一种压力电阻焊装置的制作方法

1.本发明涉及核燃料元件制造领域，特别是涉及一种压力电阻焊装置。


背景技术：

2.现有的核燃料元件制造中，燃料棒上的包壳管与端塞焊接是采用tig焊接工艺，即在惰性气体的保护下，将包壳管与端塞通过钨极进行单点焊接，而燃料棒需要焊接整个圆周面，在燃料棒焊接时需要对其进行旋转，在旋转时通过钨极进行圆周焊接，在焊接完一个圆周时，需要保证终点与起点重合，如果出现未完全重合的情况，燃料棒可能会出现气孔等缺陷，为了防止气孔出现，现有焊接时会多旋转一点，这时钨极容易对已经焊接过的焊缝进行再次焊接，从而造成焊缝塌陷的情况。另外燃料棒上的包壳管在焊接过程中与焊缝的相对位置容易受到旋转时圆周跳动的影响，在焊缝位置变化后，焊接后的外观会出现突出、凹陷或气孔等缺陷，同时钨极的磨损情况是很不稳定的，极容易造成焊接后燃料棒的几何尺寸不合格，并造成燃料棒的物料性能不合格。
3.现有核燃料元器件制造时，燃料棒的制造工序是依次进行压塞(又称为：端塞装配)、环缝焊接、焊缝检测，而每个工序都是由独立的设备完成，才有这种制造工序，使得燃料棒的生产效率难以提高，并且需要一定数量的专业工人来进行相应的操作，增加了企业的生产成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种压力电阻焊装置，该压力电阻焊装置采用了新的焊接方式，避免了焊接出现突出、凹陷或气孔等缺陷，保证了燃料棒的焊接效果，并且能自动完成燃料棒的压塞、焊接和检测操作，极大的提高了燃料棒的生产效率。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种压力电阻焊装置，包括机架和安装在机架表面中部的焊接装置，所述焊接装置包括焊接腔体，所述焊接腔体加工有水平的焊接通道，焊接通道中部设有锻模气爪，锻模气爪一侧的焊接通道内套装有压紧活塞，所述压紧活塞外侧的机架上安装有输送燃料棒的第一送料机构，第一送料机构沿焊接通道的长度方向设置，压紧活塞一端设有可贴紧燃料棒的外壁型材橡胶夹筒，锻模气爪用于夹紧送料机构传送的燃料棒，所述焊接腔体远离送料机构一侧安装有端塞传输装置，所述端塞传输装置包括底座、顶锻气缸、压力传感器、直线导轨、夹持座、中空吸柱和电极坯，所述底座安装在机架上，所述顶锻气缸水平安装在底座上，顶锻气缸的活塞杆可朝向焊接腔体伸出，所述直线导轨安装在顶锻气缸与焊接腔体之间，所述夹持座安装在直线导轨上，所述压力传感器安装在夹持座靠近顶锻气缸一侧，并与顶锻气缸靠接，所述中空吸柱水平安装在夹持座靠近焊接腔体的侧壁上，且中空吸柱与焊接通道同轴设置，所述焊接通道内设有与中空吸柱外壁配合的密封圈，夹持座上加工有与中空吸柱连通的真空气管接口，所述电极坯安装在中空吸柱端部，电极坯用于对端塞进行定位，配合真空气管接口吸住端塞，夹持座上设有与中空吸柱连接的电极接板，顶锻气缸
带动中空吸柱上的端塞伸入焊接通道与燃料棒紧密接触，锻模气爪远离压紧活塞一侧的焊接腔体上设有输送惰性气体的气口，气口处的焊接通道内安装有导电带，导电带一侧的焊接通道内设有与焊接位置对齐的模具，在模具的限位下配合导电带传输的电流将煅烧与燃料棒焊接在一起，所述机架上设有检测装置，检测装置安装在焊接通道一侧的机架表面，检测装置一端安装有传送燃料棒的第二送料机构。
7.所述电极坯一侧的机架上设有对端塞进行排序的振动盘，振动盘的出口连接有排列轨道，排列轨道的出口处安装有机械手，所述机械手将煅烧转移至电极坯内。
8.所述电极接板底部向下延伸至机架内部，所述直线导轨下方的机架表面加工有避开电极接板的避让槽，所述直线导轨上设有包裹避让槽的波纹护罩。
9.所述橡胶夹筒呈锥形，橡胶夹筒的大径端安装在焊接通道内，橡胶夹筒的小径端连接在压紧活塞上。
10.所述第一送料机构与第二送料机构结构相同，包括两个导向轮和安装在导向轮之间的直线伺服轨道，导向轮通过支架可转动地安装在机架上，直线伺服轨道上安装有夹住燃料棒的夹爪气缸。
