CN108453361A - 一种高温超导带材接头的焊接装置及其焊接方法 - Google Patents
一种高温超导带材接头的焊接装置及其焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108453361A CN108453361A CN201810487558.5A CN201810487558A CN108453361A CN 108453361 A CN108453361 A CN 108453361A CN 201810487558 A CN201810487558 A CN 201810487558A CN 108453361 A CN108453361 A CN 108453361A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pedestal
- cover plate
- upper cover
- temperature
- adjusting screw
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020073 MgB2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/001—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by extrusion or drawing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/24—Preliminary treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/26—Auxiliary equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
Abstract
一种高温超导带材接头的焊接装置，包括有底座，底座上设有上盖板；上盖板上方设有上端板；底座、上盖板及上端板的四角处各设有一支撑螺杆；在上盖板的几何中心设有一调节螺杆，调节螺杆外设有一压紧弹簧；调节螺钉自上向下穿过上端板顶在调节螺杆的上端；底座与上盖板中心处的内孔中设有加热管；其焊接步骤包括：步骤1，焊接装置的组装；步骤2，带材接头的焊接，用将高温超导带材焊接处缠绕3圈后放置在底座上表面的凹槽内，将上盖板放置在底座上，通过压紧弹簧、调节螺钉对超导带材施加压力；通过加热管进行加热温度控制；结构简单，易于制造，适用于高温超导带材的焊接，焊接方法简单易行，成本低。
Description
技术领域
本发明属于超导磁体技术领域，涉及一种高温超导带材接头的焊接装置及其焊接方法。
背景技术
1984年4月，穆勒和德诺兹发现了LaBaCuO高Tc氧化物超导体（Tc=34K），由此高温超导时代开始, 科学家又陆续发现了YBaCuO、BiSrCaCuO、MgB2等实用化高温超导材料。近年来，随着以YBaCuO为代表的Y系和Bi2Sr2CaCu2O3为代表的Bi系高温超导材料的进一步发展，已经逐步实现了Bi2223/Ag和YBCO超导带材的商业化生产，其应用领域越来越广泛。
高温超导带材的主要载体为超导磁体，随着高温超导磁体的发展，对带材的要求也越来越高，现有的工艺能制备百米到千米级的高温超导带材，然而却远远无法满足实际使用要求，同时，带材长度的提升对设备、技术及成本要求就越高，将极大程度的限制高温超导带材的商业化应用。因此需要研究一种高温超导带材焊接的方法，有效延长高温超导带材的长度。传统的延长高温超导带材的方法是通过焊接将带材相接，如果把两个超导带焊接到一起，就会形成界面，晶界的存在会导致超导性能下降,要制成高性能的超导接头，必须使接头处的晶相结构与母体带材的晶相结构接近。
对于Bi2223/Ag和YBCO高温超导带材而言，超导接头技术的发展仍有待发展，类似的工艺技术先用腐蚀剂将带材连接部位的外层包套腐蚀掉，对露出芯丝材料的部分进行搭接处理并施加400～4000MPa不等的压力，再进行长时间的高温退火处理，使Bi2223晶粒得以重结晶使得裂纹愈合。然而由于该工艺操作过程复杂、精度要求高、高温高压处理对母材性能的影响等因素，一定程度上制约了该工艺在高温超导长带焊接上的发展。
Bi2223/Ag长带材制备过程中，带材接头焊接大多使用钎焊工艺，高温超导磁体及线圈在运行过程中，理论上几乎无热量损耗，此时带材接头电阻所产生的焦耳热成为主要热源，直接关系到磁体的运行情况。研究发现焊接方式、温度、焊料、焊接搭接长度等均会对接头电阻产生一定的影响，获得一种操作简单、易于实现、适用性强的高温超导带材焊接工装并获得其街头焊接技术实现降低接头电阻、减少制冷费用、降低磁体失超风险的工艺方法十分必要。
发明内容
为了克服现有技术的问题，本发明提供一种高温超导带材接头的焊接装置及其焊接方法，焊接装置结构简单，易于制造，适用于高温超导带材的焊接，焊接方法简单易行，成本低。
为实现上述目的，本发明的采用的技术方案是：
一种高温超导带材接头的焊接装置，包括有底座，底座上设有上盖板；上盖板上方设有上端板；底座、上盖板及上端板的四角处各设有一支撑螺杆；在上盖板的几何中心设有一调节螺杆，调节螺杆外设有一压紧弹簧；调节螺钉自上向下穿过上端板顶在调节螺杆的上端；底座与上盖板中心处的内孔中设有加热管。
所述的底座、上盖板采用铝合金制作；底座的上表面设有宽5mm、深0.5mm的凹槽，用于安装高温超导带材。
所述的底座、上盖板及上端板四个边角处均设有一直径为3.5mm的螺纹孔，所述的支撑螺杆的直径为3.5mm，用于固定底座与上盖板及上端板，压紧弹簧与调节螺钉安装在上盖板正上方的调节螺杆上，用于调节上盖板与底座间的预紧力。
所述的底座、上盖板、上端板由非磁性奥氏体不锈钢制成。
一种高温超导带材接头的焊接方法，包括以下步骤：
步骤1，焊接装置的组装
