支承装置的焊接方法与流程

1.本技术涉及核电产品焊接制造相关技术领域，具体涉及一种支承装置的焊接方法。


背景技术：

2.支承座是核电产品中传动设备的重要部件，为核电设备中的多种传动部件提供支承，对支承座的制造要求非常高。支承座由底板、支承环、支承块和法兰焊接而成。目前针对以上产品的制造方法有铸造、整体式加工和手工焊接。铸造需要模具，制造模具的成本比较高，且核电产品大多为单件，采用铸造的性价比极低，且制造周期比较长。整体式加工不需要制造模具，且能保证比较好的精度，但是，采用整体式加工会大量的浪费原材料，且制造的周期也比较长，性价比也比较低。最常用的是采用手工焊接的方式进行制造，但是由于底板上部的角焊缝较大(角焊缝厚度20mm)，焊接过程中会导致底板变形严重，且焊接完成以后形状矫正难度较大，影响最终产品的稳定性。针对核电产品使用的支承座零部件焊接变形较大的问题没有得到有效的解决。为此本技术提出了一种支承装置的焊接方法。


技术实现要素：

3.本技术提供一种支承装置的焊接方法，以解决由于底板上部的角焊缝较大，焊接过程中会导致底板变形严重，且焊接完成以后形状矫正难度较大，影响最终产品的稳定性的问题。
4.为达上述目的，本技术提供的一种支承装置的焊接方法，所述支承装置包括底板、支承件和法兰，其特征在于，所述焊接方法包括：
5.s1：提供一底板，所述底板的初始厚度大于所述底板的成品厚度，在所述底板上开设焊接孔，将所述支承件从所述底板的上方竖直安装在所述焊接孔内，且所述支承件的下端加工一坡口；
6.s2：交替焊接下角焊缝和上角焊缝，将所述支承件焊接至所述底板上；其中所述下角焊缝位于所述支承件坡口倾斜面与所述焊接孔侧壁之间，所述上角焊缝位于所述支承件坡口倾斜面与所述底板的上端面之间；在交替焊接的过程中，在所述底板的底面上焊接防变形工装；当焊接完成之后，从所述底板上拆下所述防变形工装；
7.s3：对所述底板从下往上进行车加工以减薄至所述底板的成品厚度，然后从上往下车加工形成所述法兰；以及
8.s4：将所述法兰的上端和所述底板的下端匹配对接后焊接在一起。
9.在本技术的一些实施例中，所述步骤s2包括：
10.s21：在所述下角焊缝焊接完成以后，停止对所述上角焊缝的焊接，接着在所述底板底面上焊接所述防变形工装，然后再接着对所述上角焊缝的剩余部分进行焊接；以及
11.s22：将所述上角焊缝的剩余部分全部焊接完成以后，从所述底板上拆下所述防变形工装。
12.在本技术的一些实施例中，在所述步骤s21中，对所述上角焊缝的剩余部分进行焊接时，采用如下步骤：
13.s201：将所述上角焊缝的剩余部分在同一水平面的圆周上划分为偶数的等分圆弧；
14.s202：接着对偶数的等分圆弧，对称交替焊接，直至所述上角焊缝的剩余部分完成停止。
15.在本技术的一些实施例中，所述步骤s3中所述底板被车加工出一高度为 10mm，壁厚为20mm的环形凸台，所述法兰被车加工出一深度为10mm的槽体，且所述法兰未加工部位形成一高度为10mm的焊接台。
16.在本技术的一些实施例中，所述步骤s4中对所述法兰和所述底板的焊接，包括如下步骤：
17.s301：所述环形凸台的下端和所述焊接台的上端分别车加工出坡口；
18.s302：沿着竖直方向，将所述环形凸台的下端与所述焊接台的上端匹配对接，且连接处形成一焊接缝；
19.s303：采用激光焊接的方式，对所述焊接缝进行第一步焊接；
20.s304：接着采用手工焊接对剩余部分的焊接缝进行第二步焊接。
21.在本技术的一些实施例中，所述焊接缝包括所述环形凸台上坡口和所述焊接台上坡口组合形成的“u”字形部分和“v”字形部分，以及位于“u”字形部分和“v”字形部分之间的连接部分，所述第一步的激光焊接用于焊接所述焊接缝的连接部分，所述第二步的手工焊接用于焊接所述焊接缝的“u”字形部分和“v”字形部分。
22.在本技术的一些实施例中，组装式所述防变形工装包括第一横杆、第二横杆、第一凹槽和第二凹槽，所述第一横杆上开设有若干个第一凹槽，所述第二横杆上开设有若干个第二凹槽，所述第一横杆和所述第二横杆通过所述第一凹槽和所述第二凹槽匹配扣合安装在一起。
23.在本技术的一些实施例中，所述防变形工装为整体式结构或者组装式结构；所述的整体式结构的所述防变形工装为一块钢板。
