换热件的焊接方法与流程

本发明涉及换热件焊接，尤其是涉及一种换热件的焊接方法。

背景技术：

1、可控核聚变托卡马克装置运行过程中存在上亿摄氏度高温等离子体，且装置内部第一壁、偏滤器以及屏蔽块等核心构件需承受极高热流密度、高能粒子轰击及强中子辐照工况，因此，必须布设密集换热件以实现快速换热降温，保障装置长期稳定运行。

2、同时，因托卡马克腔体整体呈“d”型橘子瓣式异形结构，导致装置内部冷却流道走向复杂、弯折多变，受结构空间与成型工艺限制，现有换热件普遍采用主体部和盖板两部分组成，主体部形成为整体锻件机加工开槽、再匹配不锈钢盖板封焊的成型方式，形成密闭内置冷却流道，是聚变堆核心热沉构件的主流制造工艺。

3、但是，现有主体部和盖板的焊接质量较差，影响冷却流道的密封性、流道尺寸精度及换热件整体结构稳定性，从而影响换热件的换热性能。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种换热件的焊接方法，所述换热件的焊接方法可显著提升换热件的主体部和盖板的焊接质量，解决了现有技术中换热件的主体部和盖板的焊接质量差的技术问题。

2、根据本发明实施例的换热件的焊接方法，所述换热件包括主体部和盖板，所述主体部上形成有开口的容纳槽，所述盖板通过所述开口设于所述容纳槽内以限定出换热流道；所述焊接方法包括以下步骤：

3、在盖板的第一方向上的相对两端分别加工出j型坡口，所述第一方向为所述盖板的宽度方向；

4、在所述j型坡口的钝边的底部加工出定位凹槽；

5、在所述主体部的侧壁内侧加工出定位凸部；

6、将所述盖板设于容纳槽且所述定位凸部定位配合在所述定位凹槽内，所述j型坡口与主体部的侧壁相对设置；

7、在所述定位凸部处，对所述盖板和所述主体部进行点焊固定；

8、安装防变形工装，所述防变形工装同时与所述盖板、所述主体部固定连接；

9、在所述j型坡口处，使用第一焊丝并采用手工氩弧焊对所述盖板和所述主体部进行打底焊接；

10、在所述j型坡口处，使用第二焊丝并采用手工氩弧焊进行后续填充焊接，直至焊接完成；

11、去除所述防变形工装；

12、其中，所述第一焊丝的直径小于所述第二焊丝的直径，使用所述第一焊丝焊接时的焊接电流小于使用所述第二焊丝焊接时的焊接电流。

13、根据本发明实施例的换热件的焊接方法，第一方面、通过设计焊接坡口形式（j型坡口），实现降低焊接难度，并便于取消背面保护气体，提高焊接质量及效率，节约生产成本；第二方面、通过在j型坡口的钝边的底部加工出定位凹槽以及在主体部的侧壁内侧加工出定位凸部，有利于提高盖板与主体部的装配精度，避免返修情况，提高焊接装配效率；第三方面、设置防变形工装固定盖板和主体部，避免盖板和主体部在焊接过程中产生相对位移，以实现控制焊接变形并把焊接变形控制在可控范围内，减少加工余量，提高换热件的整体质量及装配效率，并有利于节约工期及成本；第四方面、使用不同直径的焊丝依次对盖板和主体部进行焊接，显著提高焊接质量。

14、在一些实施例中，使用所述第一焊丝焊接时的焊接电流取值范围为80a~90a，使用所述第二焊丝焊接时的焊接电流取值范围为100a~120a；

15、使用所述第一焊丝焊接时的焊接电压和/或使用所述第二焊丝焊接时的焊接电压取值范围为11v~13v，使用所述第一焊丝焊接时的焊接速度和/或使用所述第二焊丝焊接时的焊接速度取值范围为3mm/s~4mm/s。

16、在一些实施例中，所述j型坡口的底部形成有朝向所述主体部延伸的钝边，所述钝边背离所述主体部的一端形成有圆弧过渡的坡口根部，所述坡口根部向远离所述主体部的方向倾斜延伸形成坡口斜面，所述坡口斜面与所述盖板的厚度方向之间形成坡口角度，所述j型坡口满足以下条件中的至少一个：

17、所述钝边的厚度取值范围为4mm~5mm；

18、所述钝边在所述第一方向上的延伸长度取值范围为5mm~6mm；

19、所述坡口根部的圆弧半径取值范围为4mm~6mm；

20、所述坡口角度的取值范围为10°~15°。

21、在一些实施例中，所述定位凸部的凸起高度取值范围为2mm~3mm，所述定位凸部的厚度取值范围为2mm~3mm。

22、在一些实施例中，定义所述钝边朝向所述容纳槽的所述开口的一侧表面为第一端面，定义所述钝边朝向所述主体部的一端表面为第二端面，所述第一端面与所述第二端面通过第一圆弧段相连；

