CN1147438A - 一种金属复合体包套真空焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属复合体包套真空焊接方法，其特征在于：对金属复合体包套组件进行加工处理和清洗；组装金属复合体包套；对金属复合体包套内进行抽真空；将金属复合体包套加热；然后对金属复合体包套前盖与外套周边进行氩弧焊接；最后对金属复合体包套的抽气管进行冷压焊封，并在封口盖上保护罩。本发明与已有技术相比具有成本低、设备简单、易于操作，金属复合体包套内真空度得到保证，焊接质量好的优点，在大气中可实现大金属复合体包套的焊接。

Description

一种金属复合体包套真空焊接方法
本发明涉及一种金属复合体包套真空焊接方法。
以NbTi超导体为代表的多元(芯)复合体的加工要求芯棒组件装入金属包套后，必须保持金属包套内部处于一定真空度下将金属包套密封焊接，其焊接的质量直接影响金属复合体后续加工的成功与否。目前，金属复合体包套真空密封焊接都是采用将金属复合体包套整体放入高真空室内，用电子束焊接设备焊接，由于高真空电子束焊接设备真空室空间有限，仅能焊接小尺寸的金属复合体包套，大型高真空电子束焊接设备体积庞大，操作复杂，焊接成本高，而且不能达到单重大的金属复合体包套真空焊接要求，高真空电子束焊接金属复合体包套存在以下问题：
1.在芯棒与包套及端盖紧密配合状态，包套内真空度难以得到保证，从而造成内部组织氧化，使以后对金属复合体的加工失败，而在真空室内进行金属复合体组装又不易实现。
2.金属复合体包套密封焊接过程中，无法测定和掌握包套内真空状态，也不能对包套进行密封焊接时采取其它辅助措施。
3.在包套焊接过程中，无法对包套焊接的质量进行检验，使包套焊接的质量难以保证。
本发明的目的是为了克服已有金属复合体包套高真空电子束焊接存在的问题，提供一种成本低、易操作、并能保证焊接质量的金属复合体包套真空焊接方法。
一种金属复合体包套真空焊接方法，其特征在于：
a.对金属复合体包套的后盖、前盖、外套、芯棒、密封圈、抽气管、保护罩组件进行加工处理和清洗；
b.组装金属复合体包套，其步骤如下：将金属复合体的后盖与外套一端焊接；将抽气管一端插入前盖中心孔内进行焊接；将芯棒密集排列装入后盖与外套焊成的筒内；在后盖与外套焊成的筒口处放置密封圈并盖上前盖；将整个金属复合体包套用夹具上下夹紧固定；
c.对金属复合体包套内进行抽真空
真空机组的连接管与焊接在前盖上的抽气管相连接后，开动真空机组进行抽真空，抽真空时间为1～1.5小时，使金属复合体包套内真空度为：低真空抽至8.0×10-1Pa，高真空抽至1.0×10-2Pa；
d.将金属复合体包套焊接前加热除气，加热温度为300℃，加热时间为0.5～1小时；
e.然后对金属复合体包套前盖与外套周边进行氩弧焊接，同时观测金属复合体包套内真空度变化，氩弧焊机工作电流控制在160～240A，氩气流量大于10ml/秒；
f.最后对金属复合体包套的抽气管进行冷压焊封。
前盖与外套氩弧焊接完成后松开夹具，对金属复合体包套内继续抽真空的同时进行冷却，并观测其真空度的变化，侍金属复合体包套的温度降至60℃后，对抽气管进行冷压焊封，并在封口盖上保护罩。
由于采取以上技术方案，本发明在高真空室外，可实现金属复合体大包套的焊接，与已有的技术相比具有设备简单、容易操作、成本低，金属复合体包套内真空度得到保证，焊接质量好的优点。
图1是金属复合体包套前盖与外套密封示图。
图2是金属复合体包套焊接系统装置示图。
结合附图对本发明进一步说明。
金属复合体包套由前盖1、后盖、外套2、芯棒、密封圈3、抽气管4、保护罩所组成。后盖一般在组装前与外套一端焊接好；抽气管与前盖中心孔焊接好，芯棒及组件经过严格的清洗和处理后，芯棒密集排列装入后盖与外套焊的筒内，在筒口处放置密封圈，并盖上前盖，然后将整个金属复合体包套用夹具5和加压装置6、压环7上下夹紧固定，将真空机组8的连接管9与抽气管连接，开动真空机组进行抽真空，当抽至1～1.5小时后，金属复合体包套内真空度达到1.0×10-2Pa时，即可对金属复合体包套进行加热除气，加热温度为300℃，加热时间为0.5～1小时，然后用氩弧焊机10的焊枪11在焊接保护夹具12内进行前盖与外套周边之间的焊接，同时用真空计13观测金属复合体包套内真空度变化，当前盖与外套周边焊接完成后，松开夹具，并对金属复合体包套内继续抽真空和进行冷却，观测其真空度的变化，待金属复合体包套的温度降至60℃后，用冷焊钳以压力为400MPa对抽气管进行冷压焊封，再将多余的抽气管剪掉，借助于前盖中心孔处的凸起处的螺纹旋紧保护罩，以防止冷压焊口在后续的加工中损伤封口。
实施例1
NbTi单芯+阻隔层+Cu包套，外套φ100mm，长度200～300mm，重量为15Kg，将金属复合体包套组装后在外套上口置放密封圈，盖上前盖，用夹具上下夹紧整个金属复合体包套，把真空机组的连接管与抽气管相连接，对金属复合体包套内进行抽真空1小时，低真空抽至8.0×10-1Pa，高真空抽至1.0×10-2Pa后，对金属复合体包套加热，加热温度为300℃，加热时间为0.5小时，开动氩弧焊机，焊机工作电流为160～180A，氩气流量大于10ml/秒，实施前盖与外套周边的焊接，焊接完成后松开夹具，测得金属复合体包套内真空度为6.3×10-3Pa，待金属复合体包套冷却温度降至60℃后，对抽气管进行冷压焊封，将多余的真空管剪掉，并盖上保护罩保护抽气管封口。将焊好的金属复合体包套整个加热到600℃，恒温1小时后，经挤压、轧制、拉伸，对复合体样品进行剖开，观察检测芯棒与包套结合良好，证明焊接质量达到要求。
实施例2
NbTi多芯复合体包套，外径Φ145mm，长度330mm，重量为45Kg，内含φ10.5mm的芯棒121根，组装放上密封圈，盖上前盖，用夹具将整个金属复合体包套上下夹紧，按前述办法对金属复合体包套内进行抽真空，抽真空1.3小时，金属复合体包套内低真空抽至8.0×10-1Pa，高真空抽至2.6×10-2Pa后，对金属复合体包套加热，加热温度300℃，加热时间0.6小时，按前述实施前盖与外套周边的氩弧焊接，焊机工作电流为180～220A，氩气流量大于10ml/秒，焊接结束后松开夹具，测得金属复合体包套内真空度为1.0×10-2Pa，待金属复合体包套冷却温度降至60℃后，对抽气管进行冷压焊封，并对封口施以保护罩。
实施例3
NbTi多芯复合体包套，外套Φ220mm，长度420mm，重量为110Kg，内含φ13.4mm的芯棒121根，按前述组装、夹紧、抽真空，抽真空1.5小时，金属复合体包套内低真空抽至8.0×10-1Pa，高真空9.1×10-2Pa后，对金属复合体包套加热到300℃，加热时间1小时，按前述实施前盖与外套周边的氩弧焊接，焊机工作电流为200～240A，氩气流量大于10ml/秒，焊接完成后测得金属复合体包套内真空度为1.0×10-2Pa，松开夹具后真空度为9.1×10-3Pa，金属复合体包套冷却温度降至60℃后，实施对抽气管的冷压焊封，冷压焊封抽气管前后测得金属复合体包套内真空度均为9.1×10-3Pa，冷压焊封后用保护罩对封口实施保护。金属复合体包套经加热到600℃，恒温2小时的处理，在3150T挤压后，芯棒与铜体结合良好。