24.在本技术的一些实施例中，所述下角焊缝焊、所述上角焊缝和所述防变形工装的焊接方式均采用的是氩弧焊，保护气体为氩气，上述焊接过程中采用的焊接参数为电压大小为12v
±
3v，电流强度为160a
±
10a，焊接速度为10cm/min。
25.在本技术的一些实施例中，所述环形凸台和所述底板的手工焊接采用氩弧焊，保护气体为氩气，在焊接过程中采用的焊接参数为电压大小为12v
±
3v，电流强度为160a
±
10a，焊接速度为10cm/min；所述激光焊接过程的焊接参数为功率采用11-13kw，焊接速度11-14mm/s，离焦量为15mm。
26.有益效果：
27.本技术增加焊接前底板的厚度尺寸，由40mm提高至55mm，厚度尺寸的增加不仅可以提高底板在焊接过程中的抗变形能力，而且底板增加的15mm加工余量均放在底板下部，由于下部机加工与上部焊接对产品的变形影响方向是相反的，通过下部的机加工变形来抵消部分上部焊接变形，降低结构制造变形量。
28.本技术中为了解决底板与法兰焊接过程中导致底板变形量过大的问题，在车底板
15mm余量的时候，车出高度10mm，壁厚20mm的环形凸台，同时将法兰的高度减少10mm，让法兰与底板的凸台进行焊接。
29.本技术中优化了焊接顺序采用上下两侧交替对上角焊缝和下角焊缝进行焊接，这样可以有效减小焊接变形量，并且
30.本技术中增加了防变形工装，在焊接的过程中根据对焊接变形趋势的分析，增加相应的防变形工装工装，防止焊接过程中产品变形，具体地，在下角焊缝焊接完成以后，在底板的下端面上焊接上防变形工装，接着对剩余的上角焊缝进行焊接。
31.本技术中改进了焊接方式，具体地在焊接法兰和环形凸台时，采用激光焊接和手工焊接相结合的方式，有效的解决了因企业制造核电产品而采购超大功率激光焊机受限的困境，为企业带来经济效益。
32.本技术中通过采用焊接的方式进行制造，减少加工余量，节省材料，为产品的制造节省成本。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
34.图1：支承装置整体结构示意图俯视图图2：支承装置整体结构示意图主视图图3：支承装置整体结构示意图斜视图图4：底板结构示意图图5：支承块结构示意图图6：支承环结构示意图图7：工装布置结构示意图图8：工装条(一)结构示意图图9：工装条(二)结构示意图图10：部分焊接完成结构示意图图11：法兰结构示意图图12：车出环形凸台后底板结构示意图图13：图12中底板环形凸台部分放大结构示意图图14：图13中底板环形凸局部尺寸角度标注示意图图15：图11中法兰部分放大结构示意图图16：图15法兰局部尺寸角度标注示意图图17：支承环与底板焊接接头型式示意图图18：支承块与底板焊接接头型式示意图图19：法兰与底板环形凸台焊接接头型式示意图图20：焊接完成后剖视图图21：制造流程图。
35.本技术说明书附图中的主要附图标记说明如下：
36.底板1、环形凸台11、支承件2、支承环21、支承块22、法兰4、槽体 41、焊接台42、焊接孔5、防变形工装7、第一横杆71、第二横杆72、第一凹槽73、第二凹槽74。
具体实施方式
37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
38.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
39.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
40.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.本技术提供一种支承装置的焊接方法，以下分别进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本技术实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
42.请参阅图1-4所示，一种支承装置的焊接方法，所述支承装置包括底板1、支承件2和法兰4，本实施例中所述支承装置为支承座，以下描述以支承座为例。所述支承件2的下端加工一坡口，所述焊接方法包括：
