一种截面为L型的弧形焊接件的焊接装置及方法与流程

本发明涉及一种压水堆核电站永久性堆腔密封环的焊接装置，尤其涉及一种截面为l型的弧形焊接件的焊接装置及方法。

背景技术：

永久性堆腔密封环，设置于反应堆压力容器密封边和燃料池板垫板之间，是一个圆环形的水密封装置。当燃料池被淹没时，永久性堆腔密封环能够阻止水浸入反应堆腔。

永久性堆腔密封环设计成一个l型弯曲密封截面，在电站热量增加期间，l型弯曲密封截面可以吸收反应堆压力容器径向和垂直方向的膨胀。永久性堆腔密封环在电站由6段相同的弧形结构及连接板组焊而成，该弧形结构为一种截面为l型的高精度长弧形不锈钢薄板焊接件。

传统的焊接装置只能对较规则的板进行焊接刚性固定，无法同时完成对弧形结构的高精度组对、焊接变形控制及通过一次装夹对工件进行多方位焊接等功能。

综上所述，现有技术中对于弧形结构的高精度组对、焊接变形控制的问题，尚缺乏有效的解决方案。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种截面为l型的弧形焊接件的焊接装置，采用对焊接件分段压紧的方法，有效的控制了不锈钢薄板在焊接过程中所产生的波浪变形；焊接精度高、降低劳动强度。

一种截面为l型的弧形焊接件的焊接装置，包括：

箱体，箱体上焊接有截面为l型的长弧形定位面，所述的长弧形定位面的一侧设有多个弧形压板，弧形焊接件设于长弧形定位面与多个弧形压板之间，通过焊接于箱体上的压紧机构夹紧实现弧形焊接件的分段压紧；

箱体下部的旋转支架，所述的箱体与旋转支架之间通过旋转轴连接，箱体可绕旋转轴360°旋转实现多方位焊接。

进一步的，所述的长弧形定位面的弧度与弧形焊接件相同，多个弧形压板组成与弧形焊接件弧度相同的压板结构。

进一步的，所述的长弧形定位面由水平定位板和弧形定位板组成；所述的水平定位板的上部设有水平压板，所述的弧形定位板的前侧设有弧形压板。

进一步的，所述的压紧机构包括设于箱体上部的上部压紧机构和设于箱体前侧的下部压紧机构。

进一步的，所述的上部压紧机构包括倒l型压紧块和纵向穿过倒l型压紧块的压杆；所述的下部压紧机构包括压紧块和纵向穿过压紧块的压杆。

进一步的，所述的箱体的一侧设有多个定位块，通过定位块形成限位工作点。

进一步的，所述的箱体内部设有45°安装的加强筋板。

进一步的，所述的压紧机构的数量与弧形压板相同。

进一步的，所述的旋转支架为u型结构，旋转支架的两端设有对称的加强筋。

本发明还提供了一种截面为l型的弧形焊接件的焊接方法，具有对长弧形不锈钢薄板焊接件进行快速、准确的焊前组对、效率高、质量好的效果。

包括以下步骤：

步骤1：将待焊接的水平弧形板和垂直弧形板定位至焊接装置上，将二者之间相交处组对成一条严密的弧形棱线，且两端不可有错边；

步骤2：分别调节上部压紧机构和下部压紧机构，使水平弧形板和垂直弧形板压紧；

步骤3：旋转焊接装置，焊接水平弧形板和垂直弧形板间的两条焊缝；

步骤4：在焊接装置上，组对弧形筋板i，并点焊固定；

步骤5：旋转焊接装置，焊接垂直弧形板和弧形筋板i之间的两条焊缝；

步骤6：焊缝焊完后，反向调节上部压紧机构和下部压紧机构；在焊接装置上，组对弧形筋板ii，调节上部压紧机构使其压紧弧形筋板ii，并点焊固定；

步骤7：旋转焊接装置，焊接水平弧形板和弧形筋板ii之间的焊缝；

步骤8：焊缝冷却后，将弧形焊接件从焊接装置上拆卸下来。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的长弧形定位面根据焊接工件的弧形进行设计，并经数控机床加工，可对长弧形不锈钢薄板焊接件进行快速、准确的焊前组对，效率高、质量好；

(2)本发明的压紧机构与箱体构成的旋转体成一个整体，结构简单、紧凑，压紧机构的刚性和强度均可靠；

(3)本发明对焊接件弧面采用多个弧形压板分段进行压紧，各压板压紧面的弧度与所压工件表面弧度相同，压板刚性好、压板弧面变形小、压力分布均匀、压紧可靠，有效的控制了不锈钢薄板在焊接过程中所产生的波浪变形；

(4)本发明采用了旋转结构，方便对焊接件各焊缝的翻转焊接，结构简单灵巧、易于操作、降低了劳动强度，同时也避免了因翻转而造成的工件变形。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明的旋转支架主视图；

图5为本发明的旋转支架俯视图；

图6为本发明的箱体主视图；

图7为本发明的箱体俯视图；

图8为本发明的箱体侧视图；

图9为本发明的箱体a-a剖视图；

图10为本发明的箱体b-b剖视图；

图11为本发明的弧形压板结构图；

图12为本发明的弧形焊接件的主视图；

图13为本发明的弧形焊接件俯视图；

图14为本发明的弧形焊接件a-a剖视图；

其中，1-垂直弧形板，2-水平弧形板，3-弧形筋板i，4-弧形筋板ii，5-旋转支架，6-箱体，7-旋转轴，8-定位块，9-上部压紧机构，10-下部压紧机构，11-弧形压板，12-弧形定位板，13-加强筋板，14-水平定位板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在只能对较规则的板进行焊接刚性固定、无法同时完成对弧形结构的高精度组对的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种截面为l型的弧形焊接件的焊接装置及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图11所示，提供了一种截面为l型的弧形焊接件的焊接装置，包括箱体6和设置于箱体6下部的旋转支架5，所述的箱体6与旋转支架5之间通过旋转轴7连接，箱体6可绕旋转轴5进行360°旋转实现多方位焊接。

