CN1334166A - 一种针状放射源密封焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于近距离放射性治疗源的制造工艺。它提供了一种针状放射源密封焊接方法,该方法是在氩气保护氛围中,以焊接工件包壳为一个电极,并固定在夹紧装置上,钨针为另一个电极,在确保足量的能覆盖包壳管端的熔化金属的前提下,控制尽可能小的热量的输入,夹紧装置由夹具和底座两部分组成,夹具放置在底座的槽中,并与槽的壁紧密接触。利用该方法能立足国内的氩弧焊接技术条件,焊接出合格的针状放射源。
Description
一、技术领域
本发明属于近距离放射性治疗源的制造工艺，具体涉及一种针状放射源的密封焊接工艺及其配套的专用装置。
二、背景技术
目前，市场上开发得较成功的近距离治疗源有Au-198、I-125、Pd-103、Ir-192等，这种放射源由包壳和填充于包壳内的放射性物质组成。包壳由钛、不锈钢、铂等金属材料拉制而成，通常长为4.5mm，外径为0.8mm，壁厚为0.05mm，两端至少有一端需密封焊接。该焊缝既要实现包壳管的可靠密封，同时焊缝形成的端头的厚度不宜太大，否则制成的产品的辐射场不均匀，容易在包壳焊接端产生“冷点”，同时焊接时对包壳长度方向的损耗量应小于0.8mm，热影响区小于0.5mm。用通常的熔化焊如氩弧焊、等离子弧焊、激光焊、电子束焊来焊接这么微小的钛管，容易出现以下3个问题，其一是熔化的金属不够，形成不了瞬间的液体金属封口，冷却后焊缝不密封；其二是包壳内的气体受热膨胀，冲破依靠液态金属表面张力所形成的瞬态液体金属膜，造成“气爆”，冷却后金属封不上口，达不到密封焊接的要求；另外，在包壳管端头采用加端塞或端帽的方式，容易实现焊缝的密封，但会引起端头的增厚，使焊接后的放射源出现冷区，达不到“点状源”的标准。美国专利5405309公开了一种针状放射源，该种源也是由放射性物质和包壳组成，其中包壳是采用端头加端帽的方式用激光焊来焊接密封，但文献中没有公开具体的焊接工艺。实际上，采用这种焊接方式目前存在两个问题，一是端头易出现“冷点”，二是对激光焊机的要求极高，国产激光焊机一般达不到这个要求，因此目前国内临床上虽然有这种微型放射源在应用，但全是进口产品，其主要原因是焊接工艺得不到解决。
三、发明内容
本发明的目的就是立足国内的技术条件，提供一套完善、实用的焊接工艺，并提供一个相配套的装置。
本发明提供如下的焊接工艺：在氩气保护氛围中，以焊接工件包壳为一个电极，并固定在专门夹具上，金属钨针为另一个电极，二电极间的瞬间电弧为热源，在确保足量的能覆盖包壳管端的熔化金属的前提下，控制尽可能小的热源的输入，以达到对微型包壳的焊接密封目的。
其中所说的包壳可以是钛金属材料，也可以是不锈钢材料或铂金属材料。
所述的在确保足量的能覆盖包壳管端的熔化金属的前提下，控制尽可能小的热量输入是指，在现有的技术条件下，氩弧焊焊机的输入功率有一定的下限，因为输入功率太小，不能起弧，从而不能焊接。在现有的下限功率输入时，对于这么微小的焊接工件，只要一起弧就会马上全熔化，制成的产品不合格，因此，必须控制最小的输入功率。
同时，为了保证有足够的熔化金属覆盖包壳的端头，控制端头的厚度，包壳裸露出夹具部分的长度控制在0.5～1.5mm之间，其中如焊接第二个端头时，裸露出夹具部分的长度控制在0.3～1.0mm之间。
为使包壳焊接端头尽可能薄，以防止端头“冷点”的出现，焊接时可以在包壳内预充入压力为102～103Pa的氩气。该氩气的作用是使依靠液态金属表面张力所形成的瞬态液体金属膜变薄，因此，氩气的压力不能太大，也不能太小，太小起不到变薄作用，太大容易发生气爆。
本发明还提供一套与焊接工艺相配套的装置，该装置不仅便于夹持包壳这类微小的工件，而且能大大改善焊接时工件的冷却条件，创造良好的焊接环境。该装置由夹具和底座两部分组成，夹具放置在底座的槽中，并与槽壁紧密接触，以便于夹紧和热量的导出。为提高生产率，底座上的槽可以是多个，呈条形或圆盘形分布。夹具的中心有放置并夹紧包壳的中心孔，夹具可以是一个整体，也可以加工成对称的两部分组成，由两部分组成的结构便于包壳的取放。