首先，将底座固定在实验平台上并将支撑螺杆安装于底座上；其次，将上盖板通过支撑螺杆安装在底座 的上方，同时通过调节螺杆将压紧弹簧、调节螺钉依次安装在上盖板；最后，安装上端板并将加热管放置在位于底座与上盖板中心处的内孔中。
步骤2，带材接头的焊接
用厚度0.2mm的Sn63Pb带将高温超导带材焊接处缠绕3圈后放置在底座上表面的凹槽内，将上盖板放置在底座上，同时通过压紧弹簧、调节螺钉对超导带材施加25N的压力；通过温度控制器将加热管的加热温度设定在220℃，升温速率5℃/s，当温度达到220℃，保温3min后开始降温，降温速率5℃/s，直至温度降至室温。
本发明的有益效果是，通过使用本发明焊接装置及焊接方法，可以实现高温超导带材的接头的焊接，获得的接头电阻测试结果在10-8到10-9Ω之间，远低于传统锡焊所能达到的10-5Ω，有效降低了高温超导磁体运行过程中的热量损失及制冷费用，提高了系统的稳定性，最终显著降低了磁体失超风险，同时为高温超导长带的大规模应用提供了基础。
附图说明
图1是本发明焊接装置的结构示意图。
图2是本发明超导带材的照片。
图3是本发明高温超导带材接头焊后的照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种高温超导带材接头的焊接装置，包括有底座（1），其特征在于，底座1上设有上盖板2；上盖板2上方设有上端板3；底座1、上盖板2及上端板3的四角处各设有一支撑螺杆4；在上盖板2的几何中心设有一调节螺杆5，调节螺杆5外设有一压紧弹簧6；调节螺钉7自上向下穿过上端板3顶在调节螺杆5的上端；底座1与上盖板2中心处的内孔中设有加热管8。
所述的底座1、上盖板2由铝合金制作，所述的底座1上表面有宽5mm, 深0.5mm的凹槽，用于安装高温超导带材。
所述的底座1、上盖板2及上端板3四个边角处均设有一直径为3.5mm的螺纹孔，所述的支撑螺杆4的直径为3.5mm，用于固定底座1与上盖板2及上端板3，压紧弹簧6与调节螺钉7安装在上盖板2正上方的调节螺杆5上，用于调节上盖板2与底座1间的预紧力。
所述的底座1、上盖板2、上端板3由非磁性奥氏体不锈钢制成。
一种高温超导带材接头的焊接方法，包括以下步骤：
步骤1，焊接装置的组装
首先，将底座1固定在实验平台上并将支撑螺杆4安装于底座1上；其次，将上盖板2通过支撑螺杆4安装在底座1 的上方，同时通过调节螺杆5将压紧弹簧6、调节螺钉7依次安装在上盖板2；最后安装上顶板并将加热管8放置在位于底座1与上盖板2中心处的内孔中。
如图2所示，高温超导带材9焊接前需要做如下处理，将前端尖角处搭接后，用厚度0.2mm的Sn63Pb带将高温超导带材焊接处缠绕3圈，搭接长度2cm。
步骤2，带材接头的焊接
如图3所示，将Sn63Pb包裹后的带材放置在底座1上表面的凹槽内，将上盖板2放置在底座1上，同时通过压紧弹簧6、调节螺钉7对超导带材施加25N的压力；通过温度控制器将加热管的加热温度设定在220℃，升温速率5℃/s，当温度达到220℃，保温3min后开始降温，降温速率5℃/s，直至装置温度降至室温。
本次设计为高温超导带材接头焊接，对通过以上步骤完成工装的组装，同时完成高温超导带材接头的焊接。
Claims (5)
1.一种高温超导带材接头的焊接装置，包括有底座（1），其特征在于，底座（1）上设有上盖板（2）；上盖板（2）上方设有上端板（3）；底座（1）、上盖板（2）及上端板（3）的四角处各设有一支撑螺杆（4）；在上盖板（2）的几何中心设有一调节螺杆（5），调节螺杆（5）外设有一压紧弹簧（6）；调节螺钉（7）自上向下穿过上端板（3）顶在调节螺杆(5)的上端；底座（1）与上盖板（2）中心处的内孔中设有加热管(8)。
2.根据权利要求1所述的一种高温超导带材接头的焊接装置，其特征在于，所述的底座(1)、上盖板(2)采用铝合金制作；底座(1)的上表面设有宽5mm、深0.5mm的凹槽，用于安装高温超导带材。
3.根据权利要求1所述的一种高温超导带材接头的焊接装置，其特征在于，所述的底座(1)、上盖板(2)及上端板(3)四个边角处均设有一直径为3.5mm的螺纹孔，所述的支撑螺杆(4)的直径为3.5mm，用于固定底座(1)与上盖板(2)及上端板(3)，压紧弹簧(6)与调节螺钉(7)安装在上盖板(2)正上方的调节螺杆(5)上，用于调节上盖板(2)与底座(1)间的预紧力。
4.根据权利要求1所述的一种高温超导带材接头的焊接装置，其特征在于，所述的底座1、上盖板2、上端板3由非磁性奥氏体不锈钢制成。
5.一种高温超导带材接头的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，焊接装置的组装
首先，将底座(1)固定在实验平台上并将支撑螺杆(4)安装于底座(1)上；其次，将上盖板(2)通过支撑螺杆(4)安装在底座（1）的上方，同时通过调节螺杆(5)将压紧弹簧（6）、调节螺钉（7）依次安装在上盖板（2）；最后，安装上端板(3)并将加热管（8）放置在位于底座（1）与上盖板（2）中心处的内孔中；
步骤2，带材接头的焊接
用厚度0.2mm的Sn63Pb带将高温超导带材焊接处缠绕3圈后放置在底座（1）上表面的凹槽内，将上盖板（2）放置在底座（1）上，同时通过压紧弹簧（6）、调节螺钉（7）对超导带材施加压力；通过温度控制器将加热管的加热温度设定在220℃，升温速率5℃/s，当温度达到220℃，保温3min后开始降温，降温速率5℃/s，直至温度降至室温。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810487558.5A CN108453361A (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种高温超导带材接头的焊接装置及其焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810487558.5A CN108453361A (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种高温超导带材接头的焊接装置及其焊接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108453361A true CN108453361A (zh) | 2018-08-28 |