所述的箱体6为封闭的矩形结构，箱体6的底部设有支撑板，箱体与支撑板构成旋转体；箱体6上焊接有截面为l型的长弧形定位面，由数控机床在一次装夹中加工而成，形状和位置精度均严格控制，满足了产品精度的要求。长弧形定位面焊接在箱体结构上，强度高、变形小、定位面精度可长期保持，能够使焊接件得到可靠的定位。长弧形定位面的弧度与弧形焊接件相同，保证焊接件在焊前的准确组对。

为了提高焊接装置的强度、节省空间，箱体内部设有45°安装的加强筋板13。

所述的长弧形定位面的一侧设有多个弧形压板11，弧形焊接件设于长弧形定位面与多个弧形压板11之间，通过焊接于箱体6上的压紧机构夹紧实现弧形焊接件的分段压紧。

多个弧形压板11组成与弧形焊接件弧度相同的压板结构，压板刚性好、弧面变形小、压力分布均匀、压紧可靠，有效的控制了弧形焊接件在焊接过程中所产生的波浪变形，解决了采用单个长弧度压板压紧时，会造成压板刚性差、压板弧面易变形、压力分布不均匀、工装防变形性能差等问题。

上述的压紧机构的数量与弧形压板相同。

由图8和图10所示，长弧形定位面由水平定位板14和弧形定位板12组成，水平定位板14和弧形定位板12设置于箱体6前端(以主视图所视为前侧)的直角侧形成与弧形焊接件截面相同的l型结构，水平定位板14的上部设有水平压板，所述的弧形定位板12的前侧设有弧形压板11；弧形焊接件设置于长弧形定位面与多个弧形压板11之间。

上述的压紧机构包括设于箱体6上部的上部压紧机构9和设于箱体6前侧的下部压紧机构10。上部压紧机构9包括倒l型压紧块和纵向穿过倒l型压紧块的压杆i，压杆i的底端与水平压板的顶端接触；所述的下部压紧机构10包括压紧块和纵向穿过压紧块的压杆ii，压杆ii的后端与弧形压板11的前端接触。

上述的l型压紧块的一端焊接于箱体6上，另一端位于水平压板的上部且与水平压板有一定的距离。

上述的压紧块的下端焊接于支撑板上并位于箱体6的前侧，与箱体6有一定的距离；压紧块为长方体结构，由支撑板延伸而出，使压紧机构与旋转体成一个整体，结构简单、紧凑合理。

上述的压杆i和压杆ii可以为螺栓或螺杆或其他具有螺纹的圆柱体，只要与倒l型压紧块或压紧块之间螺纹连接即可。

如图1和图3所示，箱体6的一侧设有三个定位块8，相邻定位块8之间的夹角为90°；通过定位块8形成限位工作点，方便了对焊接件各方位焊缝的翻转焊接，结构简单灵巧、易于操作、降低了劳动强度，同时也避免了因翻转而造成的工件变形。

本申请通过软件分析，找出旋转体的具体重心，将此重心定为旋转轴7位置，并通过数控机床加工箱体上的旋转轴7的两定位孔，保证定位孔同心，最终使得焊接装置旋转平稳、不偏心、安全系数高。同时在兼顾总体结构合理的情况下，支架高度适合操作人员进行焊接，降低了劳动强度。

所述的旋转支架5为u型结构，旋转支架5的两端分别设有对称的加强筋，以保证支撑的稳定性。

本申请的另一种实施方式中，提供了一种截面为l型的弧形焊接件的焊接方法，其中，截面为l型的弧形焊接件为不锈钢薄板，其结构图如图12-图14所示，包括件垂直弧形板1、水平弧形板2、弧形筋板i3和弧形筋板ii4；水平弧形板2与垂直弧形板1组焊后，其截面为l型，弧度为60度，外弧弦长约为3000mm。

截面为l型的弧形焊接件的焊接过程包括以下步骤：

步骤1：将待焊接的水平弧形板2和垂直弧形板1定位至焊接装置上，将二者之间相交处组对成一条严密的弧形棱线，且两端不可有错边；

步骤2：分别调节上部压紧机构9和下部压紧机构10，使水平弧形板2和垂直弧形板1压紧；

步骤3：旋转焊接装置，焊接水平弧形板2和垂直弧形板1间的两条焊缝；

步骤4：在焊接装置上，组对弧形筋板i3，并点焊固定；

步骤5：旋转焊接装置，焊接垂直弧形板1和弧形筋板i3之间的两条焊缝；

步骤6：焊缝焊完后，反向调节上部压紧机构9和下部压紧机构10；在焊接装置上，组对弧形筋板ii4，调节上部压紧机构9使其压紧弧形筋板ii4，并点焊固定；

步骤7：旋转焊接装置，焊接水平弧形板2和弧形筋板ii4之间的焊缝；

步骤8：焊缝冷却后，将弧形焊接件从焊接装置上拆卸下来。

经上述焊接操作，解决了截面l型的两薄板焊前高精度组对问题，将两张薄板组对成一条长度为约3000mm的严密的弧线；通过高精度刚性固定原理解决了工件焊接变形大的问题，保证了其较高的焊接尺寸精度。

高精度长弧形不锈钢薄板焊接件的焊缝分布在各个方向，需要翻转焊接，本申请采用了旋转支架替代了行车翻转、易于操作、降低了劳动强度，同时也避免了因翻转而造成的工件变形。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。