核聚变反应堆诊断中窗口插件的电子束焊定位工装和方法

本技术涉及精密焊接，更具体而言，涉及一种核聚变反应堆诊断中窗口插件的电子束焊定位工装和方法。

背景技术：

1、iter（international thermonuclear experimental reactor，国际热核聚变实验堆）是一种大规模的磁约束核聚变实验装置。诊断窗口插件是容纳等离子体诊断设备的关键部件，并用于在iter装置的上部、中部或下部等不同位置的端口实现诊断功能，其中，位于中部的诊断窗口插件，也即诊断中窗口插件的壳体通常为截面呈圆角矩形的方管结构，由四块侧板与四角的圆弧过渡段焊接围合而成。然而，在弧面与侧板的焊接定位过程中，弧面与侧板的相对位置难以精确固定，致使焊接完成后圆角矩形截面的另一端容易发生偏离，难以保证方管的截面轮廓达成度，进到影响诊断中窗口插件与真空室窗口的装配精度及密封性能。

技术实现思路

1、本技术实施方式提供了一种核聚变反应堆诊断中窗口插件的电子束焊定位工装和方法，并用于解决以上的至少一个技术问题。

2、第一方面，本技术提供了一种定位工装，用于为核聚变反应堆诊断中窗口插件的管体的电子束焊进行定位，所述管体由多个侧板和圆弧过渡段围成，所述侧板包括第一侧板和第二侧板，所述圆弧过渡段连接在所述第一侧板和所述第二侧板之间，所述定位工装用于在电子束焊设备中对所述第一侧板、所述第二侧板和所述圆弧过渡段进行定位。

3、所述定位工装包括初次焊接工装和二次焊接工装。初次焊接工装包括底座、压块和侧向定位件，所述底座包括凸台面和侧弧面，所述压块用于与所述凸台面共同夹持所述第一侧板，所述侧向定位件具有凹弧面，所述凹弧面和所述侧弧面的曲率均与所述圆弧过渡段匹配，所述凹弧面和所述侧弧面共同用于夹持所述圆弧过渡段，所述压块与所述侧向定位件形成间隙，所述间隙用于在初次焊接时露出所述圆弧过渡段与所述第一侧板之间的接缝；二次焊接工装包括定位组件，所述定位组件用于在二次焊接时与多个所述侧板的内表面紧固连接。

4、如此，通过初次焊接工装中，凸台面与压块配合压紧第一侧板，侧弧面与凹弧面共同夹持圆弧过渡段，使得初次焊接第一侧板与圆弧过渡段之间的接缝时，第一侧板与圆弧过渡段保持预设的接合角度，进而在二次焊接时，定位组件从多个侧板的内表面锁紧多个侧板和圆弧过渡段，提高对核聚变反应堆诊断中窗口插件的管体的焊接定位的精准度，同时不易干扰电子束射向待焊接的接缝，进而保证诊断窗口插件的装配精准及密封可靠。

5、在一些实施方式中，凸台面为具有方形轮廓的平面，侧弧面位于底座沿凸台面两个侧边相对方向的两侧。

6、如此，每个第一侧板可同时与两侧的两个圆弧过渡段一起固定在初次焊接工装上，减少额外的组装次数，提高焊接的效率。

7、在一些实施方式中，侧向定位件包括第一定位板和第二定位板，第一定位板位于底座沿第一方向相背的两侧并与侧弧面相对，凹弧面形成在第一定位板上，第二定位板位于底座沿第二方向相背的两侧，第一方向和第二方向分别为凸台面的侧边两两相对的两个方向。

8、如此，第一定位板和第二定位板分别从第一侧板的第一方向和第二方向固定第一侧板和圆弧过渡段，从而提高对第一侧板和圆弧过渡段的定位准确性以及可靠性。

9、在一些实施方式中，凸台面形成有容置槽，容置槽位于凸台面与侧弧面的连接处并与间隙相对，容置槽沿圆弧过渡段与第一侧板之间的接缝延伸。

10、如此，通过容置槽可以接收焊接过程中滴落的熔融液滴，也可以容纳临时背衬条，令临时背衬条焊接在第一侧板与圆弧过渡段之间接缝的内侧面，从而确保焊缝完美成型，并且在焊缝背面提供支撑，提高焊接质量。

