CN102941387A - 一种超导线的焊接装置及焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超导线的焊接装置及焊接方法，焊接装置包括加热单元、焊接台板、隔热垫块和具有支撑体的压紧单元；所述焊接台板紧固在加热单元上；加热单元设有加热器和温度调节器；压紧单元安装在焊接台板上；压紧单元还包括有：安装在支撑体上用于对焊接头施压的压紧件，以及位于焊接台板与支撑体之间的隔热垫块。本发明的优点是：提供一种控温温区范围大、精度高，能够满足超导线焊接控温要求的超导线的焊接装置及其方法，通过减小焊层厚度，增大焊接面积,减小焊接电阻，降低人为操作因素，提高焊接质量，降低焊接分散性。

Description

一种超导线的焊接装置及焊接方法
  技术领域
本发明涉及一种超导线的焊接装置及焊接方法，特别适于超导线之间或是超导线与常规导体之间、以及一些尺寸的常规导体之间的焊接，属于超导应用技术领域。
背景技术
由于超导线的生产制作受工艺条件的限制，在采用超导线制作超导磁体、限流器、电缆或其它设备时，无论是采用Bi2223、YBCO或者MgB ，其长度不可能无限长，或者根据工程需要逐段定做，通过线材的连接解决所需长度，由此，线材的连接技术已成为实际应用中的一项关键技术。目前，工程上通用的超导线焊接方式是采用钎焊进行的有阻焊接。有阻焊接的主要目标是减小焊接接头的焊接电阻和保证焊接接头的机械强度。由于超导线本身材料的特性，焊接时超导线的焊接温度通常要进行严格的控制，温度过高会破坏超导线材的微观结构，超导线材的性能因此而衰减。另外，在保证焊接强度的前提下，尽量减小焊接层的厚度，以降低焊接电阻。而且，有阻焊接常用的焊接操作方式是采用商用温控电烙铁手工操作或钳式焊接装置。商用温控电烙铁手工焊接通常采用锡钎焊料控温电烙铁焊接方式，控温范围通常>200℃，热容小温度波动大，加热面积小,焊接部件的加热温度不均匀，可能导致焊接件的局部过热，其它地方加热温度不够。同时此种方式焊接质量取决于操作者，人为因素大，焊接质量分散性大。钳式焊接装置通过人工将超导线挂焊料，通过电烙铁将焊料融蚀，然后用钳式焊接装置将两超导线需焊接部位压紧，自然冷却，此种方式对120-200 ℃温区控温较难实现，焊接质量同样取决于操作者，从而造成焊接接头质量分散性较大。
因此，目前有阻焊接常用的焊接操作方式，商用温控电烙铁手工焊接，焊接部件的加热温度不均匀，焊接质量取决于操作者，用钳式焊接装置，在120-200 ℃温区控温较难实现，都存在焊接接头质量分散性较大的问题，这是超导应用技术急需解决的关键技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种控温温区范围大、精度高，能够满足超导线焊接控温要求的超导线的焊接装置及其方法，通过减小焊层厚度，增大焊接面积, 减小焊接电阻，降低人为操作因素，提高焊接质量，降低焊接分散性。
本发明的技术方案是：一种超导线的焊接装置，它包括加热单元、焊接台板、隔热垫块和具有支撑体的压紧单元；所述焊接台板紧固在加热单元上；加热单元设有加热器和温度调节器；压紧单元安装在焊接台板上；压紧单元还包括有：安装在支撑体上用于对焊接头施压的压紧件，以及位于焊接台板与支撑体之间的隔热垫块。
进一步的技术方案是：
所述的超导线的焊接装置，所述支撑体是一个横粱，压紧件是棒形，有若干个；支撑体上有若干个孔的轴线指向焊接台板的压紧棒安装孔；压紧弹簧套在压紧件上。
所述的超导线的焊接装置，其支撑体两端各有一块高度相等的隔热垫块；所述隔热垫块每两块等高的为一组，有若干组，供替换使用。
所述的超导线的焊接装置，其压紧件为一块压板，与支撑体滑动连接。
所述的超导线的焊接装置，其压紧件有用于提起或放下压紧件的销子。
所述的超导线的焊接装置，其隔热垫块3材料选自玻璃钢复合材料；焊接台板2采用与超导线的线膨胀系数相近的材料，选自于不锈钢，或铝合金，或铜。
所述的超导线的焊接装置，其压紧件为整体结构，材为非导热材料，选自复合材料。
所述的超导线的焊接装置，其压紧件为组合结构，靠焊接台板一端为非导热材料，选自复合材料，另一端为金属材料。
