CN116665986A - 一种降低wic超导线材结合力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于超导材料加工技术领域，公开了一种降低WIC超导线材结合力的方法，该方法包括获取待加工件；准备至少3块镶嵌后宽边和窄边尺寸均比镶嵌焊接工艺要求尺寸大5~15μm的镶嵌模具，将待加工件先浸入锡槽，然后进行镶嵌焊接，镶嵌模具分别镶嵌焊接50m样品，获得镶嵌样品，根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度大小，确定第二镶嵌模具；将待加工件先浸入锡槽，然后进行镶嵌焊接和冷加工，进行50m镶嵌焊接，镶嵌焊接和冷加工两步成型，获得样品B。由于镶嵌样品冷却后铜槽线变硬，再过冷加工模具时，力基本无法传送至铜槽线内壁，铜槽线包覆到圆线上的角度仍较小，从而达到减小WIC超导线材结合力的目的。
Description
技术领域
本发明涉及超导材料加工技术领域，具体为一种降低WIC超导线材结合力的方法。
背景技术
磁共振成像（MRI）是重要的现代医学影像诊疗手段，其核心和基础是NbTi超导线材，其中Wireinchannel（WIC）超导线材因具有高铜超比、低的铜加工率等优点，使其加工成本低且制备的磁体运行稳定、安全，故成为制备磁共振成像系统（MRI）关键部件-超导磁体的主导材料。由于MRI超导磁体是由多个子线圈组成的，线圈之间是通过引线接头连接的，而制作接头时需将嵌套结构的WIC超导线材外部铜槽线剥离，若铜槽线与圆线间结合力太大，剥离过程中可能导致圆线损伤，使近邻的两个线圈无法正常通电，因此亟需一种降低WIC超导线材结合力的方法。
现有技术是通过增加铜槽线原料壁厚，实现减小铜槽线对圆线的包覆角度，基本可以获得结合力较小的线材，但对于高载流低铜比的WIC超导线材，若继续增加铜槽线壁厚，NbTi/Cu圆线的铜比将会非常小，无法加工，对于高载流低铜比的WIC超导线材，由于铜槽线两侧壁厚较薄，采用现有的工艺镶嵌模具一步成型过程为：铜槽线经过高温焊锡变软，在加工率偏大的条件下穿过镶嵌模具，力很容易传送至铜槽线内壁，使铜槽线包覆到圆线上的角度较大，导致槽线与圆线间结合力偏大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低WIC超导线材结合力的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种降低WIC超导线材结合力的方法，包括以下步骤：
获取待加工件；
准备至少3块镶嵌后宽边和窄边尺寸均比镶嵌焊接工艺要求尺寸大5~15μm的镶嵌模具，将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过镶嵌模具、冷却水、牵引机、测径仪和收线机，镶嵌模具分别镶嵌焊接50m样品，获得镶嵌样品，根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度大小，确定第二镶嵌模具；
将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过第二镶嵌模具、冷却水、冷加工成型模具、牵引机、测径仪和收线机，进行50m镶嵌焊接，镶嵌焊接和冷加工两步成型，获得样品B。
进一步优选地，所述待加工件包括NbTi/Cu圆线和铜槽线。
进一步优选地，所述将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过第二镶嵌模具、冷却水、冷加工成型模具、牵引机、测径仪和收线机，进行50m镶嵌焊接时，镶嵌焊接的温度为400~500℃。
进一步优选地，所述镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度为：对镶嵌样品的金相截面中圆线外缘画圆，并在镶嵌样品的水平方向直径，沟槽处圆与铜槽线交点和圆与直径的交点画弦，所得到的弦切角为铜槽线对圆线的包覆角度。
进一步优选地，所述根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度大小，确定第二镶嵌模具时，镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度小于10°，且所述镶嵌样品的尺寸最小。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过镶嵌模具和冷加工模具两步成型，过程为：获取待加工件；准备至少3块镶嵌后宽边和窄边尺寸均比镶嵌焊接工艺要求尺寸大5~15μm的镶嵌模具，将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过镶嵌模具、冷却水、牵引机、测径仪和收线机，镶嵌模具分别镶嵌焊接50m样品，获得镶嵌样品，根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度大小，确定第二镶嵌模具；将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过第二镶嵌模具、冷却水、冷加工成型模具、牵引机、测径仪和收线机，进行50m镶嵌焊接，镶嵌焊接和冷加工两步成型，获得样品B。由于镶嵌线冷却后铜槽线变硬，再过冷加工模具时，力基本无法传送至铜槽线内壁，铜槽线包覆到圆线上的角度仍较小，从而达到减小WIC超导线材结合力的目的。
