一種自動(dòng)氬弧焊堆焊裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及堆焊領(lǐng)域，具體地涉及一種自動(dòng)氬弧焊堆焊裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在壓水堆中，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)的作用是在垂直方向定位控制棒組件。通過(guò)CRDM改變或保持CRA的垂直方向的高度，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆的啟停、反應(yīng)堆正常運(yùn)行中調(diào)節(jié)或維持堆芯的功率水平以及在事故工況下的快速停堆。每組鉤爪由三套鉤爪、銷軸和連桿組成。上面一組鉤爪為可動(dòng)鉤爪，即該組鉤爪除了能通過(guò)擺動(dòng)進(jìn)出驅(qū)動(dòng)桿齒槽，還可以做上下升降一步的步躍運(yùn)動(dòng);下面一組鉤爪為固定鉤爪，固定鉤爪只能做進(jìn)出驅(qū)動(dòng)桿環(huán)齒槽的動(dòng)作，并可略有上下間隙竄動(dòng)。鉤爪與驅(qū)動(dòng)桿的齒槽嚙合設(shè)計(jì)是不自鎖的，當(dāng)所有電磁工作線圈供電切斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)桿連帶控制棒組件便能在重力作用下快速脫開(kāi)鉤爪而下落。鉤爪的壽命直接影響驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命。
[0003]本專利提出一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)鉤爪及連桿自動(dòng)氬弧堆焊技術(shù)，用于提高鉤爪和連桿的綜合性能。
[0004]在AP1000的設(shè)計(jì)中，西屋公司所選擇的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)鉤爪及連桿材料為AMS5387C材料，其設(shè)計(jì)壽命為60年，要求鉤爪及連桿能夠正常運(yùn)行600萬(wàn)步。目前國(guó)際上使用的鉤爪材料，大致上有美國(guó)AP1000設(shè)計(jì)的鑄件:AMS 5387C材料;法國(guó)設(shè)計(jì)的手工氧乙炔堆焊Stellite 6材料；以及中國(guó)30萬(wàn)千瓦核電站中使用的HS-25材料鍛件。美國(guó)AP1000設(shè)計(jì)的鑄件能夠滿足其設(shè)計(jì)的600萬(wàn)步的要求，但是國(guó)內(nèi)暫無(wú)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn);法國(guó)設(shè)計(jì)的304不銹鋼堆焊Stellite 6材料雖然能夠滿足600萬(wàn)步的要求，但是堆焊工藝很難控制，人為不可控因素較多，所以成品率較低；中國(guó)30萬(wàn)千瓦核電站中使用的HS-25材料鍛件未經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證其能夠滿足鉤爪零件600萬(wàn)步步躍的要求。
[0005]本專利通過(guò)研制專用的自動(dòng)氬弧堆焊裝置，堆焊制造工藝采用機(jī)械性能優(yōu)良的304LN作為鉤爪基體，并在鉤爪齒面及銷孔等摩擦部位TIG堆焊鈷基合金，使鉤爪兼顧良好的韌性和耐磨性。
[0006]目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的鉤爪和連桿的制造方法有整體鑄造和手工氧乙炔堆焊，本實(shí)用新型成功研制自動(dòng)TIG堆焊制造鉤爪和連桿與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有核電站所使用的相比較，具有可靠性和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)TIG焊較整體鑄件的優(yōu)勢(shì):減少了鈷基合金在整個(gè)產(chǎn)品中的成分占比，大大降低受激發(fā)而增加的核輻射;在保障表面耐磨性能的前提下，提高了產(chǎn)品的韌性，進(jìn)而延長(zhǎng)了使用壽命。較手工氧乙炔堆焊的優(yōu)勢(shì):自動(dòng)氬弧堆焊的工藝可控性強(qiáng);氧乙炔堆焊易導(dǎo)入C、H等化學(xué)元素，使得堆焊層的化學(xué)成分難以控制;對(duì)母材的預(yù)熱溫度和預(yù)熱均勻性要求非常高;氧乙炔堆焊本身難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人為不可控因素較多，具有成品率較低的技術(shù)缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的一種自動(dòng)氬弧焊堆焊裝置，其特征在于，包括智能焊接電源、小孔堆系統(tǒng)、齒面堆焊系統(tǒng)、測(cè)量設(shè)備、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、保溫箱、上下料機(jī)械手，所述小孔堆系統(tǒng)包括用于焊接定位控制的四軸送絲機(jī)構(gòu)、用于夾持及旋轉(zhuǎn)焊接工件的兩軸工件變位機(jī)、三軸焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述四軸送絲機(jī)構(gòu)包括Y軸組件、X軸組件、Z軸組件、送絲軸組件，所述兩軸工件變位機(jī)包括Y軸組件、換位組件、旋轉(zhuǎn)組件、裝夾組件、恒溫加熱板，三軸焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括Y軸組件、水冷TIG焊槍、Z軸組件。
[0008]進(jìn)一步地，所述智能焊接電源具有低頻脈沖功能。
[0009]本實(shí)用新型還提供一種自動(dòng)氬弧焊堆焊的方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0010](I)工件預(yù)熱；
[0011 ] (2)對(duì)鉤爪進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度260?300°C ；
[0012](3)啟動(dòng)焊接系統(tǒng)實(shí)施堆焊；
[0013](4)進(jìn)行保護(hù)氣預(yù)吹氣。
[0014]進(jìn)一步地，所述堆焊過(guò)程中層間溫度300°C。
[0015]進(jìn)一步地，所述保護(hù)氣采用氬氣。
