CN110556215B - 一种NbTi多芯超导锭坯的组装方法 - Google Patents

一种NbTi多芯超导锭坯的组装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多芯超导锭坯复合组装的方法，所述的方法将单芯棒和无氧铜管清洗后无氧铜管清洗后放置在工作平台上，在NbTi单芯棒的头部套铜管，使用旋锻机旋锻NbTi单芯棒头部，将牵引工装通过铜管伸出，夹住NbTi单芯棒头部套铜管部分，开启牵引机将NbTi单芯棒从铜管拉出后整体旋锻得到多芯超导锭坯，本发明的组装方法，牵引工装能够稳定可靠的将NbTi六方棒固定，利用牵引机减少了劳动强度，穿过过程中稳定可靠用力均匀，改善了NbTi多芯超导锭坯的性能，使得断芯率低于0.5％，线材载流性能沿长度方向上的不均匀性降低到3％以下，拉伸强度提高了5％，在NbTi多芯超导锭坯组装领域具有广泛的适用性。

Description

一种NbTi多芯超导锭坯的组装方法
技术领域
本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种多芯超导锭坯复合组装的方法。
背景技术
传统的制备NbTi/Cu超导线主要是二次组装挤压法，即将NbTi棒与铜基体复合，经过挤压、拉拔形成单芯NbTi六方棒，再将NbTi六方棒和Cu六方棒集束后放入圆形铜包套中，并采用不同规格的圆形铜插棒填充六方棒与圆形铜包套的空隙，复合形成多芯NbTi/Cu复合棒。经过挤压、拉拔制成多芯NbTi/Cu超导线材。这种制备方法虽然技术相对成熟，但工序繁多导致工作效率较低，同时因为挤压过程金属流动的原因，在挤压后棒材的头尾部分存在不均匀的区域，在超导棒材拉拔前需要锯切掉，造成了大量的浪费。后来研究人员开发出一种新的NbTi/Cu超导线制备方法，提高生产效率、降低成本，就是采用无氧铜管直接装入NbTi六方棒后，直接拉拔的方法。由于穿管法使用的NbTi六方棒一般长度大于3m，所以人工操作将NbTi六方棒穿过无氧铜管的过程十分困难。
发明内容
针对现有技术中人工操作将NbTi六方棒穿过无氧铜管的过程十分困难的技术问题，本发明提供了一种NbTi多芯超导锭坯的组装方法，利用牵引棒和牵引工装，将芯棒从组装用铜管拉出，解决了NbTi六方棒穿过无氧铜管困难，费时费力而且损耗大的问题，使得大于3m的NbTi六方棒能够轻松穿过无氧铜管，采用的牵引工装能够准确可靠的将NbTi六方棒拉过无氧铜管，固定可靠且不会损坏NbTi六方棒，在多芯超导锭坯的组装领域具有广泛的适用性。
本发明提供了一种NbTi多芯超导锭坯的组装方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将组装用无氧铜管和NbTi单芯棒进行清洗干净。
(2)将无氧铜管放置在工作平台上，将芯棒按照设计要求摆放整齐，并用扎带固定。
(3)将摆放整齐的芯棒头部套铜管进行旋锻制头。
(4)将牵引工装穿过组装用无氧铜管，将步骤(3)完成制头的NbTi单芯棒头部套接的铜管与牵引工装连接，再通过牵引绳连接牵引机。
(5)启动牵引机，将芯棒从组装用无氧铜管拉出。
(6)将填充芯棒的无氧铜管进行整体旋锻，完成组装过程。
本发明中，工作平台有两个，摆放整齐且头部套长度为100～200m铜管进行旋锻制头的芯棒摆放在一个工作平台上，无氧铜管摆放在另外一个工作平台上。
优选的，本发明中工作平台上都设有两根支架，摆放整齐的芯棒和无氧铜管分别摆放在各自工作平台上的支架上。
更加优选的，本发明的工作平台四角底部具有高度调节支腿，工作平台上设有水平仪，两个工作平1台间设有红外高度校对机构。
本发明中，牵引工装前部设有自锁夹头，自锁夹头尾部设有牵引绳。
优选的，本发明的自锁夹头尾部设有第一空心圆柱，自锁夹头中部设有第二空心圆柱，第二空心圆柱直径小于第一空心圆柱，第二空心圆柱上均匀设有开孔，开孔两端呈圆弧形，第二空心圆柱远离第一空心圆柱一端设有锥形外套，开孔靠近第一空心圆柱一端圆弧半径小于开孔靠近锥形外套一端的圆弧半径，锥形外套远离第二空心圆柱的一端设有圆环，锥形外套和圆环上设有和开孔对应的开槽，开槽呈半开口型，开槽开口一端位于自锁夹头端头，开槽另外一端和开孔连通。