11.所述检测装置包括旋转器、限位气缸和摄像头，所述旋转器安装在第二送料机构一端外侧，旋转器上加工有供燃料棒穿过的通孔，通孔内设有夹住燃料棒的夹套，所述限位气缸安装在旋转器远离第二送料机构一侧，限位气缸的伸缩轴上安装有与端塞对齐的挡块，所述摄像头通过支撑架竖直安装在限位气缸靠近旋转器一侧的机架上，且摄像头与端塞和燃料棒的焊接处对齐。
12.本发明提供的压力电阻焊装置具有的有益效果是：
13.(1)通过设置第一送料机构和端塞传输装置进入焊接装置，第一送料机构和端塞传输装置的保持下，以及模具的限位下，利用焊接装置内的导电带产生高温使端塞与燃料棒瞬间焊接成型，并能防止焊接熔化物溢出，保证了焊缝的尺寸，使焊接处不会出现突出和凹陷，同时焊接是整体熔化实现的，与现有单点焊接相比不会出现气孔、塌陷等缺陷，另外整体焊接免去了旋转燃料棒的过程，有效保证了端塞与包壳管的同轴度；
14.(2)通过在在焊接装置的焊接通道内设置橡胶夹筒和密封圈，可保证焊接时的密封性，以方便在焊接通道内充入惰性气体保证焊接的质量；
15.(3)通过在焊接装置一侧设置检测装置，可在焊接完成后及时对焊缝位置进行检测，缩短了焊接的检测流程，提高了燃料棒的焊接效率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为本发明实施例提供的结构示意图一。
18.图2为本发明实施例提供的结构示意图二。
19.图3为本发明实施例提供的焊接装置、第一送料机构和端塞传输装置的装配示意图。
20.图4为本发明实施例提供的焊接装置的结构示意图。
21.图5为本发明实施例提供的焊接装置竖直方向的内部结构示意图。
22.图6为本发明实施例提供的焊接装置径向的内部结构示意图。
23.图7为本发明实施例提供的焊接装置轴向的内部结构示意图。
24.图8为本发明实施例提供的第一送料机构的结构示意图。
25.图9为本发明实施例提供的端塞传输装置的结构示意图。
26.图10为本发明实施例提供的端塞传输装置轴向的内部结构示意图。
27.图11为本发明实施例提供的检测装置和第二送料机构的安装示意图。
28.图12为本发明实施例提供的检测装置轴向的内部结构示意图。
29.附图标记：1、机架；11、避让槽；2、焊接装置；201、焊接腔体；202、焊接通道；203、锻模气爪；204、压紧活塞；205、橡胶夹筒；206、气口；207、导电带；208、模具；209、密封圈；210、高压气接口；3、第一送料机构；31、导向轮；32、直线伺服轨道；33、夹爪气缸；4、端塞传输装置；401、底座；402、顶锻气缸；403、压力传感器；404、直线导轨；405、夹持座；406、中空吸柱；407、电极坯；408、振动盘；409、排列轨道；410、机械手；411、电极接板；412、波纹护罩；413、真空气管接口；5、检测装置；51、旋转器；52、通孔；53、夹套；54、限位气缸；55、摄像头；6、第二送料机构；7、燃料棒。
具体实施方式
30.实施例
31.如图1～图12所示，本实施例提供的压力电阻焊装置包括机架1和安装在机架1表面中部的焊接装置2，如图4～图7所示，所述焊接装置2包括焊接腔体201，所述焊接腔体201加工有水平的焊接通道202，焊接通道202为焊机的焊接处，焊接通道202中部设有锻模气爪203，锻模气爪203用于固定燃料棒，锻模气爪203一侧的焊接通道202内套装有压紧活塞204，所述压紧活塞204外侧的机架1上安装有输送燃料棒7的第一送料机构3，第一送料机构3沿焊接通道202的长度方向设置，压紧活塞204一端设有可贴紧燃料棒7的外壁型材橡胶夹筒205，所述橡胶夹筒205呈锥形，橡胶夹筒205的大径端安装在焊接通道202内，橡胶夹筒205的小径端连接在压紧活塞204上，压紧活塞204处的焊接腔体201上设有高压气接口210，高压气接口210用于推动压紧活塞204在焊接通道内移动，并在移动过程中带动橡胶夹筒205