CN1151905C - 一种颗粒种子密封源的外壳密封焊接方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种颗粒密封种子源的密封焊接方法及设备，涉及超薄高熔点微型金属管材料的密封焊接技术，该发明采用在氩气氛围中的电阻闪光焊接方法，实现了对壁厚为微米量级的微型金属管材料的密封焊接。焊接设备主要由定位移动焊台(3)，组合焊件夹具(4)，移动闪光电极(2)，移动闪光电极座(8)，移动电极支架(6)，氩气和电极回路管道(7)及电源电压调节装置(10)等组成。用该发明的方法和设备密封焊接的种子源外壳，密封性能好，制成的碘-125颗粒种子密封源的表面擦拭放射性沾污几乎等于零，完全满足国际标准小于185Bq的要求。
Description
技术领域
本发明属金属焊接技术领域，特别涉及一种颗粒密封种子源的超薄、高熔点微型金属管外壳的密封焊接方法和装置。
背景技术
用组织间永久性植入人体的微型密封放射源，又称颗粒种子密封放射源进行放射治疗的技术是从80年代发展起来的内放疗技术。选用半衰期短，能量低，便于操作的放射性核素，主要有金-198，碘-125和钯-103，制成微型源芯，然后将其密封起来，保证放射源外表面无放射性沾污，放射源密封性能合格的国际标准是源外表面擦试放射性沾污剂量要小于185Bq，因此，这种种子源的密封技术是生产合格产品的关键技术之一，美国人用激光焊接技术解决了这种微形种子源的外壳(通常用钛金属管)的密封问题，但国内至今未能解决，有的单位正在洽谈从美购进这种激光焊机。
钛金属的密度与人的骨骼接近，对体内各种有机物不起化学反应，且亲和力强，易为人体所容纳，对任何消毒方式也能适应，是一种理想的医用材料，显然也是植入体内组织间治疗用微形颗粒放射源理想的密封材料，但钛又是一种难熔金属(熔点达1941K)，钛及钛合金在高温时易吸收氮、氢、氧等气休，钛加热到520K时能吸收大量氢气，在673K时吸收氧气，在870K时吸收氮气。吸收这些气体之后，其塑性强烈降低，使材料变脆，所以用一般的焊接方法焊接时，焊接性能差。
以6711型碘-125颗粒种子密封源为例，其密封外壳是直径为0.8mm，壁厚为0.05mm，长度为4.5mm的薄壁微型钛管，密封焊接质量要求高，密封性能好、泄漏率小、焊口能抗-40℃到室温和873K到室温的热冲击，管的外部能承受2MPa的压力，能耐一米高50g重的砝码自由落体的撞击。而且还要求在焊件长度方向的损耗量小于0.3mm，热影响区要小于0.5mm。
技术方案
本发明的目的是为解决微形种子源密封问题而研究出一种超薄高熔点微型金属管材的密封焊接工艺和装置，攻克国内至今尚未解决的难题。
本发明通过实施下述技术方案实现的。
一种颗粒种子密封源的外壳密封焊接方法，其特征在于：在氩气氛围中，采用电阻闪光焊接方法，即以焊件1为一个电极，在焊件1和另一个电极2间加上电压，轻轻接触二个电极，利用瞬间产生的较大热量，实现对壁厚为微米量级的高熔点微型金属管材料的密封焊接，具体工艺步骤如下：
(1)为薄壁金属管材即焊件1制作一特殊的密封塞5，塞子外端部平面上有一个小凸点，小凸点的直径为塞子直径的
高度为0.1-0.3mm，
(2)将密封塞塞进焊件1内，凸点朝外，至密封塞外端部平面距焊件的管口处0.05-0.15mm处，
(3)将焊件置于焊台3的组合夹具4孔内，并使焊件露出夹具孔外部份的高度不大于0.2mm，固定，
(4)根据焊件1的管径与壁厚，由电源电压调节装置10选择适当的焊接电压，
(5)打开氩气，合上电源，
(6)快速移动闪光电极，进行封焊。
种子密封源的外壳即焊件1为外径小于1mm的钛或白金的管材或杯材。对壁厚数微米的焊件1，焊接电压为6-10V。对壁厚数拾微米的焊件1，焊接电压为14-16V。必要时，可由电源自控装置11设定电源的导通角，以进一步控制焊接时的功率。
