CN105618967A - 一种具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置 - Google Patents

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马光同
张涵
李兴田
龚天勇
杨晨
刘坤
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Abstract

本发明公开了一种具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置，焊接装置由压力台和加热台构成:调节导轨(1)、固定块(2)、上压块(3)与下压块(5)组成压力台，固定块(2)由紧固螺栓(7)固定在调节导轨中部，上压块(3)与固定块(2)通过旋动螺栓(8)套联，并通过旋动螺栓将上压块(3)沿导轨(1)上下移动而升高或降低,并在实施焊接时通过该螺栓将上压块(3)与下压块(5)施压而紧密压合被焊工件；下压块(5)置于上压块(3)的正下方的支架,其下部与加热台(6)贴合。本发明装置可以方便地完成高温超导涂层带材接头焊接，其接头具有低电阻、高临界电流、高n值和高机械强度的特性，装置结构简单、操作简便。

Description

一种具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置
技术领域
本发明涉及一种薄带导体的低电阻焊接台，尤其是高温超导涂层带材的焊接台，尤其是能制作具有极低电阻的高温超导涂层带材接头的焊接台。
背景技术
超导材料因其独特的零电阻特性，在高场强磁体制造、无损耗电流传输等应用中具有极高的经济价值。目前，制备工艺较成熟的低温超导材料及其应用装置已被大量应用于上述领域。然而，由于其工作在液氦温区(4.2K)，制冷费用高昂，低温超导装置的应用主要集中在医学影像诊断MRI、高能物理科学研究等较小的范围内。高温超导体工作在液氮温区(77K)，相比低温超导体具有较低的制冷成本，另外，其临界磁场更高，能制造出更高场强的磁体。随着高温超导材料，尤其是二代高温超导涂层带材制备工艺的发展，越来越多潜在的高温超导应用装置被大量研究，这些装置包括高场强磁体、电力变压器、电力限流器、超导电机等。超导接头作为高温超导装置中带材连接部分，必须具有极低的电阻，以便使超导线圈能实现无损耗闭环恒流运行或电流传输应用中实现无损耗传输。因此，高温超导接头工艺是上述应用装置研发中必不可少的一项关键技术。然而，当前还没有一种有效的制作极低电阻高温超导涂层带材接头的焊接方法和装置。
由于超导体的零电阻、高电流密度特性，很小的超导体截面上能通过极大的电流，因此二代高温超导涂层带材具有极薄的厚度，一般为0.1mm左右。本发明主要针对其薄带的特点，能较方便地制作厚度均匀的带材接头，同时，本发明装置对常规薄带导体同样适用。
发明内容
接头制作是高温超导装置研发中的一项关键技术，制作完成的接头必须具有良好的电气和机械性能，即低电阻、高临界电流、高n值以及高机械强度。本发明的目的是提供一种具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置，使之能有效实现焊接接头的极低电阻特性，同时能保证接头高临界电流、高n值和高机械强度的良好电气及机械性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置，其特征在于，焊接装置由压力台和加热台构成:调节导轨1、固定块2、上压块3与下压块5组成压力台，固定块2由紧固螺栓7固定在调节导轨中部，上压块3与固定块2通过旋动螺栓8套联，并通过旋动螺栓8将上压块3沿导轨1上下移动而升高或降低以在实施焊接时通过旋动螺栓将上压块3向下压块5施压而紧密压合被焊工件；下压块5置于上压块3的正下方,其下部与加热台6贴合。
进一步地，所述上压块3与固定块2通过旋动螺栓8套联采用如下的结构:旋动螺栓8的上部为与固定块2联接的螺纹段801,其下部具有凸缘802；上压块3具有内槽301,内槽的槽宽小于凸缘802直径,内槽具有不小于凸缘802直径的端头302。