变形，完成燃料棒7的夹持和密封，橡胶夹筒205变形后还可提高焊接通道202的密闭性，以保证焊接冲入惰性气体时防止惰性气体泄漏，锻模气爪203用于夹紧第一送料机构3传送的燃料棒7的端部，完成燃料棒的径向定位，以方便端塞与燃料棒对齐，所述焊接腔体201远离送料机构一侧安装有端塞传输装置4，如图8、图9所示，所述端塞传输装置4包括底座401、顶锻气缸402、压力传感器403、直线导轨404、夹持座405、中空吸柱406和电极坯407，所述底座401安装在机架1上，所述顶锻气缸402水平安装在底座401上，顶锻气缸402的活塞杆可朝向焊接腔体201伸出，所述直线导轨404安装在顶锻气缸402与焊接腔体201之间，所述夹持座405安装在直线导轨404上，所述压力传感器403安装在夹持座405靠近顶锻气缸402一侧，并与顶锻气缸402靠接，通过压力传感器403可判断出端塞与燃料棒7接触后的压力，所述中空吸柱406水平安装在夹持座405靠近焊接腔体201的侧壁上，且中空吸柱406与焊接通道202同轴设置，所述焊接通道202内设有与中空吸柱406外壁配合的密封圈209，密封圈209在
端塞与燃料棒7靠接后与中空吸柱406外壁接触，使焊接通道202内形成密封环境，以防止充入惰性气体时发生泄漏，夹持座405上加工有与中空吸柱406连通的真空气管接口413，所述电极坯407安装在中空吸柱406端部，电极坯407用于对端塞进行定位，配合真空气管接口413吸住端塞，中空吸柱406为导电材质制成，夹持座405上设有与中空吸柱406连接的电极接板411，所述电极接板411底部向下延伸至机架1内部，并与机架1内部的焊机连接，所述直线导轨404下方的机架1表面加工有避开电极接板411的避让槽11，避让槽11可在夹持座405移动时不会对电极接板411造成运动干涉，所述直线导轨404上设有包裹避让槽11的波纹护罩412，波纹护罩412可形成防护，以避免杂物进入机架1内部，造成焊机通电时产生电火花等危险情况，顶锻气缸402带动中空吸柱406上的端塞伸入焊接通道202与燃料棒7紧密接触，锻模气爪203远离压紧活塞204一侧的焊接腔体201上设有输送惰性气体的气口206，气口206有两个，两个气口206在充入惰性气体时，可通过一送一排的方式保证充入惰性气体的纯度，气口206处的焊接通道202内安装有导电带207，电极接板411、中空吸柱406、电极坯407和导电带207会形成回路，用于在短时间内传输高电流，利用高电流加热燃料棒7与端塞连接处，使其焊接为一体，导电带207一侧的焊接通道202内设有与焊接位置对齐的模具208，模具208对燃料棒7和端塞的焊接处进行限位，在模具208的限位下配合导电带207传输的电流将煅烧与燃料棒7焊接在一起，同时模具208还可对焊接处进行限位，以防止焊接熔化物溢出，所述机架1上设有检测装置5，检测装置5安装在焊接通道202一侧的机架1表面，焊接完成后，将焊接后的燃料棒7移动至检测装置5进行焊缝检测，检测装置5一端安装有传送燃料棒7的第二送料机构6，机架1上还设有控制器，控制器上连接有多种规格的传感器，传感器用于检测工件到位情况，及焊接工况，传感器的安装和连接为现有技术，故不在此赘述，为了保护焊接装置2、端塞传输装置4和检测装置5，如图2所示，机架1上设有保护罩包裹焊接装置2、端塞传输装置4和检测装置5。
32.为了方便端塞安装，如图9所示，所述电极坯407一侧的机架1上设有对端塞进行排序的振动盘408，振动盘408的出口连接有排列轨道409，排列轨道409的出口处安装有机械手410，所述机械手410将煅烧转移至电极坯407内，机械手410为现有技术，故不在此赘述。
33.为了方便燃料棒7传送，如图8、图11、图12所示，所述第一送料机构3与第二送料机构6结构相同，包括两个导向轮31和安装在导向轮31之间的直线伺服轨道32，导向轮31通过支架可转动地安装在机架1上，两个导向轮31用于支撑燃料棒7，直线伺服轨道32上安装有夹住燃料棒7的夹爪气缸33，夹爪气缸33在夹住燃料棒7后利用直线伺服轨道32带动燃料棒7在导向轮31上移动，用于完成燃料棒7的工作。
