CN110576229B - 一种消除锡瘤装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消除锡瘤装置，所述装置包括套管和模套，套管端头设有外螺纹，模套呈有底圆筒型，模套底部中间位置设有和套管外螺纹相适应的内螺纹，模套和超导线材镶嵌焊接模具过盈配合。本发明通过加工模套使得模具与模套过盈配合，以及通过套管设计，在镶嵌线材制备过程中大大减轻了锡液在过定模过程的外流，流出的少量锡液由于套管的导流作用避免了流在线材表面，彻底消除了镶嵌线材锡瘤缺陷，提高镶嵌线材表面质量，在超导线材加工领域适用性广泛。

Description

一种消除锡瘤装置及其使用方法

技术领域

本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种涉及一种消除镶嵌线材表面锡瘤的装置和方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)技术是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。其与基于CT(计算机X-射线断层摄影术)的X射线技术相比有诸多优点，如对人体没有辐射伤害，并可进行人体多部位、多参量、多功能的快速成像，因此MRI已成为现代医疗影像诊断不可或缺的手段之一。而磁共振成像系统的核心部件——背景场磁体系统是利用NbTi/Cu超导线材绕制而成的，超导线材的应用极大缩小磁体系统的体积，增加背景磁场的场强和稳定性，进而降低了MRI系统的成本。用作MRI系统绕制磁体的超导线材通常采用Wire in channel(WIC)超导线材，即将小铜比的NbTi/Cu超导线材镶嵌入Cu槽线再焊接而成。该工艺适用于制备大铜比、低的铜加工率的超导线材，WIC超导线材高的加工效率使其加工成本低廉。传统的WIC超导线材生产过程中，将NbTi/Cu圆线与Cu槽线同时过熔融Sn液后过定模，以达到镶嵌焊接的目的，由于过定模装置时，模具与模座之间存在着明显缝隙，由于锡液在使用过程中达到300多度高温的熔融状态下粘度很低，流动性很强；线材在过模具过程中锡液顺着装置缝隙流出，从而溢流在出模后的线材表面，当锡液冷却后凝结而形成锡瘤粘附在线材表面造成严重的线材沾污，该过程会导致线材表面锡瘤严重，无法正常使用，使得WIC超导线材成品率低，成本高。

发明内容

针对现有技术中为了达到到镶嵌焊接的目的，需要过定模装置，过定模装置过程会导致线材表面锡瘤严重，无法正常使用，使得WIC超导线材成品率低，成本高的技术问题，本发明提供了一种消除锡瘤装置，利用钛合金套管在镶嵌线材制备过程中大大减轻了锡液在过定模过程的外流，流出的少量锡液由于套管的导流作用避免了流在线材表面，彻底消除了镶嵌线材锡瘤缺陷，提高镶嵌线材表面质量，在超导线材加工领域具有广泛适用性广。

本发明提供了一种消除锡瘤装置，所述装置包括套管和模套，套管端头设有外螺纹，模套呈有底圆筒型，模套底部中间位置设有和套管外螺纹相适应的内螺纹，模套和超导线材镶嵌焊接模具过盈配合。

本发明中，套管和模套都为钛合金材质。

本发明中，模套底部中部的内螺纹和套管一端的外螺纹长度相同。

本发明中，套管的内径为WIC超导线材加工使用的Cu槽线宽度的2-7倍，模套上偏差+0.021，下偏差0，超导线材镶嵌焊接模具上偏差+0.047，下偏差+0.013。

本发明中，模套内径为￠39.5mm，外径为￠50mm。

本发明中，套管外径为10mm，内径为8mm，长度为62mm，套管一端设有长度为10mm的外螺纹。

本发明还提供了一种消除锡瘤装置的使用方法，包括如下步骤：

(1)将模套与超导线材镶嵌焊接模具过盈配合，将套管与模套通过螺纹连接。

(2)将步骤(1)连接好的装置与模座配合安装于镶嵌设备中。

(3)超导线材及Cu槽线装于放线架。

(4)超导线材和Cu槽线分别进行超声波清洗、助焊，开启张力机，使得洁净的超导线材嵌于Cu槽线平稳匀速穿过锡液、矩形模具及消除锡瘤套管。

(5)对于镶嵌后的线材进行冷却，通过计米器、张力牵引机，测径仪绕制于收线轮，完成WIC镶嵌线材。

本发明中，超导线材为小铜比的NbTi/Cu超导线材。

本发明中，超导线材为直径为0.5mm-2.0mm。

本发明中，超导线材为直径为0.5mm-0.9mm、0.7mm-1.0mm或者1.0mm-2.0mm三种的任意一种。

本发明的有益效果:

适用本发明提供的消除锡瘤装置，通过加工模套使得模具与模套过盈配合，以及通过套管设计，在镶嵌线材制备过程中大大减轻了锡液在过定模过程的外流，流出的少量锡液由于套管的导流作用避免了流在线材表面，彻底消除了镶嵌线材锡瘤缺陷，提高镶嵌线材表面质量，在超导线材加工领域适用性广泛。