一种颗粒种子密封源的外壳密封焊接设备，其特征在于：整个装置由定位移动焊台3，组合焊件夹具4，移动电极支架4，移动闪光电极2，移动闪光电极座8，通气孔9，保护气体、电极回路管道7，电源电压调节装置10等组成。闪光电极2紧密安装在电极座8上，并作为一整体置于管道7的一端内，其另一端有二个开口，一个通氩气，另一个通电源回路导线，整个管道7置于电极支架6上，并可在支架6上来回平滑移动；组合夹具4牢固安装在焊台3上，并可方便拆卸；焊台3本身可上下左右移动，组合夹具4上有多个安插固定焊件1的孔，组合夹具4与一组数个焊件1作为整体是电阻闪光焊接回路中的一个电极。移动焊台3由绝缘材料如聚四氟乙烯制作。组合焊件夹具4由导电材料如铜制成。移动电极支架6可由表面刨光的不锈钢材制作。移动闪光电极2由钨金属材料制作。移动闪光电极座8由铜材制作。闪光电极座8上沿纵向打有多个通气孔9。保护气体及电极回路管道7为橡皮管或塑料管。电极回路中可安一个电源自控装置11，以进一步控制焊接时所用的功率。
本发明的电阻闪光焊接方法的原理叙述如下：
图2是电阻闪光焊接原理示意图，
电阻闪光焊是在电极2与焊件1不断闪光加热使端面金属熔化完成的。闪光是电极2和连接焊件端面的液体金属过梁不断形成和爆破的过程。焊接开始，焊件1与电极2间加上电压，然后使焊件1端面与电极2间的个别点轻轻接触而接通电路，由于电极2与焊件1端面接触点的面积特别小，电极2与焊件1端面接触点所受压力又几乎等于零，因此，接触点具有较大的电阻和电流密度，产生较大热量，瞬时间把焊件1上的触点及其邻近的金属加热熔化形成一个和数个连接焊件与电极端面的液态金属小桥称为过梁。其形状如图2所示。
过梁形成后，闪光接触电阻即过梁自身电阻。由于液态金属电阻率很高，通过的电流密度又大，因而过梁加热非常剧烈，焊件1端面金属瞬时间加热到沸腾温度，激烈气化在蒸气压力作用下过梁爆破。当一个过梁爆破之后，电流在剩余的过梁中重新分配，使电流密度增加，又促使其他过梁爆破。电极2继续移近，新的这梁不断形成，不断爆破，液态金属微粒不断喷出，形成连接的火花流，移出电极完成焊接。以碘-125种子密封放射源为例，闪光焊接初始的触点是放射源塞子上的尾部凸点，第二个闪光触点是0.05mm壁厚的钛杯口，完成这两触点的焊接时间只需百分之一秒左右。
本发明的突出效果是焊接速度快，瞬间就完成一次焊接(
秒左右)，热影响区小，焊件温度低，焊件管内压力小，密封性能好，成功率高(几乎100％)，所有这些优点保证了生产的密封种子源的各项指标都符合质量标准，源表面放射性擦试沾污完全符合国际标准即小于185Bq，几乎为零。
附图说明
本发明有如下附图
图1.氩气保护超薄微型金属管材电阻闪光密封焊机示意图
图2.电阻闪光焊接原理示意图
实施例
下面结合附图详细描述本发明
以6711型碘-125颗粒种子密封源为例，对编号为CIAE-6711的碘-125颗粒种子源外壳(一种钛杯)进行密封焊接。如图1示，焊件1为钛杯，其外径是φ0.80±0.05mm，内径φ0.68mm，壁厚为0.05mm，钛杯塞5的尺寸为φ0.68-×0.8mm，塞子外端面上的尾凸大小为φ0.15×0.2mm，钛杯长4.5mm，内装一渗过碘-125的φ0.5mm×3mm的银棒。首先对焊件1，塞子5以及钨电极2进行清洗后，将塞子5塞进钛杯口内，即焊件1内，使钛杯口高出塞子5外端面0.1mm，而该塞子5端面上的小尾凸仍能高出钛杯口约0.1mm。将焊件1置于焊台3上的组合夹具4插孔内，使钛杯口露出夹具4平面的高度小于0.2mm；调整并固定好夹具4以及移动焊台3的位置，使杯塞5尾凸点对准钨电极即闪光电极2，打开氩气，调电源电压调接器10选择电压15伏，电源自控装置11选择导通角为150°，按图1所示F力方向快速移动闪光电极2，完成封焊。封焊好的CIAE-6711碘-125颗粒种子源，通过四种检漏方法并用，即首先在放大40-100倍的显微镜下观察焊口有无大的孔洞。第二种方法用热液体鼓泡法检漏，有无小孔，第三种方法用源表面放射性擦试法，最后，用24小时水浸泡法检漏，证明该发明焊接技术的成功率极高，源表面放射性沾污剂量几乎为零，完全符合国际规定小于185Bq的标准。