优选的，本发明的自锁夹头内部设有和芯棒头部套铜管进行旋锻制头后的铜管相适应的凹槽。
优选的，本发明的自锁夹头内部设有防滑纹。
优选的，本发明的第一空心圆柱和第二空心圆柱、第二空心圆柱和锥形外套都呈光滑连接。
优选的，本发明的第一空心圆柱尾部呈圆弧形，牵引绳和第一空心圆柱尾部圆弧的中部固定连接。
本发明的有益效果:
本发明提供的一种NbTi多芯超导锭坯的组装方法，采用牵引工装将NbTi六方棒拉过无氧铜管，牵引工装能够稳定可靠的将NbTi六方棒固定，使得NbTi六方棒不会停留在无氧铜管中部造成损坏，利用牵引机减少了劳动强度，使得NbTi六方棒能够轻松穿过无氧铜管，而且穿过过程中稳定可靠用力均匀，改善了NbTi多芯超导锭坯的性能，本发明NbTi多芯超导锭坯的组装方法使得断芯率低于0.5％，线材载流性能沿长度方向上的不均匀性降低到3％以下，拉伸强度提高了5％，在NbTi多芯超导锭坯组装领域具有广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明牵引工装结构示意图；
图2为本发明NbTi单芯棒摆放位置示意图；
图3为本发明牵引组装流程示意图。
图1-3中，1-自锁夹头、2-牵引绳、3-锥形外套、4-NbTi单芯棒、5-牵引工装、6-无氧铜管、7-牵引机、8-工作平台、9-第一空心圆柱、10-第二空心圆柱、11-圆环、12-开孔、13-开槽、14-防滑纹、15-支架、16-铜管、17-红外高度校对机构。
具体实施方式
下面结合附图1-3和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明的方法不限于下述实施例。
本发明中用到的牵引机7、工作平台8、NbTi单芯棒4、无氧铜管6都可通过市场途径采购或者定制获得。
实施例一：本发明NbTi多芯超导锭坯的组装方法
本发明提供了一种NbTi多芯超导锭坯的组装方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将组装用直径Φ30～70mm，管壁厚度3～10mm，长度3～10m的无氧铜管6清洗干净，取对边距离为H3.0～H9.0mm的六方NbTi单芯棒4清洗干净后。
(2)将清洗干净的无氧铜管6放置在工作平台8上，将清洗干净的六方NbTi单芯棒4按照设计截面摆放整齐，并用扎带固定。
(3)将摆放整齐的NbTi单芯棒4头部100～200mm部分套合适尺寸的铜管16进行旋锻制头。
(4)将牵引工装5穿过组装用无氧铜管6，将步骤(3)完成制头的NbTi单芯棒4头部套接的铜管16与牵引工装5连接，再通过牵引绳2连接牵引机7。
(5)启动牵引机7，将芯棒从组装用无氧铜管6拉出。
(6)将填充芯棒的无氧铜管6进行整体旋锻，完成组装过程。
实施例二：本发明NbTi多芯超导锭坯的组装方法
将直径为H8.0mm，长度为6m的六方NbTi单芯棒4和直径为Φ52mm，壁厚5mm，长度为6m的无氧铜管6进行清洗，清洗后无氧铜管6清洗后放置在工作平台8上。然后将直径为H8.0mm长度为6m的NbTi单芯棒4按照说明书附图2所示的截面结构进行摆放，摆放整齐后使用塑料扎带进行固定，在NbTi单芯棒4的头部套长度为200mm，直径为48mm，壁厚为3mm的铜管16，使用旋锻机旋锻NbTi单芯棒4头部套铜管16部分至Φ35mm。将牵引工装5通过无氧铜管6伸出，夹住NbTi单芯棒头部套铜管16部分。开启牵引机将NbTi单芯棒4从无氧铜管6拉出，将填充了NbTi单芯棒4的无氧铜管6整体旋锻，即完成多芯超导锭坯组装过程。
实施例三：本发明无氧铜管和NbTi单芯棒在工作台上摆放方法
如说明书附图3所示，本发明中，工作平台8有两个，摆放整齐且头部套长度为100～200m铜管16进行旋锻制头的NbTi单芯棒4摆放在一个工作平台8上，无氧铜管6摆放在另外一个工作平台8上。
优选的，本发明中工作平台8上都设有两根支架15，摆放整齐的NbTi单芯棒4和无氧铜管6分别摆放在各自工作平台8上的支架15上。