Claims (1)

  1. 一种金属复合体包套真空焊接方法，其特征在于：
    a.对金属复合体包套的后盖、前盖、外套、芯棒、密封圈、抽气管、保护罩组件进行加工处理和清洗；
    b.组装金属复合体包套，其步骤如下：
    将金属复合体的后盖与外套一端焊接；
    将抽气管一端插入前盖中心孔内进行焊接；
    将芯棒密集排列装入后盖与外套焊成的筒内；
    在后盖与外套焊成的筒口处放置密封圈并盖上前盖；
    将整个金属复合体包套用夹具上下夹紧固定；
    c.对金属复合体包套内进行抽真空
    真空机组的连接管与焊接在前盖上的抽气管相连接后，开动真空机组进行抽真空，抽真空时间为1～1.5小时，使金属复合体包套内真空度为：
    低真空抽至8.0×10-1Pa，
    高真空抽至1.0×10-2Pa；
    d.将金属复合体包套焊接前加热除气，加热温度为300℃，加热时间为0.5～1小时；
    e.然后对金属复合体包套前盖与外套周边进行氩弧焊接，同时观测金属复合体包套内真空度变化，氩弧焊机工作电流控制在160～240A，氩气流量大于10ml/秒；
    f.最后对金属复合体包套的抽气管进行冷压焊封，
    前盖与外套氩弧焊接完成后松开夹具，对金属复合体包套内继续抽真空的同时进行冷却，并观测其真空度的变化，待金属复合体包套的温度降至60℃后，对抽气管进行冷压焊封，并在封口盖上保护罩。
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