CN110976694B - 一种真空状态下钨极灯丝快速成型装置及其成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空状态下钨极灯丝快速成型装置及工艺，成型装置包括真空室，真空室与抽真空系统、电加热系统及氮气注入系统分别相接通，真空室中设置用于对钨极灯丝压制成型的凹模成型模具、凸模成型模具及垂直成型模具；成型工艺包括将凹模成型模具、凸模成型模具闭合等步骤。本发明结构简单，使用方便，在不破坏钨特性的前提下，实现钨极灯丝的一次快速成型，能有效满足NBI离子源弧室中钨极灯丝的制造要求。

Description

一种真空状态下钨极灯丝快速成型装置及其成型工艺

技术领域

本发明涉及核聚变装置制造技术领域，具体涉及一种真空状态下钨极灯丝快速成型装置及其成型工艺。

背景技术

如图1所示，EAST超导托卡马克装置中的NBI离子源弧室a，安装有多个钨极灯丝b，其形状需与室体中的电阻一致。钨的电阻率是5.3*10-8Ω·m，熔点高，电阻率大，强度好，蒸气压低，是所有纯金属中制作灯丝的最佳材料，但由于钨的硬度大且脆，所以很难加工成NBI离子源弧室所需要的钨极灯丝形状。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能够在真空状态下，不破坏钨极灯丝特性，并可一次快速、精确成型的极灯丝钨快速成型装置及其成型工艺。

一种真空状态下钨极灯丝快速成型装置，包括真空室，所述真空室与抽真空系统、电加热系统及氮气注入系统分别相接通，真空室截面呈梯形，包括相邻的水平顶面及倾斜顶面，与水平顶面相邻的真空室侧面上设有横向朝向真空室内的第一钨极灯丝连接杆，与倾斜顶面相邻的另一真空室侧面上设有横向朝向真空室内的第二钨极灯丝连接杆，第一钨极灯丝连接杆的安装高度高于第二钨极灯丝连接杆，待成型钨极灯丝连接在第一钨极灯丝连接杆与第二钨极灯丝连接杆之间，并与真空室的倾斜顶面相平行，倾斜顶面的内壁处设有凹模成型模具，倾斜顶面的外壁处设有可推动凹模成型模具沿倾斜顶面法线方向移动的凹模推动装置，真空室的底壁上设有位于待成型钨极灯丝下方且与凹模成型模具相适配的凸模成型模具，水平顶面的内壁处设有位于待成型钨极灯丝端部上方的垂直成型模具，水平顶面的外壁处设有可推动垂直成型模具沿水平顶面法线方向移动的垂直成型模推动装置。

一种真空状态下钨极灯丝快速成型工艺，使用上述真空状态下钨极灯丝快速成型装置进行钨极灯丝的成型，包括以下步骤：

（1）、将待成型钨极灯丝连接在第一钨极灯丝连接杆与第二钨极灯丝连接杆之间；

（2）、打开抽真空系统，使真空室内真空度达到10^-2～10^-3Pa；

（3）、启动电加热系统对待成型钨极灯丝进行加热；

（4）、待成型钨极灯丝加热至适合温度后，先后开启凹模推动装置与垂直成型模推动装置，凹模成型模具与垂直成型模具先后自然下落，凹模成型模具与凸模成型模具闭合，垂直成型模具对钨极灯丝端部进行压制，进而使得钨极灯丝压制成型；

（5）、断开电源，通过氮气注入系统向真空室内充高纯氮气，关闭抽真空系统，待内外气压平衡后破真空，打开真空室，取出成型钨极灯丝即可。

本发明结构简单，使用方便，在真空状态下通过电加热，使钨极灯丝变软，再通过两组成型模具的设置，在不破坏钨特性的前提下，实现钨极灯丝的一次快速成型，能有效满足NBI离子源弧室中钨极灯丝的制造要求。

采用本发明所述的快速成型方法，不仅能够使NBI离子源弧室中钨极灯丝满足制造要求，而且所采用的装置可多次重复使用，具有效率高的优势。

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为背景技术中NBI离子源弧室的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

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2，本发明提供的一种真空状态下钨极灯丝快速成型装置，包括真空室1，真空室1与抽真空系统2、电加热系统3及氮气注入系统4分别相接通，真空室1截面呈梯形，包括相邻的水平顶面101及倾斜顶面102，与水平顶面101相邻的真空室侧面上设有横向朝向真空室内的第一钨极灯丝连接杆5，与倾斜顶面102相邻的另一真空室侧面上设有横向朝向真空室内的第二钨极灯丝连接杆6，第一钨极灯丝连接杆5的安装高度高于第二钨极灯丝连接杆6，待成型钨极灯丝7连接在第一钨极灯丝连接杆5与第二钨极灯丝连接杆6之间，并与真空室1的倾斜顶面102相平行，倾斜顶面102的内壁处设有凹模成型模具8，倾斜顶面102的外壁处设有可推动凹模成型模具8沿倾斜顶面102法线方向移动的凹模推动装置9，真空室1的底壁上设有位于待成型钨极灯丝7下方且与凹模成型模具8相适配的凸模成型模具10，水平顶面101的内壁处设有位于待成型钨极灯丝7端部上方的垂直成型模具11，水平顶面101的外壁处设有可推动垂直成型模具11沿水平顶面101法线方向移动的垂直成型模推动装置12。

