CN109822173A - 一种用于高温超导电流引线分流器及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高温超导电流引线分流器及生产工艺，分流器主体的两端分别设有50K铜头以及5K铜头，50K铜头的另一侧设有50K过渡环，5K铜头的另一侧设有5K过渡环，50K过渡环、5K过渡环均用于与外层的屏蔽罩密封焊接，分流器主体、50K过渡环、5K过渡环及屏蔽罩的材质为316L不锈钢，50K铜头及5K铜头的材质为C10100无氧铜，上述采用316L不锈钢制成的构件的与采用C10100无氧铜制成的构件之间均采用真空钎焊方式组焊在一起；生产工艺包括在固定工装内组合后，放入真空钎焊炉等步骤。本发明不仅有效的提高了分流器的传热效率，使分流器整体能够有效适应工作环境，满足分流器冷端热负荷大小要求，本发明同时也具有便于操作调整、工作强度低的优势。
Description
技术领域
本发明涉及高温超导技术领域，具体涉及一种用于高温超导电流引线分流器及其生产工艺。
背景技术
高温超导电流引线是室温电源电缆与低温磁体之间的重要电连接部件。在运行过程中若发生高温超导的失超情况，其电流会由分流器承载。由于分流器有较好的热沉作用，能够有效的抑制导体温度迅速的上升，所以可以避免超导材料因过热而烧毁。
分流器本身是承载超导体的支撑部件，也承受着电磁力，其工作环境分为50K冷氦气区域与5K超临界液氦区域，超低温的工作环境也对分流器的工艺制造提出了严格的考验，另外分流器的生产工艺直接关系到冷端热负荷大小以及超导段失超后的安全问题。
授权公告号CN101409127B，公开了一种高安全性低漏热高温超导大电流引线的分流器，包括温端及冷端，温端和冷端分别焊接无氧铜端头，在温端及冷端之间，依次有锡磷青铜段和不锈钢段，无氧铜端头、锡磷青铜段、不锈钢段相邻处采用真空硬钎焊连接，钎焊焊缝起到了密封、导电及支撑的作用。该分流器其具有传导漏热低，安全性高的优势。但在密封性及导电性上仍具有一定的改进空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅传导漏热率低、安全性高，而且密封性及导电性均得到了有效提升的用于高温超导电流引线分流器及其生产工艺。
一种用于高温超导电流引线分流器，包括分流器主体，分流器主体的两端分别设有可位于50K冷氦气区域中的50K铜头，以及可位于5K超临界液氦区域中的5K铜头，50K铜头的另一侧设有50K过渡环，5K铜头的另一侧设有5K过渡环，所述50K过渡环、5K过渡环均用于与外层的屏蔽罩密封焊接，其中，分流器主体、50K过渡环、5K过渡环及屏蔽罩的材质为316L不锈钢，50K铜头及5K铜头的材质为C10100无氧铜，上述采用316L不锈钢制成的构件的与采用C10100无氧铜制成的构件之间均采用真空钎焊方式组焊在一起。
一种用于高温超导电流引线分流器的生产工艺，用于制造上述一种用于高温超导电流引线分流器，所述生产工艺包括以下步骤：
（1）、将分流器主体、50K铜头、5K铜头、50K过渡环及5K过渡环进行清洗并吹干；
（2）、将分流器主体、50K铜头、5K铜头、50K过渡环及5K过渡环在固定工装中进行叠加装配，上述构件之间的连接缝隙处添加片状银铜钎料，未填满位置采用丝状钎料进行补充，固定工装包括将上述构件沿组装后的轴向方向进行压紧的压板；
（3）、将固定工装送入真空钎焊炉中，在上述构件之间的连接处设置热电偶，热电偶与位于真空钎焊炉外的数据采集器信号相接，通过数据采集配合温度控制，完成钎焊；
（4）、冷却，将固定工装取出真空钎焊炉；