安装时，将上压块3的端头302置于旋动螺栓8的凸缘802下方后，将上压块3平移，使旋动螺栓8的凸缘802始终置于上压块3的内槽301，这样旋动螺栓8即可带动上压块3同步上下移动。
实际焊接操作时，启动加热，预设焊接温度，控制上压块放下与平台表面贴合在一起，以便上下压块能同时被加热。当温度达到预设值后，旋动螺栓使上下压块温度保持在预定值。
用百洁布对薄带材焊接面进行打磨处理，以便去除表面杂质及氧化层，降低其对接头电阻的影响，再用无水酒精清洗带材表面。清洗好的带材应立即进行焊接，以免二次污染和氧化影响接头性能。
当焊接平台升温至预定温度后，旋动螺栓8升起上压块，将处理过的两段带材平放在下压块表面。在带材预定接头长度表面快速涂抹适量助焊剂和焊料，使焊料均匀铺展分布在其表面。控制上压块放下，控制施加并保持预定压力，使焊料充满两带材之间的间隙并均匀分布。
最后，旋动螺栓8保持接头处施加压力不变，控制温度匀速降低至室温，解除压力，旋动螺栓8使之带动上压块3上移，取下焊接好的带材接头。
本发明的有益效果是，可以方便地完成薄带导体之间的焊接，尤其是针对二代高温超导涂层薄带材接头的焊接，其接头具有低电阻、高临界电流、高n值和高机械强度的特性。同时，本发明装置对常规薄带导体的焊接同样适用，能显著提高焊接质量和效率，且具有结构简单、操作简便的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的侧面示意图。
图3是上压块与固定块通过旋动螺栓套联结构示意图。
图4是旋动螺栓结构示意图。
图5是具有极低电阻的高温超导涂层带材接头示意图。
具体实施方式
在图1中，由调节导轨1、固定块2、上压块3与下压块5组成压力台，提供焊接过程中所需的压力。压力台材料采用高强度合金钢，上压块3与下压块5结合面采用精密加工而成，其表面平行度和垂直度小于5μm/100mm。固定块2被嵌入调节导轨1，可以上下移动。调节导轨1上分布有一列通孔，由图2可看到，固定螺栓7穿过任意通孔后与固定块2联接，将其固定在调节导轨上，图3为上压块与固定块通过旋动螺栓8套联结构局部放大图，上压块3与固定块2通过旋动螺栓8套联采用如下的结构:有图4可看到，旋动螺栓8的上部为与固定块2联接的螺纹段801,其下部具有凸缘802；上压块3具有内槽301,内槽的槽宽小于凸缘802直径,内槽具有不小于凸缘802直径的端头302。安装时，将上压块3的端头302置于旋动螺栓8的凸缘802下方后，将上压块3平移，使旋动螺栓8的凸缘802始终置于上压块3的内槽301，这样旋动螺栓8即可带动上压块3同步上下移动。上压块3与固定块2通过调节螺栓8连接，并通过该螺栓旋转将上压块3升高或降低，同时可通过该螺栓将上压块3与下压块5紧密压合在一起。加热台7为自动控制电子加热装置，直接传导加热压力台。

Claims (3)

1.一种具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置，其特征在于，焊接装置由压力台和加热台构成:调节导轨(1)、固定块(2)、上压块(3)与下压块(5)组成压力台，固定块(2)由紧固螺栓(7)固定在调节导轨中部，上压块(3)与固定块(2)通过旋动螺栓(8)套联，并通过旋动螺栓将上压块(3)沿导轨(1)上下移动而升高或降低,并在实施焊接时通过旋动螺栓将上压块(3)向下压块(5)施压而紧密压合被焊工件；下压块(5)置于上压块(3)的正下方,其下部与加热台(6)贴合。
2.根据权利要求1所述的具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置，其特征在于，所述上压块(3)与固定块(2)通过旋动螺栓(8)套联采用如下的结构:旋动螺栓(8)的上部为与固定块(2)联接的螺纹段(801),其下部具有凸缘(802)；上压块(3)具有内槽(301),内槽的槽宽小于凸缘(802)直径,内槽具有不小于凸缘(802)直径的端头(302)。
3.根据权利要求1所述的具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置，其特征在于，上压块下表面和下压块上表面平行度和垂直度误差小于5μm/100mm。
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