[0016]本實(shí)用新型提供一套自動(dòng)化堆焊鉤爪和連桿的工藝方法和裝置，采用成熟的設(shè)備，以盡可能保證質(zhì)量和可靠性，具有自動(dòng)化程度高、質(zhì)量?jī)?yōu)越穩(wěn)定等特點(diǎn)，為控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命提供了重要保證。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的鉤爪結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的自動(dòng)化堆焊裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型的四軸送絲機(jī)構(gòu)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本實(shí)用新型的三軸焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖5為本實(shí)用新型的兩軸工件變位機(jī)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖6為本實(shí)用新型的典型自動(dòng)氬弧焊小孔堆焊裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖7本實(shí)用新型的工裝組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖8本實(shí)用新型的三坐標(biāo)焊機(jī)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖9為本實(shí)用新型的典型齒面堆焊裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖10為本實(shí)用新型的粗加工簡(jiǎn)圖。
[0027]圖11為本實(shí)用新型的鉤爪不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0029]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)氬弧焊堆焊裝置，包括智能焊接電源、小孔堆系統(tǒng)、齒面堆焊系統(tǒng)、測(cè)量設(shè)備、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、保溫箱、上下料機(jī)械手。
[0030]如圖3所示，是四軸送絲機(jī)構(gòu)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其特征在于主要包含Y軸組件I，X軸組件2，Z軸組件3，送絲軸組件LXJ軸運(yùn)動(dòng)采用直線導(dǎo)軌，動(dòng)力為伺服電機(jī)直驅(qū)，用于精確定位。Z軸運(yùn)動(dòng)采用直線軸承，動(dòng)力為直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)快。送絲軸同樣采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用關(guān)聯(lián)伺服送絲，送絲速度與焊接電流脈沖頻率相匹配。
[0031]如圖4所示，是三軸焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其特征在于主要包含Y軸組件I，水冷TIG焊槍2，Z軸組件3，X軸組件ΙΧ,Υ軸運(yùn)動(dòng)采用直線導(dǎo)軌，動(dòng)力為伺服電機(jī)直驅(qū)，用于精確定位。Z軸運(yùn)動(dòng)采用直線軸承，動(dòng)力為直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)快。Z軸運(yùn)動(dòng)根據(jù)焊接電壓反饋信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，保證鎢極與工件距離，從而保證焊接電壓的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)焊接的精確控制。
[0032]如圖5所示，是兩軸工件變位機(jī)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其特征在于主要包含Y軸組件I，換位組件2，旋轉(zhuǎn)組件3，裝夾組件4，恒溫加熱板5。該裝置主要功能是夾持及旋轉(zhuǎn)焊接工件。
[0033]實(shí)施例:如圖6所示，是一臺(tái)典型自動(dòng)氬弧焊小孔堆焊裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其特征在于主要包含四軸送絲機(jī)構(gòu)I，兩軸工件變位機(jī)2，三軸焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3。鎢極與送絲分布在孔的兩側(cè)，工件旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中鎢極根據(jù)反饋的焊接電壓不斷調(diào)整與工件的距離。
[0034]如圖7所示，是工裝組件結(jié)構(gòu)示意圖，其特征在于主要包含隔熱絕緣平臺(tái)1，夾緊機(jī)構(gòu)2，金屬擋板3，恒溫加熱板4。其重要功能是夾持堆焊工件。
[0035]如圖8所示，是三坐標(biāo)焊機(jī)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其特征在于主要包含X軸組件I，水冷TIG焊槍2，送絲組件3，Z軸組件4，Y軸組件5 3，Y軸運(yùn)動(dòng)采用直線導(dǎo)軌，動(dòng)力為伺服電機(jī)直驅(qū)，用于精確定位。Z軸運(yùn)動(dòng)采用直線軸承，動(dòng)力為直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)快。Z軸運(yùn)動(dòng)根據(jù)焊接電壓反饋信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，保證鎢極與工件的距離，從而保證焊接電壓的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)焊接的精確控制。米用如后送絲，提尚焊接效率。
[0036]實(shí)施例:如圖9所示，是一臺(tái)典型齒面堆焊裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其特征在于主要包含工裝組件I，三坐標(biāo)焊機(jī)2。工件固定，鎢極沿周向曲面座曲線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，智能TIG電源具有自適應(yīng)功能，使鎢極與工件曲面始終保持一定距離，保證焊接質(zhì)量。
[0037]采用專用系統(tǒng)進(jìn)行小孔內(nèi)壁堆焊。鎢極與送絲分布在孔的兩側(cè)，工件旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中鎢極根據(jù)反饋的焊接電壓不斷調(diào)整與工件的距離。
[0038]工件固定，鎢極沿周向曲面做曲線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；智能TIG電源具有自適應(yīng)功能，使鎢極與工件曲面始終保持一定距離，保證焊接質(zhì)量。
[0039]該電源具有低頻脈沖功能;焊接電流以較低頻率脈沖輸出