附图说明

图1为本发明的模套和套管组装图；

图2为本发明模套结构示意图；

图3为本发明的套管结构示意图；

图4为本发明的模套和套管实物图；

图5为本发明WIC超导线材截面图；

图6为传统方法生产的超导线材表面残留锡瘤图；

图7为直径为0.5-0.9mm小铜比的NbTi/Cu超导线材制备的WIC镶嵌线材扁线长边线径单值控制图；

图8为直径为0.5-0.9mm小铜比的NbTi/Cu超导线材制备的WIC镶嵌线材扁线宽边线径单值控制图；

图9为直径为0.7-1.0mm小铜比的NbTi/Cu超导线材制备的WIC镶嵌线材扁线长边线径单值控制图；

图10为直径为0.7-1.0mm小铜比的NbTi/Cu超导线材制备的WIC镶嵌线材扁线宽边线径单值控制图；

图11为直径为1.0-2.0mm小铜比的NbTi/Cu超导线材制备的WIC镶嵌线材扁线长边线径单值控制图；

图12为直径为1.0-2.0mm小铜比的NbTi/Cu超导线材制备的WIC镶嵌线材扁线宽边线径单值控制图。

图1-5中，1-模套、2-套管、3-外螺纹、4-内螺纹、5-模套底部、6-锡、7-超导线材、8-Cu槽线。

具体实施方式

下面结合附图1-12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。

实施例一：本发明消除锡瘤装置

如说明书附图1-4所示，本发明提供了一种消除锡瘤装置，所述装置包括套管2和模套1，套管2端头设有外螺纹3，模套1呈有底圆筒型，模套底部5中间位置设有和套管2外螺纹3相适应的内螺纹4，模套1和超导线材镶嵌焊接模具过盈配合。

本发明中，套管2和模套1都为钛合金材质。

本发明中，模套底部5中部的内螺纹4和套管2一端的外螺纹3长度相同。

本发明中，套管2的内径为WIC超导线材加工使用的Cu槽线宽度的2-7倍，模套1上偏差+0.021，下偏差0，超导线材镶嵌焊接模具上偏差+0.047，下偏差+0.013。

本发明中，模套1内径为￠39.5mm，外径为￠50mm。

本发明中，套管2外径为10mm，内径为8mm，长度为62mm，套管2一端设有长度为10mm的外螺纹3。

实施例二：本发明消除锡瘤装置的使用方法

本发明还提供了一种消除锡瘤装置的使用方法，包括如下步骤：

(1)将模套1与超导线材镶嵌焊接模具过盈配合，将套管2与模套1通过螺纹连接。

(2)将步骤(1)连接好的装置与模座配合安装于镶嵌设备中。

(3)超导线材7及Cu槽线8装于放线架。

(4)超导线材7和Cu槽线8分别进行超声波清洗、助焊，开启张力机，使得洁净的超导线材7嵌于Cu槽线8平稳匀速穿过锡液、矩形模具及消除锡瘤套管。

(5)对于镶嵌后的线材进行冷却，通过计米器、张力牵引机，测径仪绕制于收线轮，完成WIC镶嵌线材。

本发明中，超导线材为小铜比的NbTi/Cu超导线材。

本发明中，超导线材为直径为0.5mm-2.0mm。

实施例三：本发明消除锡瘤装置的应用

取直径为Φ0.5-Φ0.9mm小铜比的NbTi/Cu超导线材6000m,Cu槽线6000m；模具与模套进行过赢配合，连接套管，该装置与模座配合安装于镶嵌设备中；小铜比的NbTi/Cu超导线材及Cu槽线装于放线架；小铜比的NbTi/Cu超导线材Cu槽线分别进行超声波清洗、助焊，开启张力机，使得洁净的小铜比的NbTi/Cu超导线材嵌于Cu槽线平稳匀速穿过锡液、矩形模具及消除锡瘤套管；对于镶嵌后的线材进行冷却；通过计米器、张力牵引机、测径仪绕制于收线轮，完成WIC镶嵌线材。

线材在过定模过程中，由于模具与模套的过赢配合，锡液未通过模具与模套的缝隙流出；在生产过程由于锡液的运动以及模座整体的轻微震动，由于高温下熔融锡液的较低粘度及较强流动性，少量锡液不可避免的顺着模具与模套过赢配合的微小间隙中流出，也能顺着套管成功导流，完全避免了锡液流在出模后的线材表面。

制得的制得的WIC镶嵌线材单根长度超过6000m，该镶嵌线材的线径稳定，在公差范围内，出现锡瘤数量为零。

测径仪记录该线材线径数据如说明书附图7和说明书附图8所示。

实施例四：本发明消除锡瘤装置的应用

取直径为Φ0.7～Φ1.0mm小铜比的NbTi/Cu超导线材6000m,Cu槽线6000m；模具与模套进行过赢配合，连接套管，该装置与模座配合安装于镶嵌设备中；小铜比的NbTi/Cu超导线材及Cu槽线装于放线架；小铜比的NbTi/Cu超导线材Cu槽线分别进行超声波清洗、助焊，开启张力机，使得洁净的小铜比的NbTi/Cu超导线材嵌于Cu槽线平稳匀速穿过高温锡液、矩形模具及消除锡瘤套管；对于镶嵌后的线材进行冷却；通过计米器、张力牵引机、测径仪绕制于收线轮，完成WIC镶嵌线材。

