换热器管板焊接方法及焊接装置

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1.换热器管板焊接方法，所述方法采用激光填丝焊技术对待焊接的换热管与管板之间的缝隙进行焊接，其特征在于，包括以下步骤：S1：控制超声波探头向待焊接的换热管与管板之间的缝隙发射超声波信号；S2：实时监测换热管轴线中心与待焊接的换热管与管板之间缝隙的超声波信号和超声波探头所处位置，构建超声波传输功率差稳态计算模型，控制激光器以待焊接的换热管与管板之间缝隙轨迹准确行走；所述激光器与所述超声波探头处于探头本体坐标系的同一位置；S3：以换热管底部中心线与管板堆焊层的交点为起点，同时开启送丝机、侧保护气管和激光器对换热管与管板之间缝隙进行激光填丝焊，构建激光功率密度函数，以最优激光功率密度发射激光熔融焊丝；S4：当焊接完一个换热管与管板之间缝隙，对已经焊接完毕的换热管与管板之间缝隙进行气密性检测，检测缝隙是否焊接良好，若未达到气密性检测标准，则重复所述步骤S1-S3；所述S2步骤，包括以下步骤：S21：计算超声波发出处波长和换热管与管板缝隙接收到超声波处超声波波长/>：
，/>；其中，为超声波发射探头半径，/>为待焊接的换热管与管板之间缝隙半径；/>为零阶第二类汉克尔函数；/>为n阶纽曼函数；j为虚数，/>；/>为超声波发射探头发射出的超声波的第一波数，/>为待焊接的换热管与管板之间缝隙接收到超声波的第二波数；S22：根据所述S21步骤计算得到的结果，构建超声波传播区域系数计算模型，其中，/>为超声波发射探头发射出的超声波处在探头本体坐标系yz平面内与z轴的夹角，/>为待焊接的换热管与管板之间缝隙接收到超声波处在探头本体坐标系yz平面内与z轴的夹角；S23：构建超声波传输功率差稳态计算模型C如下：
；其中，W为超声波传输功率差，即为超声波发射探头发出的超声波处与待焊接的换热管与管板之间缝隙接收到超声波处之间的环形区域内的超声波传输功率差；为超声波传输功率差最小值，/>为超声波功率差最大值；
；S24：判断所述超声波传输功率差稳态计算模型C是否小于0.15，若是，则控制激光器以实时监测得到的所处探头本体坐标系的坐标行进，其中，/>、/>和/>分别为所述S2步骤实时监测得到的超声波探头于探头本体坐标系内的横坐标、纵坐标和竖坐标；否则调整激光器在探头本体坐标系内的位置，并重复所述步骤S21-S23；所述S3步骤包括以下步骤：S31：计算发射出的激光落在待焊接的换热管与管板之间缝隙处的光斑的激光峰值强度；S32：根据所述S31步骤的计算结果，构建激光功率密度函数：
；其中，激光器发射出的激光所在光轴与探头本体坐标系的x轴重合，因此发射出的激光所在的激光脉冲坐标系的横轴坐标为，纵轴坐标为/>，/>，其中，为发射出的激光所在激光束的腰部半径，为激光发射频率；/>为发射出的激光光斑的半径；fS33：判断激光功率密度是否处于最优焊接阈值范围内，若是，则控制激光器发射出激光，否则重复所述步骤S31-S32；所述最优焊接阈值范围为＞105W/cm。2