一种自动氩弧焊堆焊装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及堆焊领域，具体地涉及一种自动氩弧焊堆焊装置。
【背景技术】
[0002]在压水堆中，控制棒驱动机构(CRDM)的作用是在垂直方向定位控制棒组件。通过CRDM改变或保持CRA的垂直方向的高度，实现反应堆的启停、反应堆正常运行中调节或维持堆芯的功率水平以及在事故工况下的快速停堆。每组钩爪由三套钩爪、销轴和连杆组成。上面一组钩爪为可动钩爪，即该组钩爪除了能通过摆动进出驱动杆齿槽，还可以做上下升降一步的步跃运动;下面一组钩爪为固定钩爪，固定钩爪只能做进出驱动杆环齿槽的动作，并可略有上下间隙窜动。钩爪与驱动杆的齿槽啮合设计是不自锁的，当所有电磁工作线圈供电切断时，驱动杆连带控制棒组件便能在重力作用下快速脱开钩爪而下落。钩爪的寿命直接影响驱动机构的寿命。
[0003]本专利提出一种控制棒驱动机构钩爪及连杆自动氩弧堆焊技术，用于提高钩爪和连杆的综合性能。
[0004]在AP1000的设计中，西屋公司所选择的控制棒驱动机构钩爪及连杆材料为AMS5387C材料，其设计寿命为60年，要求钩爪及连杆能够正常运行600万步。目前国际上使用的钩爪材料，大致上有美国AP1000设计的铸件:AMS 5387C材料;法国设计的手工氧乙炔堆焊Stellite 6材料；以及中国30万千瓦核电站中使用的HS-25材料锻件。美国AP1000设计的铸件能够满足其设计的600万步的要求，但是国内暂无生产经验;法国设计的304不锈钢堆焊Stellite 6材料虽然能够满足600万步的要求，但是堆焊工艺很难控制，人为不可控因素较多，所以成品率较低；中国30万千瓦核电站中使用的HS-25材料锻件未经试验验证其能够满足钩爪零件600万步步跃的要求。
[0005]本专利通过研制专用的自动氩弧堆焊装置，堆焊制造工艺采用机械性能优良的304LN作为钩爪基体，并在钩爪齿面及销孔等摩擦部位TIG堆焊钴基合金，使钩爪兼顾良好的韧性和耐磨性。
[0006]目前国内外普遍采用的钩爪和连杆的制造方法有整体铸造和手工氧乙炔堆焊，本实用新型成功研制自动TIG堆焊制造钩爪和连杆与国内外现有核电站所使用的相比较，具有可靠性和经济性优势。自动TIG焊较整体铸件的优势:减少了钴基合金在整个产品中的成分占比，大大降低受激发而增加的核辐射;在保障表面耐磨性能的前提下，提高了产品的韧性，进而延长了使用寿命。较手工氧乙炔堆焊的优势:自动氩弧堆焊的工艺可控性强;氧乙炔堆焊易导入C、H等化学元素，使得堆焊层的化学成分难以控制;对母材的预热温度和预热均匀性要求非常高;氧乙炔堆焊本身难以实现自动化，人为不可控因素较多，具有成品率较低的技术缺陷。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的一种自动氩弧焊堆焊装置，其特征在于，包括智能焊接电源、小孔堆系统、齿面堆焊系统、测量设备、上位机监控系统、保温箱、上下料机械手，所述小孔堆系统包括用于焊接定位控制的四轴送丝机构、用于夹持及旋转焊接工件的两轴工件变位机、三轴焊枪运动机构，所述四轴送丝机构包括Y轴组件、X轴组件、Z轴组件、送丝轴组件，所述两轴工件变位机包括Y轴组件、换位组件、旋转组件、装夹组件、恒温加热板，三轴焊枪运动机构包括Y轴组件、水冷TIG焊枪、Z轴组件。
[0008]进一步地，所述智能焊接电源具有低频脉冲功能。
[0009]本实用新型还提供一种自动氩弧焊堆焊的方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0010](I)工件预热；
[0011 ] (2)对钩爪进行预热处理，预热温度260?300°C ；
[0012](3)启动焊接系统实施堆焊；
[0013](4)进行保护气预吹气。
[0014]进一步地，所述堆焊过程中层间温度300°C。
[0015]进一步地，所述保护气采用氩气。