23、和/或，定义所述定位凸部朝向所述容纳槽的所述开口的一侧表面为第三端面，所述第三端面与所述主体部通过第二圆弧段连接，所述第二圆弧段背离所述第三端面的一端通过过渡段连接所述主体部的所述侧壁，所述过渡段相对于所述侧壁倾斜延伸，所述过渡段与所述侧壁之间的夹角取值范围为165°~170°。

24、在一些实施例中，所述将所述盖板设于容纳槽且所述定位凸部定位配合在所述定位凹槽内包括以下步骤：

25、将所述盖板的至少部分设于所述定位凸部上。

26、在一些实施例中，所述安装防变形工装之前还包括以下步骤：

27、采用手工脉冲氩弧焊熔焊所述盖板与所述主体部的所述侧壁的搭接处，用于将所述定位凸部熔化；

28、使用第三焊丝在所述定位凸部的熔化处进行填充焊接。

29、在一些实施例中，所述防变形工装具有散热流道、第一连接部和第二连接部，所述安装防变形工装包括以下步骤：

30、将所述第一连接部连接所述主体部的所述侧壁，所述第二连接部连接所述盖板，所述散热流道与所述j型坡口沿所述第一方向相对设置。

31、在一些实施例中，所述第一连接部包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分沿所述第一方向相对间隔设置，所述第一部分和所述第二部分之间形成卡接口，所述主体部的所述侧壁的至少部分设于所述卡接口内且所述第一部分和所述第二部分止抵在所述侧壁的相对两侧，所述散热流道形成在所述第一部分。

32、在一些实施例中，所述第二连接部形成为连接块，所述连接块与所述盖板的顶壁接触配合且相互连接；

33、其中，在所述第一方向上，所述第二部分的厚度取值范围为5mm~10mm，以使所述连接块与所述第二部分相对间隔排列以形成避让口，所述避让口与所述j型坡口沿第二方向相对设置，所述第二方向与所述第一方向相交。

34、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种换热件的焊接方法，其特征在于，所述换热件包括主体部（100）和盖板（200），所述主体部（100）上形成有开口的容纳槽（110），所述盖板（200）通过所述开口设于所述容纳槽（110）内以限定出换热流道（300）；所述焊接方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的换热件的焊接方法，其特征在于，使用所述第一焊丝焊接时的焊接电流取值范围为80a~90a，使用所述第二焊丝焊接时的焊接电流取值范围为100a~120a；

3.根据权利要求1所述的换热件的焊接方法，其特征在于，所述j型坡口（210）的底部形成有朝向所述主体部（100）延伸的钝边（211），所述钝边（211）背离所述主体部（100）的一端形成有圆弧过渡的坡口根部（212），所述坡口根部（212）向远离所述主体部（100）的方向倾斜延伸形成坡口斜面（213），所述坡口斜面（213）与所述盖板（200）的厚度方向之间形成坡口角度，所述j型坡口（210）满足以下条件中的至少一个：

4.根据权利要求3所述的换热件的焊接方法，其特征在于，所述定位凸部（120）的凸起高度取值范围为2mm~3mm，所述定位凸部（120）的厚度取值范围为2mm~3mm。

5.根据权利要求4所述的换热件的焊接方法，其特征在于，定义所述钝边（211）朝向所述容纳槽（110）的所述开口的一侧表面为第一端面（2111），定义所述钝边（211）朝向所述主体部（100）的一端表面为第二端面（2112），所述第一端面（2111）与所述第二端面（2112）通过第一圆弧段（2113）相连；

6.根据权利要求4所述的换热件的焊接方法，其特征在于，所述将所述盖板（200）设于容纳槽（110）且所述定位凸部（120）定位配合在所述定位凹槽（220）内包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的换热件的焊接方法，其特征在于，所述安装防变形工装（2000）之前还包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的换热件的焊接方法，其特征在于，所述防变形工装（2000）具有散热流道（600）、第一连接部（700）和第二连接部（800），所述安装防变形工装（2000）包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的换热件的焊接方法，其特征在于，所述第一连接部（700）包括第一部分（710）和第二部分（720），所述第一部分（710）和所述第二部分（720）沿所述第一方向相对间隔设置，所述第一部分（710）和所述第二部分（720）之间形成卡接口（730），所述主体部（100）的所述侧壁的至少部分设于所述卡接口（730）内且所述第一部分（710）和所述第二部分（720）止抵在所述侧壁的相对两侧，所述散热流道（600）形成在所述第一部分（710）。

10.根据权利要求9所述的换热件的焊接方法，其特征在于，所述第二连接部（800）形成为连接块，所述连接块与所述盖板（200）的顶壁接触配合且相互连接；