43.s1：提供一底板1，所述底板1的初始厚度大于所述底板1的成品厚度，将所述底板1的厚度尺寸由40mm增加到55mm，所述底板1增加的15mm加工余量均放在所述底板1的下部，所述底板1厚度尺寸的增加可以提高所述底板 1在焊接过程中的抗变形能力。在所述底板1上开设焊接孔5，将所述支承件 2竖直安装在所述焊接孔5内(安装所述支承件2的一侧为上侧)，所述焊接孔5的数量与所述支承件2的数量相对应设置。所述支承件2包括支承环21、支承块22的一种或者几种混用，在图3所示具体实施例中，所述支承件2包括支承环21和支承块22，以下所述支承件2在描述时，以支承环21和支承块22为例。
44.s2：在现有技术焊接过程中，下角焊缝和上角焊缝采用单方焊接的方式，即先行将下角焊缝或者上角焊缝焊接完成以后，再对另一个角焊缝进行焊接，这种焊接方式，会导致所述底板1变形严重。为了解决上述问题，该实施中在对下角焊缝和上角焊缝进行焊接时，采用均匀交替的方式对下角焊缝和上角焊缝进行焊接。在图5和图6具体实施例中，所述支
承件2坡口倾斜面与所述焊接孔5侧壁形成下角焊缝，且所述支承件2坡口倾斜面与所述底板1的上端面形成上角焊缝。具体地，所述支承环21和所述支承块22的焊接存在先后顺序，首先，将所述支承环21沿着竖直方向放置在所述焊接孔5内，焊接时采用焊接参数，交替对下角焊缝和上角焊缝进行焊接，在下角焊缝焊接完成以后，停止继续对上角焊缝的焊接，即停止交替焊接过程。其次，对所述支承块22进行焊接，所述支承块22与所述支承环21的焊接过程一致，并在下角焊缝焊接完成后，也停止继续对上角焊缝的焊接。这种焊接方式可有效减缓由于焊接不对称导致所述底板1变形的问题。
45.需要注意的是，上角焊缝和下角焊缝的焊接方式为氩弧焊，保护气体为氩气，恒定的焊接参数为电压大小为12v
±
3v，电流强度为160a
±
10a，焊接速度为10cm/min。
46.在所述支承环21与所述支承块22交替焊接工作完成后，在所述底板1 的底面上焊接防变形工装7，接着对上角焊缝剩余部分进行焊接，具体地，在所述下角焊缝和所述上角焊缝交替焊接完成以后，在所述底板1的底面上点焊防变形工装7。接着分别对所述支承环21和所述支承块22的上角焊缝剩余部分进行焊接，对上角焊缝的剩余部分进行焊接时，由于焊接过程会存在热胀冷缩的现象，在焊接完成以后，焊接部对未焊接部有牵拉作用，因此在焊接剩余部分上角焊缝时，会使得所述底板1的四周向上翘起变形，而所述防变形工装 7的设置，可以起到减缓所述底板1向上的翘起变形。该步骤与上述焊接的焊接方式和焊接参数一致。
47.进一步地，在焊接剩余部分上角焊缝时，以所述支承环21为例，沿着所述支承环21的四周，将剩余部分上角焊缝在同一水平面圆周上划分为偶数的等分圆弧；并且偶数的等分圆弧，对称交替焊接，直至剩余部分上角焊缝焊接完成停止。偶数的等分圆弧的划分，可以为四等分、六等分或者八等分，本领域技术人员可根据实际所述支承环21的大小进行调节。本实施例中将所述上角焊缝进行八等分，在焊接时，八等分圆弧对称划分为两组，并对两组圆弧进行交替焊接。
48.请参阅图7-10所示，所述的防变形工装7为整体式结构或者组装式结构。整体式所述防变形工装7为一块钢板，整体式结构的设置，可实现便捷运输的效果。组装式所述防变形工装7包括第一横杆71、第二横杆72、第一凹槽73 和第二凹槽74，所述第一横杆上开设有若干个第一凹槽，所述第二横杆上开设有若干个第二凹槽74，所述第一横杆71和所述第二横杆72通过所述第一凹槽73和所述第二凹槽74匹配扣合安装在一起，组装式所述防变形工装7 在部分组装件发生损坏后，可以通过更换损坏件，使得所述防变形工装能够继续使用，未损坏部分可以实现重复利用的效果，这样可以达到节约资源的作用。
49.上角焊缝全部焊接完成以后，从所述底板1上拆下所述防变形工装7，具体地，上角焊缝的剩余部分焊接完成后，待装置整体冷却，利用角磨机(未图示)从所述底板1上拆下所述防变形工装7。