11、在一些实施方式中，侧向定位件形成有与容置槽连通的引弧槽和收弧槽，引弧槽和收弧槽分别位于容置槽沿长度方向的相对两端。

12、如此，通过在容置槽的两端分别设置引弧槽和收弧槽，从而熔池不稳定而容易产生缺陷的焊接起始端和结束端，由引弧槽和收弧槽及槽内填充的金属材料替代第一侧板和圆弧过渡段接受电子束轰击，将可能出现的焊接缺陷转移到临时背衬条或引弧条、收弧条上，从而提高焊接质量。

13、在一些实施方式中，底座包括凸缘，凸缘与侧弧面连接并相对于侧弧面的底缘向外延伸，侧向定位件至少部分地与凸缘抵接。

14、如此，通过凸缘可以承托至少部分的侧向定位件，加强凹弧面与侧弧面对圆弧过渡面的定位可靠性，提高初次焊接工装的稳定性。

15、在一些实施方式中，压块包括压板以及与压板连接的镂空部，压板设置为在初次焊接时与第一侧板紧密贴合，镂空部形成有镂空区间。

16、如此，通过压板严密贴合第一侧板，保证对第一侧板的定位准确性和可靠性，同时通过镂空部形成镂空区间，降低了压块整体的重量，并且便于制成型。

17、在一些实施方式中，定位组件包括主架、锁紧件和连接件，连接件固定于多个侧板的内表面，且连接件形成有定位槽；锁紧件与主架可拆卸地固定连接，锁紧件与定位槽卡合，以在二次焊接时锁紧主架和侧板。

18、如此，通过锁紧件与主架可拆卸地固定连接，锁紧件与定位槽卡合，从而便捷地将定位组件组装在多个侧板的内侧并从内侧实现对侧板的锁紧定位。

19、在一些实施方式中，二次焊接工装包括转动组件，转动组件与定位组件连接并用于转动管体，以使多个圆弧过渡段与第二侧板之间的接缝依次地朝向电子束焊设备的电子束发射装置。

20、如此，通过转动组件辅助管体转动，更加稳定地切换待焊接的接缝，从而减少第二侧板与圆弧过渡段焊接过程中的变形和移位。

21、在一些实施方式中，转动组件包括第一滚动件、第二滚动件和支撑件，第一滚动件与定位组件固定连接，支撑件固定设置在电子束焊设备中，第二滚动件可转动地设置在支撑件上并与第一滚动件形成滚动接触配合。

22、如此，通过第一滚动件与定位组件固定连接，定位组件与多个侧板固定连接，第二滚动件可转动地设置在支撑件上且与第一滚动件形成滚动接触配合，从而辅助第一滚动件、定位组件整体和多个侧板、多个圆弧过渡段共同相对于支撑件转动，更加便捷地实现第二侧板与圆弧过渡段之间的接缝的朝向的调节。

23、第二方面，本技术提供了一种核聚变反应堆诊断中窗口插件的电子束焊定位方法，定位方法采用上述任一实施方式的定位工装实现，并用于在电子束焊设备中对第一侧板、第二侧板和圆弧过渡段进行定位。定位方法包括以下步骤：

24、在初次焊接工装上固定圆弧过渡段和第一侧板；

25、焊接圆弧过渡段与第一侧板之间的接缝，形成焊接部件；

26、在二次焊接工装上固定焊接部件和第二侧板；

27、焊接圆弧过渡段与第二侧板之间的接缝，形成管体。

28、本技术提供的电子束焊定位方法，通过先将第一侧板与圆弧过渡段在初次焊接工装上定位焊接形成焊接部件，再在二次焊接工装上将焊接部件与第二侧板定位焊接，使圆弧过渡段的两侧接缝分阶段完成，减少圆弧过渡段与平整的侧板焊接时出现偏摆移位或相互牵拉，进而导致管体在焊接中变形的问题，提高了焊接稳定性和可靠性，进而保证管体的尺寸精度和密封可靠性。

29、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中分别给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。