（5）、去除固定工装，取出分流器即可。
作为对上述技术方案的进一步说明：
步骤（3）中，真空钎焊炉中的真空钎焊参数为：真空度为 8.0×10-3pa~2.0×10-3pa，升温速度3~6℃/Min ，钎焊温度为810℃~840℃，稳定温度830℃， 持续45Min~1h。
作为对上述技术方案的进一步说明：
步骤（4）中，冷却方式为：随真空钎焊炉冷却至300℃以下，充N2强冷 ，冷却至60℃以下出炉。
本发明利用过渡环与外层的屏蔽罩实现密封焊接，不仅有效提高了分流器密封效果，而且可以达到支撑的作用，与背景技术所提及的专利文献相比，本发明无需依赖钎焊焊缝实现密封及支撑作用，并且取消了锡磷青铜段的设置，使钎焊焊缝具有更好的导电性，从而提高了分流器的传热效率，使分流器整体能够有效适应工作环境，满足分流器热负荷大小要求，同时也具有便于操作调整、工作强度低的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图（处于固定工装及真空钎焊炉中时）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见图1，本发明提供的一种用于高温超导电流引线分流器，包括分流器主体1，分流器主体1的两端分别设有可位于50K冷氦气区域中的50K铜头2，以及可位于5K超临界液氦区域中的5K铜头3，50K铜头2的另一侧设有50K过渡环4，5K铜头3的另一侧设有5K过渡环5，所述50K过渡环4、5K过渡环5均用于与外层的屏蔽罩（图未示）密封焊接，其中，分流器主体1、50K过渡环4、5K过渡环5及屏蔽罩的材质为316L不锈钢，50K铜头2及5K铜头3的材质为C10100无氧铜，上述采用316L不锈钢制成的构件的与采用C10100无氧铜制成的构件之间均采用真空钎焊方式组焊在一起。
采用真空钎焊方式所形成的分流器主体1、50K铜头2、5K铜头3、50K过渡环4与5K过渡环5的一体式结构，构件之间热阻相近，不仅有效的提高了传热效率，而且能够使分流器整体能够有效适应工作环境，满足分流器热负荷大小要求。
一种用于高温超导电流引线分流器的生产工艺，用于制造上述一种用于高温超导电流引线分流器，所述生产工艺包括以下步骤：
（1）、将分流器主体1、50K铜头2、5K铜头3、50K过渡环4及5K过渡环5进行清洗并吹干；
（2）、将分流器主体1、50K铜头2、5K铜头3、50K过渡环4及5K过渡环5在如图2所示的固定工装6中进行叠加装配，上述构件之间的连接缝隙处（即图1的A、B、C、D处）添加片状银铜钎料，未填满位置采用丝状钎料进行补充，固定工装6包括将上述构件沿组装后的轴向方向进行压紧的压板7；
（3）、将固定工装6送入真空钎焊炉8中，在上述构件之间的连接处设置热电偶9，热电偶9与位于真空钎焊炉8外的数据采集器10信号相接，通过数据采集配合温度控制，完成钎焊；
（4）、冷却，将固定工装6取出真空钎焊炉8；
（5）、去除固定工装6，取出分流器即可。
实施例1
作为对上述技术方案的优化说明：
步骤（1）中的清洗与吹干，分为对分流器主体1、50K过渡环4及5K过渡环5（均为不锈钢件）的清洗与吹干，以及对50K铜头2及5K铜头3（均为无氧铜件）的清洗与吹干，
其中，对分流器主体1、50K过渡环4及5K过渡环5的清洗方式为：首先用肥皂水除去油脂、切削液等污物，再用温和的碱性洗涤剂用去离子水在温水下浸泡，然后用常温去离子水冲洗工件；吹干方式为：用压缩空气吹干；
对50K铜头2及5K铜头3的清洗方式为：首先用丙酮去油再用常温脱脂剂浸泡，再用常温去离子水冲洗部件，再钝化处理，用去离子水冲洗工件；吹干方式为：用干燥的氮气吹干。
实施例2
作为对上述技术方案的优化说明：
步骤（2）中叠加装配的顺序为：首先将50K铜头2固定在固定工装6一端，然后依次安装50K过渡环4、分流器主体1、5K铜头3及5K过渡环5，最后将组件整体放置在固定工装6另一端的底座上，确保组件整体与工装底座接触良好，然后安装压板7，底座上的导柱插入压板7安装孔中，同时确保压板的工作面与紧压部位的组合体表面接触良好，预紧螺栓，使压板7压紧。采用该装配方式不仅能确保组装的稳固性，在装配的便捷度上也有所保证。
实施例3
作为对上述技术方案的优化说明：
步骤（2）中，片状银铜钎料的厚度0.03~0.05mm，丝状银铜钎料直径为Φ0.5mm，银铜钎料的尺寸钎焊焊面尺寸相同。
实施例4
作为对上述技术方案的优化说明：
步骤（2）中，分流器主体1、50K铜头2、5K铜头3、50K过渡环4及5K过渡环5的直径均为Φ147mm，配合公差为±0.02mm，装配间隙为0~0.05mm。
实施例5
作为对上述技术方案的优化说明：
步骤（3）中，真空钎焊炉8中的真空钎焊参数为：真空度为 8.0×10-3pa~2.0×10-3pa，升温速度3~6℃/Min ，钎焊温度为810℃~840℃，稳定温度830℃， 持续45Min~1h。
实施例6
作为对上述技术方案的优化说明：
步骤（4）中，冷却方式为，随真空钎焊炉8冷却至300℃以下，充N2强冷 ，冷却至60℃以下出炉。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于高温超导电流引线分流器，包括分流器主体，分流器主体的两端分别设有可位于50K冷氦气区域中的50K铜头，以及可位于5K超临界液氦区域中的5K铜头，其特征在于：所述50K铜头的另一侧设有50K过渡环，5K铜头的另一侧设有5K过渡环，所述50K过渡环、5K过渡环均用于与外层的屏蔽罩密封焊接，其中，分流器主体、50K过渡环、5K过渡环及屏蔽罩的材质为316L不锈钢，50K铜头及5K铜头的材质为C10100无氧铜，上述采用316L不锈钢制成的构件的与采用C10100无氧铜制成的构件之间均采用真空钎焊方式组焊在一起。
2.一种用于高温超导电流引线分流器的生产工艺，制造如权利要求1中所述的一种用于高温超导电流引线分流器，其特征在于：
所述生产工艺包括以下步骤：
（1）、将分流器主体、50K铜头、5K铜头、50K过渡环及5K过渡环进行清洗并吹干；
（2）、将分流器主体、50K铜头、5K铜头、50K过渡环及5K过渡环在固定工装中进行叠加装配，上述构件之间的连接缝隙处添加片状银铜钎料，未填满位置采用丝状钎料进行补充，固定工装包括将上述构件沿组装后的轴向方向进行压紧的压板；
（3）、将固定工装送入真空钎焊炉中，在上述构件之间的连接处设置热电偶，热电偶与位于真空钎焊炉外的数据采集器信号相接，通过数据采集配合温度控制，完成钎焊；
（4）、冷却，将固定工装取出真空钎焊炉；
（5）、去除固定工装，取出分流器即可。
3.根据如权利要求2所述的用于高温超导电流引线分流器的生产工艺，其特征在于：步骤（3）中，真空钎焊炉中的真空钎焊参数为：真空度为 8.0×10-3pa~2.0×10-3pa，升温速度3~6℃/Min ，钎焊温度为810℃~840℃，稳定温度830℃， 持续45Min~1h。
4.根据如权利要求3所述的用于高温超导电流引线分流器的生产工艺，其特征在于：步骤（4）中，冷却方式为：随真空钎焊炉冷却至300℃以下，充N2强冷 ，冷却至60℃以下出炉。
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