一种真空状态下钨极灯丝快速成型工艺，使用上述真空状态下钨极灯丝快速成型装置进行钨极灯丝的成型，包括以下步骤：

（1）、将待成型钨极灯丝7连接在第一钨极灯丝连接杆5与第二钨极灯丝连接杆6之间；

（2）、打开抽真空系统2，使真空室1内真空度达到10^-2～10^-3Pa；

（3）、启动电加热系统3对待成型钨极灯丝7进行加热；

（4）、待成型钨极灯丝7加热至适合温度后，先后开启凹模推动装置9与垂直成型模推动装置12，凹模成型模具8与垂直成型模具11先后自然下落，凹模成型模具8与凸模成型模具10闭合，垂直成型模具11对钨极灯丝端部进行压制，进而使得钨极灯丝压制成型；

（5）、断开电源，通过氮气注入系统4向真空室1内充高纯氮气，关闭抽真空系统2，待内外气压平衡后破真空，打开真空室1，取出成型钨极灯丝即可。

实施例1

作为对上述实施方式的进一步优化说明：

凹模推动装置9与垂直成型模推动装置12分别包括与凹模成型模具8及垂直成型模具11顶面相固接的导杆13，导杆13外沿轴向方向套设有波纹管14，波纹管14设置在定位支架15内，定位支架15的顶部设有可沿定位支架15高度方向调节的定位螺母16，导杆13的顶部伸出定位螺母16，与电磁限位块17相接，电磁限位块17能够限位在定位螺母16上。

使用时，先对电磁限位块17通电，利用电磁力吸引电磁限位块17，使导杆13将凹模推动装置9与垂直成型模推动装置12定位在待工作状态，打开抽真空系统2，使真空室1内真空度达到10^-2～10^-3Pa，启动电加热系统3对待成型钨极灯丝7进行加热，在开启凹模推动装置9与垂直成型模推动装置12时，电磁限位块17断电，由于真空室1内外有压差，电磁限位块17无电磁力吸引，使凹模成型模具8及垂直成型模具11下落，对钨极灯丝进行压制成型，通过调整定位螺母16在定位支架15上的位置，可方便对凹模成型模具8与凸模成型模具10的下落高度进行调整。

实施例2

作为对上述实施方式的进一步优化说明：

真空室1外设有观察窗18。

目的在于，可以直接利用观察窗18观察待成型钨极灯丝7的加热幅度，当钨极灯丝加热成亮红色后，即可进行压制，具有方便快捷的优势。

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)

1.一种真空状态下钨极灯丝快速成型装置，包括真空室，其特征在于：所述真空室与抽真空系统、电加热系统及氮气注入系统分别相接通，真空室截面呈梯形，包括相邻的水平顶面及倾斜顶面，与水平顶面相邻的真空室侧面上设有横向朝向真空室内的第一钨极灯丝连接杆，与倾斜顶面相邻的另一真空室侧面上设有横向朝向真空室内的第二钨极灯丝连接杆，第一钨极灯丝连接杆的安装高度高于第二钨极灯丝连接杆，待成型钨极灯丝连接在第一钨极灯丝连接杆与第二钨极灯丝连接杆之间，并与真空室的倾斜顶面相平行，倾斜顶面的内壁处设有凹模成型模具，倾斜顶面的外壁处设有可推动凹模成型模具沿倾斜顶面法线方向移动的凹模推动装置，真空室的底壁上设有位于待成型钨极灯丝下方且与凹模成型模具相适配的凸模成型模具，水平顶面的内壁处设有位于待成型钨极灯丝端部上方的垂直成型模具，水平顶面的外壁处设有可推动垂直成型模具沿水平顶面法线方向移动的垂直成型模推动装置。

2.根据权利要求1所述的真空状态下钨极灯丝快速成型装置，其特征在于：所述凹模推动装置与垂直成型模推动装置分别包括与凹模成型模具及垂直成型模具顶面相固接的导杆，导杆外沿轴向方向套设有波纹管，波纹管设置在定位支架内，定位支架的顶部设有可沿定位支架高度方向调节的定位螺母，导杆的顶部伸出定位螺母，与电磁限位块相接，电磁限位块能够限位在定位螺母上。

3.根据权利要求1所述的真空状态下钨极灯丝快速成型装置，其特征在于：所述真空室外设有观察窗。

4.一种真空状态下钨极灯丝快速成型工艺，使用如权利要求1-3中任意一项所述真空状态下钨极灯丝快速成型装置进行真空状态下钨极灯丝的快速成型，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、将待成型钨极灯丝连接在第一钨极灯丝连接杆与第二钨极灯丝连接杆之间；

（2）、打开抽真空系统，使真空室内真空度达到10^-2～10^-3Pa；

（3）、启动电加热系统对待成型钨极灯丝进行加热；

（4）、待成型钨极灯丝加热至适合温度后，先后开启凹模推动装置与垂直成型模推动装置，凹模成型模具与垂直成型模具先后自然下落，凹模成型模具与凸模成型模具闭合，垂直成型模具对钨极灯丝端部进行压制，进而使得钨极灯丝压制成型；

（5）、断开电源，通过氮气注入系统向真空室内充高纯氮气，关闭抽真空系统，待内外气压平衡后破真空，打开真空室，取出成型钨极灯丝即可。

Images