相比传统的镶嵌模具一步成型方法，采用镶嵌焊接和冷加工两步成型的方法不仅可以明显降低WIC超导线材铜槽线与圆线间结合力外，还能提高WIC超导线材尺寸精度，因为冷加工成型不存在镶嵌模具高温状态下模芯热胀冷缩的问题，以及镶嵌后线材表面镀锡不均匀导致的尺寸变化问题，过程更加稳定。
附图说明
图1为本发明的NbTi/Cu圆线截面示意图；
图2为本发明的铜槽线截面示意图；
图3为本发明的WIC超导线材截面示意图；
图4为本发明的WIC超导线材，镶嵌焊接一步成型，铜槽线对圆线的包覆角度和结合力关系示意图；
图5为本发明的WIC超导线材，镶嵌焊接和冷加工两步成型，铜槽线对圆线的包覆角度和结合力关系示意图；
图6为本发明的降低WIC超导线材结合力方法流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：
一种降低WIC超导线材结合力的方法，包括以下步骤：
S100、获取待加工件；
S200、准备至少3块镶嵌后宽边和窄边尺寸均比镶嵌焊接工艺要求尺寸大5~15μm的镶嵌模具，将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过镶嵌模具、冷却水、牵引机、测径仪和收线机，镶嵌模具分别镶嵌焊接50m样品，获得镶嵌样品，根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度大小，确定第二镶嵌模具；
S300、将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过第二镶嵌模具、冷却水、冷加工成型模具、牵引机、测径仪和收线机，进行50m镶嵌焊接，镶嵌焊接和冷加工两步成型，获得样品B。
本发明中，待加工件包括NbTi/Cu圆线和铜槽线。
本发明中，将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过第二镶嵌模具、冷却水、冷加工成型模具、牵引机、测径仪和收线机，进行50m镶嵌焊接时，镶嵌焊接的温度为400~500℃。
本发明中，镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度为：对镶嵌样品的金相截面中圆线外缘画圆，并在镶嵌样品的水平方向直径，沟槽处圆与铜槽线交点和圆与直径的交点画弦，所得到的弦切角为铜槽线对圆线的包覆角度。
本发明中，根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度大小，确定第二镶嵌模具时，镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度小于10°，且镶嵌样品的尺寸最小。
实施例1
根据镶嵌焊接工艺获取直径0.85mm的NbTi/Cu圆线500m，宽2.1mm，高1.3mm，槽宽0.89mm的铜槽线500m。
准备3块镶嵌后宽边和窄边尺寸均比镶嵌焊接工艺要求尺寸大5~15μm的镶嵌模具，将NbTi/Cu圆线和铜槽线先浸入锡槽，然后依次穿过镶嵌模具、冷却水、牵引机、测径仪和收线机，分别进行50m镶嵌焊接，获得镶嵌样品，镶嵌尺寸由小到大分别为2.026mm×1.245mm，2.029mm×1.248mm，2.033mm×1.252mm，通过对金相截面分析，对应样品相应的铜槽线对圆线的包覆角度分别为11°，7°，5°，根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度小于10°，且镶嵌样品的尺寸最小，确定镶嵌尺寸2.029mm×1.248mm对应的模具为第二镶嵌模具。
根据镶嵌焊接工艺要求，镶嵌焊接温度设定为400℃，最终成型尺寸要求（2.02×1.24）±0.01mm，将NbTi/Cu圆线和铜槽线先浸入锡槽，依次穿过第二镶嵌模具、冷却水、冷加工成型模具、牵引机、在线测径仪和收线机，镶嵌50m线材，成型尺寸2.021mm×1.240mm，获得样品B。
对比例1、
根据镶嵌焊接工艺获取直径0.85mm的NbTi/Cu圆线500m，宽2.1mm，高1.3mm，槽宽0.89mm的铜槽线500m。
根据镶嵌焊接工艺要求，选取第一镶嵌模具及设定焊料温度为400℃，最终成型尺寸要求（2.02×1.24）±0.01mm。
将NbTi/Cu圆线和铜槽线先浸入锡槽，然后依次穿过第一镶嵌模具、冷却水、牵引机、测径仪和收线机，进行50m镶嵌焊接，镶嵌焊接一步成型，获得样品A，样品A成型尺寸为2.022mm×1.237mm。
对比实验：将对比例1中获得的样品A和实施例1中获得的样品B分别通过金相截面分析铜槽线对圆线的包覆角度，以及结合力测试，将样品A和样品B的圆线与铜槽线进行分离，固定分离圆线，并将铜槽线一端固定至弹力计，确保分离圆线与未分离的样品A或样品B在一条直线上，反向剥离铜槽线，剥离40cm，读取弹力计显示的最大值。弹力计精度至少为0.1N。样品A铜槽线对圆线的包覆角度为14°，结合力为112.5N，如图4所示；样品B铜槽线对圆线的包覆角度为7°，结合力为42.3N，如图5所示。采用镶嵌焊接+冷加工两步成型的样品B铜槽线对圆线的包覆角度和结合力均明显减小。