另外，夹具和底座的槽可以加工成相匹配的锥形，这样便于工件的取放。
为了提高焊接质量，在底座和夹具上可开有相通的进气孔道，用于给包壳预冲氩气。
这种装置可以由热容大、热导性能好的紫铜制成。
使用这种工艺及相配套的专用装置，能在现有的条件下，利用通常的氩弧焊机就可较好地解决针状放射源密封焊接问题，为该产品的国产化铺平了道路。
四、附图说明
图1是针状放射源的结构示意图
图2是焊接装置示意图
五、具体实施方式
下面就以该工艺焊接I-125种子源为实例，结合附图进一步介绍本发明的技术方案。
I-125种子源4如图1所示，由包壳2和镀有I-125的银丝1组成，银丝1置于包壳2内，包壳2的两端是焊接密封头3。包壳2的材料是钛金属，长度为4.5mm，外径为0.8mm，壁厚为0.05mm，要求焊缝的厚度控制在0.2mm～0.5mm范围内，包壳2外表面的擦拭放射性沾污剂量小于185Bq。
所用的焊接设备如图2所示，由焊接电源10、电弧控制装置9、钨针5、I-125种子源4及专用的夹紧装置所组成。其中夹紧装置是由紫铜制成的底座7和夹具11组成，锥形夹具11放置在底座7的锥形槽6中，槽6与夹具11之间紧密接触。夹具11由对称的两部分组成，中心处加工一个放置包壳2的中心孔13，中心孔13的大小以其壁与包壳2紧密接触为宜，深度为7.0mm～6.5mm。底座7上开有通气孔8，夹具11上也开有与中心孔13相同的进气孔道12，通气孔8与进气孔道12相通。
具体焊接步骤如下：
1.将长度为7.0mm，外径为0.8mm的钛管包壳2用酒精清洗、凉干；
2.将包壳2放进夹具11的中心孔13中，并将夹具11置于槽6中，夹紧包壳2，包壳2露出夹具11端的部分约长1.5mm；
3.从通气孔8、进气孔道12通入压力为102～103Pa的氩气；
4.启动焊接电源10、电弧控制装置9，通保护气体，在钨针5和工件4之间引燃电弧，完成一端的焊接；
5.将包壳2倒过来，用夹具11夹紧，包壳2露出夹具11端的部分约长0.3mm；
6.放置I-125银丝于包壳11的底部；
7.重复步骤4的焊接过程，完成另一端的焊接。
8.将密封后的I-125种子源送检并入库。
焊接后的产品端头成型光亮，端头尺寸同包壳管尺寸相仿，无“火柴头”现象，端头的厚度被控制在0.2mm～0.5mm之间。I-125种子源的自显影成像表明，这些产品没有严重的冷区，源的辐射场是均匀的。
Claims (5)
1.一种针状放射源密封焊接方法，是在氩气保护氛围中，以焊接工件包壳(2)为一个电极，并固定在夹紧装置上，钨针(5)为另一个电极，其特征在于：在确保足量的能覆盖包壳管端的熔化金属的前提下，控制尽可能小的热量的输入；包壳(2)裸露出夹具(11)的长度为0.3～1.5mm之间；所说的夹紧装置由夹紧包壳(2)的夹具(11)和底座(7)两部分组成，夹具(11)放置在底座(7)的槽(6)中，并与槽(6)的壁紧密接触，包壳(2)置于夹具(11)的中心孔(13)中。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：在接通钨针(5)之前给包壳(2)预充102～103Pa的氩气。
3.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于：所说的夹具(11)和槽(6)的形状是相匹配的锥形。
4.根据权利要求3所述的焊接方法，其特征在于：所说的夹具(11)可以是整体，也可以加工成对称的两部分组成。
5.根据权利要求1或2或4所述的焊接方法，其特征在于：所说的夹具(11)和底座(7)均由紫铜材料制成。
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