一种采用本发明的装置焊接超导线的方法，包括下述步骤：首先将超导线置于焊接台板上，并正对压紧件下端，其中，焊料放置在已打磨清洗好的两根超导线之间，或超导线与电流引线之间定位，再用压紧件对超导线的焊接接头处进行施压；然后启动加热单元，调节焊接温度，进行控溫焊接；当焊料融蚀流出，即停止加热；当焊好后，关闭加热单元，使焊接台板降温，即得到合格的焊接产品。
所述的超导线的焊接方法，其调节焊接温度的温度区间为120-300 ℃。
本发明的突出的特点和显著的技术效果是：
1、由于本发明采用加热单元，其内部埋设有加热器，外部有温度调节器，以电偶控制温度，精确调节焊接台板，温区为120-300 ℃。，超导线置于焊接台板上，加热单元通过传导方式将焊接台板加热从而将超导线加热，通过精确可控加热单元及压紧单元，使焊接台板上超导线的达到可控所需焊接温度，实现超导线材、超导线材与常规导体之间焊接，焊接质量可控，稳定可靠。
2、由于本发明设置压紧单元，并通过压紧弹簧调节支撑体的高度调整对超导线材焊接接头及超导线与常规导体焊接接头施加压力；压紧件为多个压紧棒或长的单个压板，便于对焊接接头进行均匀施压。
3、由于本发明采用在焊接台板上设置隔热垫块，并将焊接台板与支撑体隔开，设置隔热垫块防止下部焊接台板加热温度扩散，同时可减少热量向上部压紧单元扩散，导致支撑体受热，影响焊接压紧效果，因此，隔热垫块采用导热差的玻璃钢等复合材料制成，隔热垫块高度可根据允许的漏热量和需要的焊接压力等方面因素来设计。
4、本发明的超导线焊接装置，由于具有可控温区大、对焊接接头施压均匀、操作简单、可靠性高等特点可以满足超导线材焊接的需求，同时由于整体的结构紧凑小巧，适合于现场操作。
本发明的原理是：超导线焊接装置的加热单元、焊接台板、压紧单元通过紧固连接，通过温控加热单元将焊接台板加热到所需要的温度，将焊料放置在已打磨清洗好的两根超导线之间或超导线与电流引线之间定位，然后采用压紧装置对焊接接头进行施压，待焊料融蚀流出，停止加热，待加热台板冷却后，撤销所施加的压力，取出焊接的线，完成超导线以及与常规导体之间焊接。
附图说明
图1为本发明超导线的焊接装置的主视示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明超导线的焊接装置压紧单元剖视示图；
图4 为本发明超导线的焊接装置焊接段局部放大示意图。
图中各标记所对应的名称为：1-加热单元，2-焊接台板， 3-隔热垫块，4-压紧单元，4.1-支撑体，4.2-销子，4.3-压紧弹簧，4.4-压紧件， 5.1-焊料，5.2-超导线材。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下：
实施例1：如图1、图2、图3、图4所示，为一种超导线的焊接装置基本实施例，它包括加热单元1、焊接台板2、隔热垫块3和具有支撑体4.1的压紧单元4；所述焊接台板2紧固在加热单元1上；加热单元1设有加热器和温度调节器，通过温度反馈信号进行温度精确调节和控制；压紧单元4安装在焊接台板2上；压紧单元4还包括有：安装在支撑体4.1上用于对焊接头施压的压紧件4.4，以及位于焊接台板2与支撑体4.1之间的隔热垫块3。上述焊接台板2提供焊接操作平面，通过加热单元1热传导控温后与其达到热平衡，然后在焊接台板2平面上进行焊接操作。焊接台板2提供超导焊接所需要的焊接温度。所述的支撑体4.1两端各有一块高度相等的隔热垫块3；所述隔热垫块3每两块等高的为一组，有若干组，供替换使用。隔热垫块3防止下部加热台加热温度扩散，同时可减少热量向上部压紧件4.4扩散，导致支撑体4.1受热，影响焊接压紧步骤操作；隔热垫块3可以采用导热差的玻璃钢等复合材料加工；隔热垫块高度可根据允许的漏热量和需要的焊接压力等因素来确定。所述压紧件4.4是若干个压紧棒，或为一块压板，。所述的压紧件4.4有用于提起或放下压紧件4.4的销子4.2。支撑体4.1主要起到支撑压紧件4.4和定位及固定作用。当提拉及放下销子4.2后，即可以放置被焊的超导线材5.2。所述的隔热垫块3材料选自玻璃钢复合材料；焊接台板2采用与超导线的线膨胀系数相近的材料，选自于不锈钢，或铝合金，或铜。所述的压紧件4.4为整体结构，材料为非导热材料，选自复合材料。所述的压紧件4.4为组合结构，靠焊接台板2一端为非导热材料，选自复合材料，另一端为金属材料。
实施例2：是一个优化的实施例。如图1－4所示，与实施例1不同的是：所述的支撑体4.1是一个横粱，压紧件4.4是棒形，有若干个；支撑体4.1上有若干个孔的轴线指向焊接台板2的压紧棒安装孔；压紧弹簧4.3套在压紧件4.4上。压紧弹簧4.3通过选择不同倔强系数的弹簧、弹簧长度来调节压紧件4.4对超导线材焊接接头或超导线与常规导体焊接接头的压力，或者采用液压方式来实现焊接过程中所需要的压力。
实施例3：是又一个优化的实施例。与上述实施例2不同的是：所述的压紧件4.4为一块压板，与支撑体4.1滑动连接。压紧单元4还有加在支撑体4.1上的重力块。
实施例4：是采用本发明的装置焊接超导线的方法实施例，包括下述步骤：首先将超导线5.2置于焊接台板2上，并正对压紧件4.4下端，其中，焊料5.1放置在已打磨清洗好的两根超导线之间，或超导线与电流引线之间定位，再用压紧件4.4对超导线的焊接接头处进行施压；然后启动加热单元1，调节焊接温度，并达到热平衡，进行控溫焊接；当焊料5.1融蚀流出，即停止加热；当焊好后，关闭加热单元1，使焊接台板2迅速降温、冷却，即得到焊接好的产品。所述的调节焊接温度的温度区间为120-300 ℃。
本发明权利要求保护范围不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种超导线的焊接装置，其特征在于：它包括加热单元（1）、焊接台板（2）、隔热垫块（3）和具有支撑体（4.1）的压紧单元（4）；所述焊接台板（2）紧固在加热单元（1）上；加热单元（1）设有加热器和温度调节器；压紧单元（4）安装在焊接台板（2）上；压紧单元（4）还包括有：安装在支撑体（4.1）上用于对焊接头施压的压紧件（4.4），以及位于焊接台板（2）与支撑体（4.1）之间的隔热垫块（3）。
2.根据权利要求1所述的超导线的焊接装置，其特征在于：所述支撑体（4.1）是一个横粱，压紧件（4.4）是棒形，有若干个；支撑体（4.1）上有若干个孔的轴线指向焊接台板（2）的压紧棒安装孔；压紧弹簧（4.3）套在压紧件（4.4）上。
3.根据权利要求1所述的超导线的焊接装置，其特征在于：支撑体（4.1）两端各有一块高度相等的隔热垫块（3）；所述隔热垫块（3）每两块等高的为一组，有若干组，供替换使用。
4.根据权利要求1所述的超导线的焊接装置，其特征在于：所述压紧件（4.4）为一块压板，与支撑体（4.1）滑动连接。
5.根据权利要求1所述的超导线的焊接装置，其特征在于：所述压紧件（4.4）有用于提起或放下压紧件（4.4）的销子（4.2）。
6.根据权利要求1所述的超导线的焊接装置，其特征在于：所述隔热垫块（3）材料选自玻璃钢复合材料；焊接台板（2）采用与超导线的线膨胀系数相近的材料，选自于不锈钢，或铝合金，或铜。
7.根据权利要求1所述的超导线的焊接装置，其特征在于：所述压紧件（4.4）为整体结构，材料为非导热材料，选自复合材料。
8.根据权利要求1所述的超导线的焊接装置，其特征在于：所述压紧件（4.4）为组合结构，靠焊接台板（2）一端为非导热材料，选自复合材料，另一端为金属材料。
9.一种用权利要求1所述的装置焊接超导线的方法，其特征在于：包括下述步骤：首先将超导线（5.2）置于焊接台板（2）上，并正对压紧件（4.4）下端，其中，焊料（5.1）放置在已打磨清洗好的两根超导线之间，或超导线与电流引线之间定位，再用压紧件（4.4）对超导线的焊接接头处进行施压；然后启动加热单元（1），调节焊接温度，进行控溫焊接；当焊料（5.1）融蚀流出，即停止加热；当焊好后，关闭加热单元（1），使焊接台板（2）降温，即得到焊接好的产品。
10.根据权利要求9所述的超导线的焊接方法，其特征在于：所述调节焊接温度的温度区间为120-300 ℃。
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