实施例2
根据镶嵌焊接工艺获取直径0.85mm的NbTi/Cu圆线500m，宽1.84mm，高1.20mm，槽宽0.89mm的铜槽线500m。
准备4块镶嵌后宽边和窄边尺寸均比镶嵌焊接工艺要求尺寸大5~15μm的镶嵌模具，将NbTi/Cu圆线和铜槽线先浸入锡槽，然后依次穿过镶嵌模具、冷却水、牵引机、测径仪和收线机，分别进行50m镶嵌焊接，获得镶嵌样品，镶嵌尺寸由小到大分别为1.755mm×1.156mm,1.758mm×1.158mm，1.761mm×1.160mm，1.764mm×1.163mm，通过对金相截面分析，对应样品相应的铜槽线对圆线的包覆角度分别为15°，14°，12°，9°。根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度小于10°，且镶嵌样品的尺寸最小，确定镶嵌尺寸1.764mm×1.163mm对应的模具为第二镶嵌模具。
根据镶嵌焊接工艺要求，镶嵌焊接温度设定为500℃，最终成型尺寸要求（1.75×1.15）±0.01mm，将NbTi/Cu圆线和铜槽线先浸入锡槽，依次穿过第二镶嵌模具、冷却水、冷加工成型模具、牵引机、在线测径仪和收线机，镶嵌50m线材，成型尺寸1.749mm×1.151mm，获得样品B。
对比例2、
根据镶嵌焊接工艺获取直径0.85mm的NbTi/Cu圆线500m，宽1.84mm，高1.20mm，槽宽0.89mm的铜槽线500m。
根据镶嵌焊接工艺要求，选取第一镶嵌模具及设定焊料温度为500℃，最终成型尺寸要求（1.75×1.15）±0.01mm。
将NbTi/Cu圆线和铜槽线先浸入锡槽，然后依次穿过第一镶嵌模具、冷却水、牵引机、测径仪和收线机，进行50m镶嵌焊接，镶嵌焊接一步成型，获得样品A，样品A成型尺寸为1.753mm×1.152mm。
对比实验：将对比例2中获得的样品A和实施例2中获得的样品B分别通过金相截面分析铜槽线对圆线的包覆角度，以及结合力测试，将样品A和样品B的圆线与铜槽线进行分离，固定分离圆线，并将铜槽线一端固定至弹力计，确保分离圆线与未分离的样品A或样品B在一条直线上，反向剥离铜槽线，剥离50cm，读取弹力计显示的最大值。弹力计精度至少为0.1N。样品A铜槽线对圆线的包覆角度为16°，结合力为148.1N；样品B铜槽线对圆线的包覆角度为9°，结合力为56.5N。采用镶嵌焊接+冷加工两步成型的样品B铜槽线对圆线的包覆角度和结合力均明显减小。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种降低WIC超导线材结合力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待加工件；
准备至少3块镶嵌后宽边和窄边尺寸均比镶嵌焊接工艺要求尺寸大5~15μm的镶嵌模具，将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过镶嵌模具、冷却水、牵引机、测径仪和收线机，镶嵌模具分别镶嵌焊接50m样品，获得镶嵌样品，根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度大小，确定第二镶嵌模具；
将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过第二镶嵌模具、冷却水、冷加工成型模具、牵引机、测径仪和收线机，进行50m镶嵌焊接，镶嵌焊接和冷加工两步成型，获得样品B。
2.根据权利要求1所述的一种降低WIC超导线材结合力的方法，其特征在于：所述待加工件包括NbTi/Cu圆线和铜槽线。
3.根据权利要求1所述的一种降低WIC超导线材结合力的方法，其特征在于：所述将待加工件先浸入锡槽，然后依次穿过第二镶嵌模具、冷却水、冷加工成型模具、牵引机、测径仪和收线机，进行50m镶嵌焊接时，镶嵌焊接的温度为400~500℃。
4.根据权利要求1所述的一种降低WIC超导线材结合力的方法，其特征在于：所述镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度为：对镶嵌样品的金相截面中圆线外缘画圆，并在镶嵌样品的水平方向直径，沟槽处圆与铜槽线交点和圆与直径的交点画弦，所得到的弦切角为铜槽线对圆线的包覆角度。
5.根据权利要求1所述的一种降低WIC超导线材结合力的方法，其特征在于：所述根据镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度大小，确定第二镶嵌模具时，镶嵌样品的铜槽线对圆线的包覆角度小于10°，且所述镶嵌样品的尺寸最小。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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