制得的制得的WIC镶嵌线材单根长度超过6000m，该镶嵌线材的线径稳定，在公差范围内，出现锡瘤数量为零。测径仪记录该线材线径数据如说明书附图9和说明书附图10所示。

实施例五：本发明消除锡瘤装置的应用

取直径为Φ1.0～Φ2.0mm小铜比的NbTi/Cu超导线材6000m,Cu槽线6000m；模具与模套进行过赢配合，连接套管，该装置与模座配合安装于镶嵌设备中；小铜比的NbTi/Cu超导线材及Cu槽线装于放线架；小铜比的NbTi/Cu超导线材Cu槽线分别进行超声波清洗、助焊，开启张力机，使得洁净的小铜比的NbTi/Cu超导线材嵌于Cu槽线平稳匀速穿过高温锡液、矩形模具及消除锡瘤套管；对于镶嵌后的线材进行冷却；通过计米器、张力牵引机、测径仪绕制于收线轮，完成WIC镶嵌线材。

制得的制得的WIC镶嵌线材单根长度6000m，该镶嵌线材的线径稳定，在公差范围内，出现锡瘤数量为零。测径仪记录该线材线径数据如说明书附图11和说明书附图12所示。

实施例六：本发明消除锡瘤装置的加工

(1)加工一个钛合金材质的内径为￠39.5，外径为￠50的模套，使得模具与模套过盈配合。

(2)将步骤(1)加工好的钛合金模套车出一平台。

(3)将步骤(2)获得的模套的底部中间位置加工一直径为10mm的螺纹孔；

(4)加工一外径径为10mm，内径为8mm，长度为62mm，一段螺纹长度为10mm的钛合金套管。

(5)将步骤(3)的模套与模具进行组装，并与步骤(4)加工的螺纹套管进行连接，装置于模座中，即可完成消除镶嵌线材表面锡瘤装置的加工安装。

采用实施例六的加工方法获得本发明实施例一的消除锡瘤装置在实施例三、四、五中的适用制备得到不同规格长度为6000m的WIC超导线材，WIC超导线材截面如说明书附图5所示，NbTi/Cu超导线材7嵌于Cu槽线8，上面有焊接焊锡6，取过程测径仪数据做SPC分析，可以看到扁线截面尺寸均匀性好，完全满足公差要求。传统方案制备长度为3000mWIC超导线材锡瘤多，如说明书附图6所示，过程测径仪数据做SPC分析，可以看到由于锡瘤影响线径尺寸波动大，稳定性差，无法满足技术要求，而采用本发明装置后，完全消除了锡瘤现象的产生，制备过程中线径尺寸均匀性很好，满足超导线材的质量指标，线材质量稳定，无锡瘤残留。

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 (4)

1.一种消除锡瘤装置的使用方法，其特征在于，所述消除锡瘤装置包括套管和模套，套管端头设有外螺纹，模套呈有底圆筒型，模套底部中间位置设有和套管外螺纹相适应的内螺纹，模套和超导线材镶嵌焊接模具过盈配合；

所述的套管和模套都为钛合金材质；

所述模套底部中部的内螺纹和套管一端的外螺纹长度相同；

所述套管的内径为WIC超导线材加工使用的Cu槽线宽度的2-7倍，模套上偏差+0.021，下偏差0，超导线材镶嵌焊接模具上偏差+0.047，下偏差+0.013；

所述模套内径为￠39.5mm，外径为￠50mm；

所述套管外径为10mm，内径为8mm，长度为62mm，套管一端设有长度为10mm的外螺纹；

所述使用方法包括如下步骤：

(1)将模套与超导线材镶嵌焊接模具过盈配合，将套管与模套通过螺纹连接；

(2)将步骤(1)连接好的装置与模座配合安装于镶嵌设备中；

(3)超导线材及Cu槽线装于放线架；

(4)超导线材和Cu槽线分别进行超声波清洗、助焊，开启张力机，使得洁净的超导线材嵌于Cu槽线平稳匀速穿过锡液、矩形模具及消除锡瘤套管；

(5)对于镶嵌后的线材进行冷却，通过计米器、张力牵引机，测径仪绕制于收线轮，完成WIC镶嵌线材。

2.如权利要求1所述的消除锡瘤装置的使用方法，其特征在于，所述超导线材为小铜比的NbTi/Cu超导线材。

3.如权利要求1所述的消除锡瘤装置的使用方法，其特征在于，所述超导线材为直径为0.5mm-2.0mm。

4.如权利要求3所述的消除锡瘤装置的使用方法，其特征在于，所述超导线材为直径为0.5mm-0.9mm、0.7mm-1.0mm或者1.0mm-2.0mm三种的任意一种。

Images