Family
ID=63215484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810487558.5A Pending CN108453361A (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种高温超导带材接头的焊接装置及其焊接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108453361A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114799463A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-07-29 | 华中科技大学 | 一种纳欧级高温超导接头的焊接装置 |
| CN115091017A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-09-23 | 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 | 超导接头压力焊装置、方法及其液压系统 |
| CN115383237A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-11-25 | 中天集团上海超导技术有限公司 | 焊接装置和焊接方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090124071A (ko) * | 2008-05-29 | 2009-12-03 | 한국전기연구원 | Ｂｉ- 2212 고온초전도 선재의 접합방법 |
| CN102078994A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-06-01 | 合肥科烨电物理设备制造有限公司 | 超导导体接头锡焊焊接加热器 |
| CN103170699A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-26 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种用于高温超导带材的焊接装置及方法 |
| CN104014893A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-03 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种智能温控型高温超导带材的焊接装置 |
| KR101466799B1 (ko) * | 2013-12-18 | 2014-11-28 | 안동대학교 산학협력단 | 2세대 고온초전도 선재의 초음파용접 접합방법 |
| CN104175030A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-03 | 上海电缆研究所 | 超导带材焊接装置 |
| JP2015219960A (ja) * | 2014-05-14 | 2015-12-07 | 古河電気工業株式会社 | 超電導線材の接続構造、接続方法及び超電導線材 |
| CN105618967A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-06-01 | 西南交通大学 | 一种具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置 |
| CN107457462A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-12-12 | 合肥联森测控科技有限公司 | 一种压力可调式弹簧压紧锡焊焊接装置及焊接方法 |
| CN208262072U (zh) * | 2018-05-21 | 2018-12-21 | 西安聚能超导磁体科技有限公司 | 一种高温超导带材接头的焊接装置 |
-
2018
- 2018-05-21 CN CN201810487558.5A patent/CN108453361A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090124071A (ko) * | 2008-05-29 | 2009-12-03 | 한국전기연구원 | Ｂｉ- 2212 고온초전도 선재의 접합방법 |
| CN102078994A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-06-01 | 合肥科烨电物理设备制造有限公司 | 超导导体接头锡焊焊接加热器 |
| CN103170699A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-26 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种用于高温超导带材的焊接装置及方法 |
| KR101466799B1 (ko) * | 2013-12-18 | 2014-11-28 | 안동대학교 산학협력단 | 2세대 고온초전도 선재의 초음파용접 접합방법 |
| JP2015219960A (ja) * | 2014-05-14 | 2015-12-07 | 古河電気工業株式会社 | 超電導線材の接続構造、接続方法及び超電導線材 |
