[发明专利]一种核燃料棒端塞压力电阻焊加压装置及焊接方法

说明书

本发明提供一种核燃料棒端塞压力电阻焊加压装置及焊接方法，装置包括顶锻电缸、压力传感器、浮动接头、导向调整机构、位移传感器、端塞座、电极杆、包壳管、焊接室、气动执行机构；顶锻电缸安装在基座上，顶锻电缸的一端与伺服电机相连，由伺服电机提供执行动力，另一端连接浮动接头，浮动接头正对电极杆，电极杆安装在导向调整机构上，电极杆与浮动接头接触一端安装有压力传感器，压力传感器用于和控制器相连，端塞座安装在中空的电极杆的另一端部，并且电极杆内提供负压，用于吸附住端塞座。本发明提供一种核燃料棒端塞压力电阻焊加压装置，在端塞压力电阻焊通电及加压为毫秒级的焊接方式中，能够实现精确快速压力，精确快速位置控制。

技术领域

本发明属于核能利用设备技术领域，尤其涉及一种电阻焊加压的装置及焊接方法。

背景技术

锆管结构如图1所示，其功能是存放核燃料，并且实现核燃料与棒外介质的隔离，主要结构为中部的管子与端塞通过焊接组成。其中目前最主流的连接方法除了最初传统的熔化焊还有法国USW和俄罗斯VVER采用的压力电阻焊，两者的焊接原理类似如图2所示，图中101-端塞电极、102-气动执行器、103-伸出的包壳管、104-焊室、105-焊接电极、106-密封圈、107-包壳管夹具(套爪)。

压力电阻焊焊接过程为：端塞与管材定位并施加预压力(形成局部接触面)-接通焊接电流并施加焊接压力(加热并在接触面附近塑性成型完成焊接接头)。

焊接接头要求外表面平滑，无需机加工；内表面形成挤出焊瘤表明焊缝有足够塑性变形量达到可靠连接。

焊缝的形成需要压力和电流(提供热量，形成适合接头成型的温度场)，在接触面机加工尺寸形状及预压力一定的条件下，接触面的接触形式决定了接触电阻是直接影响焊接温度场的重要因素。目前的端塞压力电阻焊采用气动力源存在以下缺陷：

(1)响应慢，加载压力、速度、位移与电流之间的精确配合无法达到。

(2)活塞漏气、活塞与缸体之间需要润滑维护等导致输出力不稳定和维护工作增加。

但是现有技术中尝试将气动执行更换为电动执行机构，原有气动执行机构的部件却不能及时响应，造成得不到想要的燃料棒端塞的焊接效果，因此现有的焊接方式还停留在气动执行方式上。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种核燃料棒端塞压力电阻焊加压装置及焊接方法，在端塞压力电阻焊通电及加压为毫秒级的焊接方式中，能够实现精确快速控制，精确快速位置控制。

本发明采用如下技术方案：

一种核燃料棒端塞压力电阻焊加压装置，包括顶锻电缸、压力传感器、浮动接头、导向调整机构、位移传感器、端塞座、电极杆、包壳管、焊接室、气动执行机构。

顶锻电缸安装在基座上，顶锻电缸的一端与伺服电机相连，由伺服电机提供执行动力，另一端连接浮动接头，浮动接头正对电极杆，电极杆安装在导向调整机构上，电极杆与浮动接头接触一端安装有压力传感器，压力传感器用于和控制器相连，端塞座安装在中空的电极杆的另一端部，并且电极杆内提供负压，用于吸附住端塞座，端塞座一侧安装有用于测量端塞座位移的位移传感器，位移传感器用于和控制器相连；

导向调整机构包括直线导轨和滑轨，2个直线导轨呈对角线平衡布置，一端均安装在基座上，另一端均安装在焊接室上，滑轨的截面是圆形，滑轨套在对角线平行布置的直线导轨上。

包壳管固定在另一侧的气动执行机构上，气动执行机构顶部布置三个夹持部，用于包壳管的夹持固定以及保证端部齐平，气动执行机构提供包壳管向焊接室移动的动力。

气动执行机构包括3个夹持部，分别是前端夹持部、中部夹持部、后端夹持部，前端夹持部可移动的安装在前端夹持部安装座，中部夹持部安装在移动滑轨上，后端夹持部安装在光杆导轨上，前端夹持部安装座、移动滑轨、光杆导轨分别安装在各自的基座上。