[0016]本实用新型提供一套自动化堆焊钩爪和连杆的工艺方法和装置，采用成熟的设备，以尽可能保证质量和可靠性，具有自动化程度高、质量优越稳定等特点，为控制棒驱动机构的寿命提供了重要保证。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的钩爪结构图；
[0018]图2为本实用新型的自动化堆焊装置结构图。
[0019]图3为本实用新型的四轴送丝机构装置结构示意图。
[0020]图4为本实用新型的三轴焊枪运动机构装置结构示意图。
[0021 ]图5为本实用新型的两轴工件变位机装置结构示意图。
[0022]图6为本实用新型的典型自动氩弧焊小孔堆焊装置结构示意图。
[0023]图7本实用新型的工装组件结构示意图。
[0024]图8本实用新型的三坐标焊机装置结构示意图。
[0025]图9为本实用新型的典型齿面堆焊装置结构示意图。
[0026]图10为本实用新型的粗加工简图。
[0027]图11为本实用新型的钩爪不意图。
【具体实施方式】
[0028]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0029]如图1、图2所示，本实用新型提供一种自动氩弧焊堆焊装置，包括智能焊接电源、小孔堆系统、齿面堆焊系统、测量设备、上位机监控系统、保温箱、上下料机械手。
[0030]如图3所示，是四轴送丝机构装置结构示意图，其特征在于主要包含Y轴组件I，X轴组件2，Z轴组件3，送丝轴组件LXJ轴运动采用直线导轨，动力为伺服电机直驱，用于精确定位。Z轴运动采用直线轴承，动力为直流伺服电机驱动，响应快。送丝轴同样采用直流伺服电机驱动，采用关联伺服送丝，送丝速度与焊接电流脉冲频率相匹配。
[0031]如图4所示，是三轴焊枪运动机构装置结构示意图，其特征在于主要包含Y轴组件I，水冷TIG焊枪2，Z轴组件3，X轴组件ΙΧ,Υ轴运动采用直线导轨，动力为伺服电机直驱，用于精确定位。Z轴运动采用直线轴承，动力为直流伺服电机驱动，响应快。Z轴运动根据焊接电压反馈信号进行实时调节，保证钨极与工件距离，从而保证焊接电压的稳定，实现焊接的精确控制。
[0032]如图5所示，是两轴工件变位机装置结构示意图，其特征在于主要包含Y轴组件I，换位组件2，旋转组件3，装夹组件4，恒温加热板5。该装置主要功能是夹持及旋转焊接工件。
[0033]实施例:如图6所示，是一台典型自动氩弧焊小孔堆焊装置结构示意图，其特征在于主要包含四轴送丝机构I，两轴工件变位机2，三轴焊枪运动机构3。钨极与送丝分布在孔的两侧，工件旋转，旋转过程中钨极根据反馈的焊接电压不断调整与工件的距离。
[0034]如图7所示，是工装组件结构示意图，其特征在于主要包含隔热绝缘平台1，夹紧机构2，金属挡板3，恒温加热板4。其重要功能是夹持堆焊工件。
[0035]如图8所示，是三坐标焊机装置结构示意图，其特征在于主要包含X轴组件I，水冷TIG焊枪2，送丝组件3，Z轴组件4，Y轴组件5 3，Y轴运动采用直线导轨，动力为伺服电机直驱，用于精确定位。Z轴运动采用直线轴承，动力为直流伺服电机驱动，响应快。Z轴运动根据焊接电压反馈信号进行实时调节，保证钨极与工件的距离，从而保证焊接电压的稳定，实现焊接的精确控制。米用如后送丝，提尚焊接效率。
[0036]实施例:如图9所示，是一台典型齿面堆焊装置结构示意图，其特征在于主要包含工装组件I，三坐标焊机2。工件固定，钨极沿周向曲面座曲线往复运动，智能TIG电源具有自适应功能，使钨极与工件曲面始终保持一定距离，保证焊接质量。
[0037]采用专用系统进行小孔内壁堆焊。钨极与送丝分布在孔的两侧，工件旋转，旋转过程中钨极根据反馈的焊接电压不断调整与工件的距离。
[0038]工件固定，钨极沿周向曲面做曲线往复运动；智能TIG电源具有自适应功能，使钨极与工件曲面始终保持一定距离，保证焊接质量。
[0039]该电源具有低频脉冲功能;焊接电流以较低频率脉冲输出