34.为了方便焊接后燃料棒7的检测，如图11、图12所示，所述检测装置5包括旋转器51、限位气缸54和摄像头55，所述旋转器51安装在第二送料机构6一端外侧，旋转器51上加工有供燃料棒7穿过的通孔52，焊接后的燃料棒7被第二送料机构6从通孔52送到位后，通孔52内设有夹住燃料棒7的夹套53，所述限位气缸54安装在旋转器51远离第二送料机构6一侧，限位气缸54的伸缩轴上安装有与端塞对齐的挡块，所述摄像头55通过支撑架竖直安装在限位气缸54靠近旋转器51一侧的机架1上，且摄像头55与端塞和燃料棒7的焊接处对齐，夹套53在夹住燃料棒7后，可使燃料棒7跟随旋转器51转动，旋转器51可通过皮带、齿轮等传动部件与电机连接，利用电机驱动旋转器51旋转，从而方便摄像头55对焊缝进行测量，以判断焊接是否合格，同时根据摄像头55拍摄的数据，可计算出焊缝的高度和宽度的最大值、最
小值及平均值，能为设备运行过程中的关键工艺数据提供参数。
35.本发明的使用方法是：
36.使用时，在第一送料机构3上放置燃料棒7(燃料棒7由包壳管和套装在包壳管内的弹簧，煅烧是焊接在包壳管的端部)，利用第一送料机构3将燃料棒7送入焊接通道202内，当燃料棒7传送到位后，通过高压气接口210输送高压气体，利用高压气体推动压紧活塞204移动，压紧活塞204移动时带动橡胶夹筒205夹住燃料棒7，同时锻模气爪203夹住燃料棒7的端口处，完成燃料棒7的夹紧定位操作，此时燃料棒7的端部置于模具208内，与此同时，振动盘408将多个端塞排序后沿直线导轨404送入机械手410，机械手410夹起一个端塞送入电极坯407，此时真空气管接口413将中空吸柱406内的空气吸出，使中空吸柱406内产生负压，利用负压将端塞吸附在电极坯407上，然后顶锻气缸402伸出，将端塞送入焊接通道202内，并使端塞与燃料棒7接触，此时端塞与燃料棒7均位于模具208内，在端塞与燃料棒7接触后，压力传感器403会检测到压力增大，此时通过气口206向焊接通道202内冲入纯度为99.996％(体积比)的氦气，在氦气的压力达到3mpa时，顶锻气缸402再次开始施压，顶锻压力的范围为2000n～5000n，设定值为3200n，达到焊接条件后，焊机放电，电流通过导电带207、电极坯407、中空吸柱406和电极接板411形成回路，利用短时间、高电流加热燃料棒7和端塞的接触面，配合顶锻气缸402的顶锻力完成燃料棒7与端塞的焊接操作，焊接后焊机断电，等待焊缝冷却成型，在模具208的限位下，可防止焊接处的焊接熔化物溢出，同时模具208还可固定焊缝的几何形状，能有效解决现有技术中焊缝出现突出和凹陷等缺陷，焊接完成后，利用气口206将惰性气体排出，随后锻模气爪203松开，顶端气缸复位，机械手410再在电极坯407上安装下一个端塞等待下次焊接，第一送料机构3将燃料棒7从焊接通道202移出，随后将焊接后的燃料棒7放置在第二送料机构6上，利用第二送料机构6将焊接后的燃料棒7送入检测装置5进行焊缝检测，检测时，第二送料机构6将焊接后的燃料棒7穿过通孔52，使燃料棒7上的端塞与限位气缸54接触，此时焊缝位于摄像头55下方，若焊缝位置有偏差，可通过限位气缸54调整焊缝的位置，随后通过旋转器51上的夹套53夹紧燃料棒7，使旋转器51能带动燃料棒7转动，接着利用摄像头55对焊缝的高度和宽度进行检测，并对相关参数进行储存，接着在第一送料机构3上再放入新的待焊接燃料棒7，进行下次焊接操作。
37.本方案与现有单点焊接相比，具有焊接速度快，焊缝不会产生气孔、塌陷等缺陷，焊接时免去了转动燃料棒7的过程，使得端塞与燃料棒7焊接后的同轴度保持更好。
38.以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。