| CN104014893A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-03 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种智能温控型高温超导带材的焊接装置 |
| CN104175030A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-03 | 上海电缆研究所 | 超导带材焊接装置 |
| CN105618967A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-06-01 | 西南交通大学 | 一种具有极低电阻的高温超导涂层带材接头焊接装置 |
| CN107457462A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-12-12 | 合肥联森测控科技有限公司 | 一种压力可调式弹簧压紧锡焊焊接装置及焊接方法 |
| CN208262072U (zh) * | 2018-05-21 | 2018-12-21 | 西安聚能超导磁体科技有限公司 | 一种高温超导带材接头的焊接装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 瞿青云;刘华军;陈敬林;武玉;: "高温超导带材焊接接头电阻研究", 低温与超导, no. 02 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115091017A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-09-23 | 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 | 超导接头压力焊装置、方法及其液压系统 |
| CN114799463A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-07-29 | 华中科技大学 | 一种纳欧级高温超导接头的焊接装置 |
| CN115383237A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-11-25 | 中天集团上海超导技术有限公司 | 焊接装置和焊接方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208262072U (zh) | 一种高温超导带材接头的焊接装置 | |
| CN108453361A (zh) | 一种高温超导带材接头的焊接装置及其焊接方法 | |
| CN1873847B (zh) | 高温超导大电流引线冷端与超导传输线低电阻接头 | |
| US5774032A (en) | Cooling arrangement for a superconducting coil | |
| CN101075496B (zh) | 一种高温超导磁体双饼线圈间的接头及其焊接方法 | |
| CN107457462A (zh) | 一种压力可调式弹簧压紧锡焊焊接装置及焊接方法 | |
| CN105826789A (zh) | ReBa2Cu3O7-δ高温超导薄膜带材的连接工艺及其施压加热系统 | |
| JP2009110929A (ja) | 金属コーティング層を用いた超伝導薄膜線材およびその接合方法 | |
| CN109166725A (zh) | 一种高温超导磁体绕制方法 | |
| JP2009211899A (ja) | 超電導電流リードとその製造方法 | |
| JP5115778B2 (ja) | 超電導ケーブル | |
| CN109102987A (zh) | 一种高温超导磁体双饼线圈相邻饼间跨层连接结构 | |
| JP3151159B2 (ja) | 超電導電流リード | |
| Hoenig | Internally cooled cabled superconductors | |
| CN212823252U (zh) | 一种高温超导带材焊接接头制作装置 | |
| JPH1167523A (ja) | 酸化物超電導線材の接続方法、酸化物超電導コイル装置およびそれを用いた超電導装置 | |
| CN107552912B (zh) | 高温超导带材与铜端子配重自压紧锡焊装置及焊接方法 | |
| CN111570959B (zh) | 超导带材接头焊接装置及焊接方法 | |
| Kashikhin et al. | Study of high field superconducting solenoids for muon beam cooling | |
| CN106710778A (zh) | 一种直接冷却的超导线圈及冷却方法 | |
| EP1000428B1 (en) | High temperature superconducting cable and process for manufacturing the same | |
| JP2003070202A (ja) | 高温超伝導ロータコイル支持体とコイル支持方法 | |
| JP2003257260A (ja) | 超電導ケーブルおよびその製造方法 | |
| Herd et al. | Development and fabrication of a Bi-2223 racetrack coil for generator applications | |
| Michael et al. | Fabrication and test of the LDX levitation coil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |