CN110434416A - 超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位的焊接方法，包括：对同一个平面内外连接的不同材质工件的上端和下端分别开坡口，将不同材料的两个坡口对接后形成截面积为锥形的焊接沟槽；去除焊丝表面的氧化层；采用适合于坡口底部焊接的焊丝与电流，对两工件进行第一次满焊，满焊的过程中一定要保证溶池中的低碳钢和不锈钢都融化；利用砂纸打磨掉底层焊缝表面的氧化层，同时查看焊缝的缺陷采用适合于坡口上部焊接的焊丝与电流，对所述的工件进行第二次焊接，满焊的过程中一定要保证溶池中的两种不同的材料都融化；检验第二次焊后是否存在焊缝缺陷，并针对缺陷处进行修补。本发明填补了国内超导回旋加速器真空室不同材质焊接工艺的空白。

Description

超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位的焊接方法
技术领域
本发明涉及超导回旋加速器领域，更具体地说，它涉及一种超超导回旋 加速器真空室不同材质焊接部位的焊接方法
背景技术
质子治疗是目前全球先进的肿瘤放射治疗技术，其能够利用微观的质子、 重离子射线治疗肿瘤，并且对周围正常细胞有很少的伤害和副作用，疗效显 著，具有良好的发展前景和巨大的商业价值，目前仅有个别发达国家掌握并 应用该技术。而超导回旋加速器是质子治疗的重要设备之一。
超导回旋加速器是一种粒子加速器，其利用磁场和电场的共同作用，使 带电粒子作回旋运动，并以高频电场对回旋运动的带电粒子进行反复加速的 装置。其中真空系统是超导回旋加速器的基本组成之一，粒子在超导回旋加 速器真空室内做回旋加速运动，经过加速间隙获得能量被加速。真空度的好 坏对束流的品质和束流损失有重大影响，因此为了保证良好的真空环境，需 要保证整个真空室的漏率不大于1.0e-10mbarL/s
相对于常规的回旋加速器的真空室，不同点在于，如图1所示，超导回 旋加速器采用了真空室与低温恒温器合二为一的结构，这种结构可以减小超 导回旋加速器的尺寸，避免出现真空室与恒温器之间夹层，但是这样的结构 相对较复杂，焊接位置较多：由于其上还布置了静电偏转板引出电极支撑筒 1-6、束流引出系统支撑筒1-5、径向束流探测靶支撑筒1-4、悬挂系统上支 撑筒1-1若干个、悬挂系统下支撑筒1-2若干个、悬挂系统横向支撑筒1-3 若干个，且还有多处是两种不同的材料焊接、不同壁厚的工件焊接，导致超 导回旋加速器其焊接处较多，焊缝较大，容易导致焊缝缺陷(诸如气孔、裂 纹、夹渣等)，变形太大，焊后应力大等诸多问题。总之，超导回旋加速器真 空室焊接工艺难，加工质量难以保证。
现有技术中并没有关于超导回旋器加速器焊接方法的报道，申请公布号 为CN106944697A的中国专利，公开了一种四翼八边形射频四极场加速器腔体 的焊接方法。但由于其结构与超导回旋加速器并不相同，因此，并没有指导 意义。为了保证真空室加工的质量要求，需要开发一种针对超导回旋加速器 真空室的焊接工艺方法，填补国内空白。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种超导回旋加速器真空室不同材质 焊接部位的焊接方法，目的在于解决不同材质工件焊接时容易产生变形和沙 漏的问题。
本发明为解决其技术问题是采取以下方案实现的：
一种超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位的焊接方法，其特点是： 包括如下步骤：
步骤一：对同一个平面内外连接的不同材质工件的上端和下端分别开坡 口，将不同材料的两个坡口对接后形成截面积为锥形的焊接沟槽；
步骤二：去除焊丝表面的氧化层；
步骤三：采用适合于坡口底部焊接的焊丝与电流，对两工件进行第一次 满焊，满焊的过程中一定要保证溶池中的低碳钢和不锈钢都融化；
步骤四：利用砂纸打磨掉底层焊缝表面的氧化层，同时查看焊缝的缺陷；
步骤五：采用适合于坡口上部焊接的焊丝与电流，对所述的工件进行第 二次焊接，满焊的过程中一定要保证溶池中的两种不同的材料都融化；
步骤六：检验第二次焊后是否存在焊缝缺陷，并针对缺陷处进行修补。
所述步骤三、步骤五的适合于坡口底部和坡口上部的焊丝直径为 1.6～2.5mm。
所述步骤三、步骤五的适合于坡口底部和坡口上部焊接电流为140～180A。
本发明的优点效果
本发明通过对嵌入式连接的不同材质工件分别开坡口、通过对深沟槽焊 接处进行第一次满焊、第二次满焊，通过打磨底层焊缝表面的氧化层等手段， 解决了超导回旋加速器不同材质工件焊接在一起时，因为焊缝较大较深不得 不多次焊接，容易导致焊缝缺陷(诸如气孔、裂纹、夹渣等)的新的技术难 题，达到了超导回旋加速器真空室焊接后百分之百无漏孔的效果，填补了国 内超导回旋加速器真空室不同材质焊接工艺的空白。
附图说明
图1为本发明超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位示意图一；
图2为本发明超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位示意图二；
图3为本发明超导回旋加速器真空室不同材质工件形状示意图；
图4为本发明超导回旋加速器真空室应用工件夹具反应力变形示意图。
图中，0：回旋加速器真空室；0-1：上法兰；0-2：下法兰；0-3：外筒 体；0-4：内筒体；1-1：悬挂系统上支撑筒；1-2：悬挂系统下支撑筒；1-3： 悬挂系统横向支撑筒；1-4：径向束流探测靶支撑筒；1-5：束流引出系统支 撑筒；1-6：静电偏转板引出电极支撑筒；2：低碳钢；3：三爪式工装夹具； 4：固定板。
具体实施方式
发明原理
1、超导回旋加速器真空室的结构，如图1所示：主要由环形真空室0、 环形真空室上的支撑筒组成；所述的环形真空室包括上法兰、下法兰、外筒 体、内筒体组成，在环形真空室的上法兰面上布设有4个两两相对的悬挂系 统上支撑筒1-1、在环形真空室的下法兰面上布设有4个两两相对的悬挂系统 下支撑筒1-2、在环形真空室的外筒体上布设有4个两两相对的悬挂系统横向 支撑筒1-3，同时，在环形真空室的外筒体上还分别布设有静电偏转板引出电 极支撑筒1-6、束流引出系统支撑筒1-5、径向束流探测靶支撑筒1-4，在环 形真空室的内筒体上还布设有与筒体不同材质的低碳钢，低碳钢2的嵌入位 置如图2所示，低碳钢的形状如图3所示。
2、超导回旋加速器真空室焊接工艺难点来自三个方面，一、焊接位置较 多，各类支撑筒不少于15个，这些支撑筒都需要焊接到环形真空室0上；二、 被焊接部位薄厚不均，支撑筒为薄壁工件，环形真空室为厚壁工件，由于厚 壁、薄壁在焊接时受热相同，但散热速度不同，致使薄壁工件受热相对大， 变形大，变形大的后果既是变形后各个支撑筒与环形真空室0的角度不能保 持90度互为垂直的角度或规定的角度。三、被焊接部位的材质不同。如图2、 图3所示，低碳钢2要嵌入到环形真空室0不锈钢的内筒体0-4上，由于两 种材质为内外连接，且在同一个环面上，要求沿着两种材质交界处的焊接为 深沟槽焊接，用以保证焊接的牢固性，但深沟槽焊接又会带来副作用。
3、本发明不同材质焊接部位的焊接难点和解决方法。对于不同材质的焊 接，要求焊接面积足够大才能牢固，具体为焊接处为深沟槽焊接，而不是表 面焊接。深沟槽焊接必须分多次完成，而不能一次性完成，这是因为由于焊 接量比较大，如果一次性完成焊接，单次焊接时间长，焊接开始部位和焊接 结束部位温差大导致变形。例如：焊接开始的一端为几百度的高温，此时焊 接末尾的一端仍然为常温，最先受热的沟槽变形使得整个长方形沟槽四周的 间隙不均，间隙不均匀，造成焊接质量达不到预计要求。本发明深沟槽焊接 的解决方法之一，围绕两种材质的上端交界处和下端交界处分别开坡口，每 一对坡口形成一个锥形沟槽，该锥形沟槽用于解决不同材质的嵌入式连接的 焊接深度问题。本发明深沟槽焊接的解决方法之二，为解决深沟槽焊接变形 问题，分多次焊接，每次焊接量少一些，可以使得单次焊接的速度加快，这 样可以保证长方形沟槽四周的焊接牢固程度相同；本发明深沟槽焊接的解决 方法之三：解决多次焊接容易因为氧化层产生气泡的问题。由于每次焊接之间存在间隙时间，在间隙时间内，焊接处的表面容易产生氧化层，当在氧化 层上再次焊接时就容易产生气泡，气泡产生漏气。本发明为解决氧化层问题， 每次在焊接前都要用砂纸打磨焊接处的氧化层再进行焊接。
基于以上原理，本发明设计了一种超导回旋加速器真空室不同材质焊接 部位的焊接方法，包括以下步骤：
一种超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位的焊接方法，其特点是： 包括如下步骤：
步骤一：对同一个平面内外连接的不同材质工件的上端和下端分别开坡 口，将不同材料的两个坡口对接后形成截面积为锥形的焊接沟槽；
步骤二：去除焊丝表面的氧化层；
步骤三：采用适合于坡口底部焊接的焊丝与电流，对两工件进行第一次 满焊，满焊的过程中一定要保证溶池中的低碳钢和不锈钢都融化；
步骤四：利用砂纸打磨掉底层焊缝表面的氧化层，同时查看焊缝的缺陷；
步骤五：采用适合于坡口上部焊接的焊丝与电流，对所述的工件进行第 二次焊接，满焊的过程中一定要保证溶池中的两种不同的材料都融化；
步骤六：检验第二次焊后是否存在焊缝缺陷，并针对缺陷处进行修补。
所述步骤三、步骤五的适合于坡口底部和坡口上部的焊丝直径为 1.6～2.5mm。
所述步骤三、步骤五的适合于坡口底部和坡口上部焊接电流为140～180A。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此 本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例。

Claims (3)

1.一种超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位的焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：对同一个平面内外连接的不同材质工件的上端和下端分别开坡口，将不同材料的两个坡口对接后形成截面积为锥形的焊接沟槽；
步骤二：去除焊丝表面的氧化层；
步骤三：采用适合于坡口底部焊接的焊丝与电流，对两工件进行第一次满焊，满焊的过程中一定要保证溶池中的低碳钢和不锈钢都融化；
步骤四：利用砂纸打磨掉底层焊缝表面的氧化层，同时查看焊缝的缺陷；
步骤五：采用适合于坡口上部焊接的焊丝与电流，对所述的工件进行第二次焊接，满焊的过程中一定要保证溶池中的两种不同的材料都融化；
步骤六：检验第二次焊后是否存在焊缝缺陷，并针对缺陷处进行修补。
2.根据权利要求1所述的超导回旋加速器真空室的焊接方法，其特征在于：所述步骤三、步骤五的适合于坡口底部和坡口上部的焊丝直径为1.6～2.5mm。
3.根据权利要求1所述一种超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位的焊接方法，其特征在于所述步骤三、步骤五的适合于坡口底部和坡口上部焊接电流为140～180A。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110732753A (zh) * 2019-10-30 2020-01-31 四川亚西机器有限公司 一种低温液体储槽内容器制造焊接工艺
CN113953638B (zh) * 2021-10-20 2022-10-11 合肥聚能电物理高技术开发有限公司 一种用于超导铌腔赤道焊缝的电子束焊接工装夹具
CN116133225B (zh) * 2022-09-08 2023-08-04 中国科学院近代物理研究所 超薄壁金属内衬真空腔室的制作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102026469A (zh) * 2010-12-20 2011-04-20 北京大学 一种单芯棒轮辐式超导加速腔及其制造方法
CN102513662A (zh) * 2011-12-23 2012-06-27 山东大学 Q690与q980高强异种钢不预热焊接方法
CN104625352A (zh) * 2015-01-05 2015-05-20 云南昆钢新型复合材料开发有限公司 耐磨钢与低碳钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺
CN106163071A (zh) * 2016-07-29 2016-11-23 中国原子能科学研究院 一种调整超导回旋加速器磁场一次谐波的悬挂系统及方法
CN205883695U (zh) * 2016-07-29 2017-01-11 中国原子能科学研究院 一种超导回旋加速器的低温恒温器的密封结构

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3097992B2 (ja) * 1996-12-05 2000-10-10 川崎重工業株式会社 超電導ウィグラのビームチャンバと内槽の支持方法および構造
CN101607340B (zh) * 2008-06-19 2012-03-21 柳州市美通机械制造有限责任公司 柴油发动机出水管部件自动焊接方法及焊接装置
CN104209688A (zh) * 2014-08-20 2014-12-17 常州聚美精密工具有限公司 钢管多角度焊接夹具
DE102015206044A1 (de) * 2015-04-02 2016-10-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schweißanordnung zum dauerhaften Fügen eines ersten rohrförmigen Bauteils mit einem zweiten Bauteil
CN104889581A (zh) * 2015-06-16 2015-09-09 上海华谊集团装备工程有限公司 用于薄壁筒体上密集接管焊接的防变形工艺
CN106132066B (zh) * 2016-07-29 2018-07-06 中国原子能科学研究院 一种超导回旋加速器的低温恒温器的密封结构
CN107009002B (zh) * 2017-03-16 2019-08-23 上海空间推进研究所 精确控制不锈钢导管自动氩弧管焊焊接方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102026469A (zh) * 2010-12-20 2011-04-20 北京大学 一种单芯棒轮辐式超导加速腔及其制造方法
CN102513662A (zh) * 2011-12-23 2012-06-27 山东大学 Q690与q980高强异种钢不预热焊接方法
CN104625352A (zh) * 2015-01-05 2015-05-20 云南昆钢新型复合材料开发有限公司 耐磨钢与低碳钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺
CN106163071A (zh) * 2016-07-29 2016-11-23 中国原子能科学研究院 一种调整超导回旋加速器磁场一次谐波的悬挂系统及方法
CN205883695U (zh) * 2016-07-29 2017-01-11 中国原子能科学研究院 一种超导回旋加速器的低温恒温器的密封结构

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