更加优选的，本发明的工作平台8四角底部具有高度调节支腿，工作平台8上设有水平仪，两个工作平台8间设有红外高度校对机构17。
实施例四：本发明牵引工装
如说明书附图1所示，本发明中，牵引工装5前部设有自锁夹头1，自锁夹头1尾部设有牵引绳2。
优选的，本发明的自锁夹头1尾部设有第一空心圆柱9，自锁夹头1中部设有第二空心圆柱10，第二空心圆柱10直径小于第一空心圆柱9，第二空心圆柱10上均匀设有开孔12，开孔12两端呈圆弧形，第二空心圆柱10远离第一空心圆柱9一端设有锥形外套3，开孔12靠近第一空心圆柱9一端圆弧半径小于开孔12靠近锥形外套3一端的圆弧半径，锥形外套3远离第二空心圆柱10的一端设有圆环11，锥形外套3和圆环11上设有和开孔12对应的开槽13，开槽13呈半开口型，开槽13开口一端位于自锁夹头1端头，开槽13另外一端和开孔12连通。
优选的，本发明的自锁夹头1内部设有和芯棒头部套铜管16进行旋锻制头后的铜管16相适应的凹槽。
优选的，本发明的自锁夹头1内部设有防滑纹14。
优选的，本发明的第一空心圆柱9和第二空心圆柱10、第二空心圆柱10和锥形外套3都呈光滑连接。
优选的，本发明的第一空心圆柱9尾部呈圆弧形，牵引绳2和第一空心圆柱9尾部圆弧的中部固定连接。
实施例五：本发明NbTi多芯超导锭坯的组装方法效果验证
按照本发明实施例一所述的方法进行NbTi多芯超导锭坯的组装，通过经过半年的结果统计，本发明NbTi多芯超导锭坯的组装方法断芯率低于0.5％，线材载流性能沿长度方向上的不均匀性降低到3％以下，拉伸强度提高了5％。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种NbTi多芯超导锭坯的组装方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将组装用无氧铜管和NbTi单芯棒进行清洗干净；
(2)将无氧铜管放置在工作平台上，将NbTi单芯棒按照设计要求摆放整齐，并用扎带固定；
(3)将摆放整齐的NbTi单芯棒头部套铜管进行旋锻制头；
(4)将牵引工装穿过组装用无氧铜管，将步骤(3)完成制头的NbTi单芯棒头部套接的铜管与牵引工装连接，再通过牵引绳连接牵引机；
(5)启动牵引机，将芯棒从组装用无氧铜管拉出；
(6)将填充芯棒的无氧铜管进行整体旋锻，完成组装过程；
所述工作平台有两个，摆放整齐且头部套长度为100～200m铜管进行旋锻制头的芯棒摆放在一个工作平台上，无氧铜管摆放在另外一个工作平台上；所述工作平台上都设有两根支架，摆放整齐的芯棒和无氧铜管分别摆放在各自工作平台上的支架上；所述工作平台四角底部具有高度调节支腿，工作平台上设有水平仪，两个工作平1台间设有红外高度校对机构；所述牵引工装前部设有自锁夹头，自锁夹头尾部设有牵引绳。
2.如权利要求1所述的NbTi多芯超导锭坯的组装方法，其特征在于，所述自锁夹头尾部设有第一空心圆柱，自锁夹头中部设有第二空心圆柱，第二空心圆柱直径小于第一空心圆柱，第二空心圆柱上均匀设有开孔，开孔两端呈圆弧形，第二空心圆柱远离第一空心圆柱一端设有锥形外套，开孔靠近第一空心圆柱一端圆弧半径小于开孔靠近锥形外套一端的圆弧半径，锥形外套远离第二空心圆柱的一端设有圆环，锥形外套和圆环上设有和开孔对应的开槽，开槽呈半开口型，开槽开口一端位于自锁夹头端头，开槽另外一端和开孔连通。
3.如权利要求2所述的NbTi多芯超导锭坯的组装方法，其特征在于，所述自锁夹头内部设有和芯棒头部套铜管进行旋锻制头后的铜管相适应的凹槽。
4.如权利要求2所述的NbTi多芯超导锭坯的组装方法，其特征在于，所述第一空心圆柱和第二空心圆柱、第二空心圆柱和锥形外套都呈光滑连接。
5.如权利要求2所述的NbTi多芯超导锭坯的组装方法，其特征在于，所述第一空心圆柱尾部呈圆弧形，牵引绳和第一空心圆柱尾部圆弧的中部固定连接。
6.如权利要求2所述的NbTi多芯超导锭坯的组装方法，其特征在于，所述自锁夹头内部设有防滑纹。
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