[发明专利]基于遥控装夹及螺柱焊接的夏比冲击试样重构装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于夏比冲击试样重组技术领域，涉及一种夏比冲击试样重构装置及方法，尤其是涉及一种基于遥控装夹及螺柱焊接的夏比冲击试样重构装置及方法。

背景技术

核反应压力容器的老化程度可以通过由预先放置于核反应压力容器中的夏比冲击试样获得的韧脆转变曲线来评价。然而，容器内放置监督试样的空间有限，不可能放置太多的夏比冲击试样。借助于试样重构技术，将已冲断的夏比冲击试样重构成新的试样，可利用原破断试样获得较多数据，节约辐照监督试样，以获取辐照剂量下更多的冲击功值，为设备延寿提供基础数据。

试样重构技术是指将试验后试样的主要变形区，通常指塑性变形区切割掉，保留只发生了弹性变形的区域，并将该区域作为新试样的主要变形区，即中间插入段，然后在其两侧通过焊接或者其他粘结的方法重构成成完整的试样，以获取原材料的力学性能。试样重构技术也是目前国外工程界及科学界十分关注的问题。

具体来说，对于辐照监督用夏比冲击试样，其冲断后试样分成两截，有部分区域在冲击中仅受弹性应力，其力学性能没有变化，利用这些区域的材料与新材料焊接后，重新加工缺口，可以再次利用该重构的试样获得原材料的冲击功值。对于具体的重构技术，国内外公开发表的文献极少。国内关于试样重构的研究才刚刚起步，仅苏州热工院做了初步理论探索(专利号：CN201410060019.5)，并没有提出相关的试样重构的具体装置及重构方法。

华东理工大学惠虎团队开展了试样重构的基础研究，对冲击功试样在冲击过程中的应力、应变及变形情况进行了系统研究，研究了合理的插入段等关键技术问题，研究了激光焊、氩弧焊、电子束等方法在试样重构中的可行性，研究了焊接过程中试样温度场的分布，并开展了重构夏比冲击试样的相关试验，验证了重构试样的可行性。

目前试样重构使用的焊接方法可行的有手工氩弧焊、激光焊、电子束等焊接方法。对于手工氩弧焊来说，由于焊接时冷却方式的不易操作和焊接过程中温度的不稳定，不太适合试样重构。对于激光焊来说，可以达到试样重构的要求，但是成本太高，效率较低。对于电子束来说，焊接效果很好，但是设备和连接方式成本很高，也不适合大量的试样重构。因此，有必要研究一种新的夏比冲击试样重构方法。

实际工程中，由于辐照监督试样是有核污染的，其在进行拉伸、冲击及断裂韧性测试时均是在热室中进行，人通过防辐射玻璃，遥控操作机械手，带动热室内的机械手进行相关试样的装夹，然后进行拉伸或冲击试验操作。因此，要将夏比冲击试样重构技术应用到核电工程上，必须要考虑在有防护墙存在，人无法进入的情况下，如何实现夏比冲击试样的远程装夹及焊接问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精确、稳定、连接成本低的基于遥控装夹及螺柱焊接的夏比冲击试样重构装置及方法，可在辐射环境下实现试样重构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于遥控装夹及螺柱焊接的夏比冲击试样重构装置，包括：

切割机，用于对经夏比冲击试验冲断的标准夏比冲击试样段进行切割，获得中间插入段；

可移动夹持机构，用于通过遥控方式夹持并运输待重构试样段，所述待重构试样段包括中间插入段和端部连接段；

焊接夹具，用于夹紧待重构试样段；

电容储能式螺柱焊机，通过电极螺栓与焊接夹具上的待重构试样段实现闭环电路连接，用于对待重构试样段进行焊接，实现试样重构。

所述可移动夹持机构包括履带车、机械臂、云台和遥控操作手柄，所述云台设在履带车上，所述机械臂与云台连接，所述遥控操作手柄分别与机械臂和履带车通信连接。

所述机械臂采用舵机串联形式，包括依次连接的基座、舵机、支架和机械臂本体，实现六自由度运动，所述基座设在云台上。

所述焊接夹具包括导轨、滑块组件和夹紧组件，其中，

所述导轨包括相连接的导轨底座和板块，导轨底座包括用于套设所述滑动组件的对中圆柱，滑块组件通过对中圆柱滑动设置于导轨底座上；