50.s3：对所述底板1从下往上进行车加工以减薄至所述底板的成品厚度，然后从上往下车加工形成所述法兰4，具体地，所述底板1被车加工出一高度为 10mm，壁厚为20mm的环形凸台11(如图12-14所示)。在所述底板1受到向上的抵触切削力时，会使得所述底板1的四周向下弯曲，该步骤中能够抵消所述底板1在步骤s2中向上翘起的变形。所述法兰4从上往下被车加工出一深度为10mm的槽体41，且所述法兰4未加工部位形成一高度为10mm的焊接台 42(如图15-16所示)，对所述法兰4的车加工，是为了与所述环形凸台11 匹配对接后实
现更加便捷的焊接效果。
51.s4：将所述法兰4的上端和所述底板1的下端匹配对接后焊接在一起。
52.请参阅图19-20所示，在实际的焊接过程中，由于所述法兰4壁厚较厚，需要采用超大功率激光焊机(未图示)进行焊接，超大功率激光焊机设备的成本比较高，不具备经济性，且超大功率的激光焊机设备对国内重点行业采购限制。为此本实施例中改变了所述法兰4和所述底板1的焊接方式，采用一种手工焊接和激光焊接相结合的焊接方式，有效的解决了因企业制造核电产品而采购超大功率激光焊机受限的困境，为企业带来经济效益。并且，采用手工焊接和激光焊接相结合的方式，还可以减小支承座制造过程中的焊接变形量，提高支承座制造的精度。具体地焊接过程包括如下步骤：
53.s301：请参阅图13和图15所示，所述环形凸台11的下端和所述焊接台 42的上端均车加工出坡口，所述坡口的设置，可保证焊接过程更加的便捷。
54.s302：沿着竖直方向，将所述环形凸台11与所述焊接台42匹配对接形成一焊接缝，所述焊接缝包括所述环形凸台11上坡口和所述焊接台42上坡口组合形成的“u”字形部分和“v”字形部分，以及位于“u”字形部分和“v”字形部分之间的连接部分，请参阅图19所示，可知所述焊接缝的整体宽度为23mm，所述焊接缝连接部分宽度为12mm，“u”字形部分的宽度为4mm，“v”字形部分的宽度7mm。
55.s303：采用激光焊接的方式，对所述焊接缝进行第一步焊接，具体地在第一步焊接过程中，引入激光填丝技术，对所述焊接缝的连接部分进行焊接，激光焊接过程中，采用的焊接参数为功率11-13kw，焊接速度11-14mm/s，离焦量为15mm，激光焊接能有效的减少支承座制造的时间，提升制造效率，为产品的按时交付争取宝贵的时间。
56.s304：接着采用手工焊接对剩下的焊接缝进行第二步焊接，具体地，在第二步焊接中，采用手工焊接的方式，将所述焊接缝的“u”字形部分和“v”字形部分焊接完成，该步骤中手工焊接采用氩弧焊，保护气体为氩气，电压大小为12v
±
3v，电流强度为160a
±
10a，焊接速度为10cm/min。
57.本技术增加焊接前底板1的厚度尺寸，由40mm提高至55mm，厚度尺寸的增加不仅可以提高底板1在焊接过程中的抗变形能力，而且底板1增加的15mm 加工余量均放在底板1下部，由于下部机加工与上部焊接对产品的变形影响方向是相反的，通过下部的机加工变形来抵消部分上部焊接变形，降低结构制造变形量。
58.本技术中为了解决底板1与法兰4焊接过程中导致底板1变形量过大的问题，在车底板15mm余量的时候，车出高度10mm，壁厚20mm的环形凸台11，同时将法兰4的高度减少10mm，形成焊接台42，让法兰4与底板1的环形凸台11进行焊接。
59.本技术中优化了焊接顺序采用上下两侧交替对下角焊缝和上角焊缝进行焊接，这样可以有效减小焊接变形量。
60.本技术中增加了防变形工装7，在焊接的过程中根据对焊接变形趋势的分析，增加相应的防变形工装7，防止焊接过程中产品变形，具体地，在下角焊缝焊接完成以后，在底板的下端面上焊接上防变形工装7，接着对剩余的上角焊缝进行焊接。
61.本技术中改进了焊接方式，具体地在焊接法兰4和环形凸台11时，采用激光焊接和手工焊接相结合的方式，有效的解决了因企业制造核电产品而采购超大功率激光焊机受限的困境，为企业带来经济效益。
62.本技术中通过采用焊接的方式进行制造，减少加工余量，节省材料，为产品的制造节省成本。
63.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。此外，说明书中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。