Claims (14)
1.一种颗粒种子密封源的外壳密封焊接方法，其特征在于：在氩气氛围中，采用电阻闪光焊接方法，即以焊件(1)为一个电极，在焊件(1)和另一个电极(2)间加上电压，轻轻接触二个电极，利用瞬间产生的较大热量，实现对壁厚为微米量级的高熔点微型金属管材料的密封焊接，具体工艺步骤如下：
①为薄壁金属管材即焊件(1)制作一特殊的密封塞(5)，塞子外端部平面上有一个小凸点，小凸点的直径为塞子直径的
高度为0.1-0.3mm，
②将密封塞(5)塞进焊件(1)内，凸点朝外，至密封塞(5)外端部平面距焊件(1)的管口处0.05-0.15mm处，
③将焊件(1)置于焊台(3)的组合夹具(4)孔内，并使焊件(1)露出夹具孔外部份的高度不大于0.2mm，固定，
④根据焊件(1)的管径与壁厚，由电源电压调节装置(10)选择适当的焊接电压，
⑤打开氩气，合上电源，
⑥快速移动闪光电极(2)，进行封焊。
2，由权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：种子密封源的外壳即焊件(1)为外径小于1mm的钛或白金的管材或杯材。
3，由权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于：对壁厚数微米的焊件(1)，焊接电压为6-10V。
4，由权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于：对壁厚数拾微米的焊件(1)，焊接电压为14-16V。
5，由权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：由电源自控装置(11)设定电源的导通角，以进一步控制焊接时的功率。
6，一种颗粒种子密封源的外壳密封焊接设备，其特征在于：整个装置由定位移动焊台(3)，组合焊件夹具(4)，移动电极支架(4)，移动闪兴电极(2)，移动闪光电极座(8)，通气孔(9)，保护气体、电极回路管道(7)，电源电压调节装置(10)等组成，闪光电极(2)紧密安装在电极座(8)上，并作为一整体置于管道(7)的一端内，其另一端有二个开口，一个通氩气，另一个通电源回路导线，整个管道(7)置于电极支架(6)上，并可在支架(6)上来回平滑移动；组合夹具(4)牢固安装在焊台(3)上，并可方便拆卸；焊台(3)本身可上下左右移动，组合夹具(4)上有多个安插固定焊件(1)的孔，组合夹具(4)与一组数个焊件(1)作为整体是电阻闪光焊接回路中的一个电极。
7，根据权利要求6所述的焊接装置，其特征在于：移动焊台(3)由绝缘材料如聚四氟乙烯制作。
8，由权利要求6所述的焊接装置，其特征在于：组合焊件夹具(4)由导电材料如铜制成。
9，由权利要求6所述的焊接装置，其特征在于：移动电极支架(6)由表面刨光的不锈钢材制作。
10，由权利要求6所述的焊接装置，其特征在于：移动闪光电极(2)由钨金属材料制作。
11，由权利要求6所述的焊接装置，其特征在于：移动闪光电极座(8)由铜材制作。
12，由权利要求11所述的焊接装置，其特征在于：闪光电极座(8)上沿纵向打有多个通气孔(9)。
13，由权利要求6所述的焊接装置，其特征在于：保护气体及电极回路管道(7)为橡皮管或塑料管。
14，由权利要求6所述的焊接装置，其特征在于：电极回路中安一个电源自控装置(11)，以进一步控制焊接时所用的功率。
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| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |