
- 1989-09-15 FR FR8912143A patent/FR2652025A1/en not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-09-11 DD DD90343949A patent/DD297586A5/en unknown
- 1990-09-12 CZ CS904433A patent/CZ285515B6/en not_active IP Right Cessation
- 1990-09-14 ES ES90402550T patent/ES2056414T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-14 BG BG092841A patent/BG92841A/en unknown
- 1990-09-14 AT AT90402550T patent/ATE106297T1/en not_active IP Right Cessation
- 1990-09-14 DE DE69009366T patent/DE69009366T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-14 HU HU905913A patent/HU210091B/en unknown
- 1990-09-14 EP EP90402550A patent/EP0418170B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-14 DK DK90402550.9T patent/DK0418170T3/en active
- 1990-09-14 YU YU176390A patent/YU176390A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0418170B1 (en) | 1994-06-01 |
| DK0418170T3 (en) | 1994-10-10 |
| HU210091B (en) | 1995-02-28 |
| DD297586A5 (en) | 1992-01-16 |
| EP0418170A1 (en) | 1991-03-20 |
| BG92841A (en) | 1993-12-24 |
| HUT57643A (en) | 1991-12-30 |
| ES2056414T3 (en) | 1994-10-01 |
| HU905913D0 (en) | 1991-03-28 |
| YU176390A (en) | 1993-10-20 |
| DE69009366T2 (en) | 1994-09-15 |
| CZ285515B6 (en) | 1999-08-11 |
| ATE106297T1 (en) | 1994-06-15 |
| DE69009366D1 (en) | 1994-07-07 |
| FR2652025A1 (en) | 1991-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6084202A (en) | Underwater laser processing method and apparatus | |
| CS443390A3 (en) | Process of welding metallic tubular jacket inside a metallic tube by employing a laser beam and apparatus for making same | |
| US10226838B2 (en) | Laser light irradiation apparatus and laser peening treatment method | |
| KR100584310B1 (en) | Method and apparatus for processing material with laser beam injected into injection liquid | |
| US5430816A (en) | Multiple split-beam laser processing apparatus generating an array of focused beams | |
| TWI619978B (en) | Coating removal systems for optical fibers | |
| US5772657A (en) | Side firing fiber optic laser probe | |
| JPH02151382A (en) | Method and device for welding bush to the inside of pipe by remote control in steam generator particularly in nuclear power station | |
| US5179260A (en) | Device and process for the laser welding of a tube | |
| JP6430219B2 (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
| JPH0788665A (en) | Laser welding apparatus and method | |
| CN112251747A (en) | Cleaning and cladding combined machining equipment for inner wall of cylindrical hydraulic oil cylinder | |
| KR20180004796A (en) | Transfer devices and related methods available for laser pinning operations | |
| KR102458861B1 (en) | Underwater laser cleaning apparatus | |
| JPH10249572A (en) | Laser cutting method, its device and laser nozzle | |
| JPH071171A (en) | Underwater laser welding apparatus and welding method | |
| CN219402786U (en) | Liquid guide laser coupling device | |
| JP4363933B2 (en) | Underwater laser repair welding apparatus and underwater laser repair welding method | |
| JPH05509040A (en) | Pipe laser welding equipment and method | |
| CN213570741U (en) | Cleaning and cladding combined machining equipment for inner wall of cylindrical hydraulic oil cylinder | |
| JPH0819881A (en) | Laser beam device for heating of tubular body | |
| JP3124132B2 (en) | Capillary laser welding repair equipment | |
| JP3605897B2 (en) | Irradiation method using laser beam irradiation torch | |
| CN117506130A (en) | Nuclear power station steam generator in-tube laser welding system and method | |
| EP0685291A1 (en) | Process and device for laser beam welding of an element difficult to access |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20100912 |