CN212823252U - 一种高温超导带材焊接接头制作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高温超导带材焊接接头的制作装置。主要解决了高温超导长带焊接接头制作、批量化生产，以及焊接工艺参数、焊接接头质量等不稳定因素及问题。技术方案是：一种高温超导带材焊接接头制作装置，包括底座，底座上装有支撑底板，支撑底板上开有若干孔，底座内安置有风冷装置，支撑底板通过支撑杆连接加热板，加热板内部埋入加热棒和热电偶，两者并排间隔放置，加热板上方设有固定在顶座上的压下伺服电机，压下伺服电机输出轴端装有上砧板，上砧板中间设有片状压力传感器，顶座前端面装有触摸式显示屏，顶座一侧设有报警指示灯。适于高温超导长带焊接接头的制作。

Description

一种高温超导带材焊接接头制作装置

技术领域

本实用新型涉及焊接接头制作装置，特别涉及一种高温超导带材焊接接头的制作装置。

背景技术

自1987年Y-Ba-Cu-O (YBCO) 被发现以来的30多年里，由于其载流能力强、热损低或无热损等诸多优点，RE-Ba-Cu-O (REBCO，RE=稀土元素) 超导体得到重大发展，制备长度达到百米，甚至上千米量级，第二代高温超导（2G-HTS）带材在世界各地已经实现了商业化生产，并逐步在许多场景中得到应用。

高温超导带材在电力传输（如绕制超导电缆）、大型磁体和超导电机等领域的应用越来越广泛，但同时对高温超导带材的要求也越来越高，现有加工工艺可以提供几百米到千米量级的高温超导带材，显然不能满足超导装置对长度的要求，所以实际应用中必然要使用大量的接头。

此外，随着带材制备长度的增加，对成品率和技术的要求也越高，同时其单价也就越高。因此，无论从技术还是经济上看，对高温超导带材焊接技术及接头电阻特性的研究都具有重要意义。

2G-HTS带材的连接包括有阻连接和超导连接两种形式，其中有阻焊接方法是不去除Cu等包覆层，通过低温软钎焊的方式连接在一起。焊接接头电阻是重要的参数指标，一般要求接头电阻尽可能小，这样可以提高超导长带及线圈器件等运行的稳定性，使其在低温环境中运行时发热较少，从而可降低制冷功率，提高设备的整体性能。

发明内容

本实用新型提供了一种高温超导带材焊接接头制作装置，主要解决现有制作装置不适于高温超导长带焊接接头制作、不适宜批量化生产，以及焊接工艺参数、焊接接头质量不稳定等问题。

为实现上述的目的，本实用新型提供的技术方案是：一种高温超导带材焊接接头的制作装置，包括底座，底座上装有支撑底板，支撑底板上开有若干孔，底座内安置有风冷装置，支撑底板通过支撑杆连接加热板，加热板内部埋入加热棒和热电偶，两者并排间隔放置，加热板上方设有固定在顶座上的压下伺服电机，压下伺服电机输出轴端装有上砧板，上砧板中间设有片状压力传感器，顶座前端面装有触摸式显示屏，顶座一侧设有报警指示灯。

加热板温度范围为0-400℃可控，误差±1℃，热板温度分布均匀，外壳材质为304不锈钢。

采用伺服压力机作为压下动力源，可以快速启动和停止，反应极快，波动小，运行平稳。压下量控制准确，可靠，实现了位置、速度和力矩精度可控。

在加热板上面设置定位槽，用来调整焊接头的准直性，槽的宽度为w+0.1mm，其中w为高温超导带材的宽度，槽的深度为0.8~1h，h为高温超导带材的厚度。此外，对于定位槽的设置，还可采用第二方案，制作模具，在模具上设置定位槽，模具材料采用304不锈钢，厚度为5mm，在其上设置定位槽，槽宽和深度同上。

加热板的设置温度必须小于2G-HTS带材用封装焊料的熔点温度，否则2G-HTS带材的“夹层”结构会遭到破坏。

本实用新型的有益效果：本实用新型自主设计了新一种高温超导带材焊接接头制作装置，主要应用高温超导带材焊接接头制作，包括短样接头制作，尤其适用于高温超导长带焊接接头的制作；采用伺服电机作为压力动力源，压力控制精确可控，性能稳定可靠，同时通过温度的精确控制，保证焊接接头制作工艺参数稳定，从而实现焊接接头质量可控。具有温度、压力、保温/压时间等精确可控，以及焊接接头制作工艺稳定可靠等特点，最终形成的接头电阻较小。

附图说明

图1 为高温超导带材横截面结构示意图。

图2 为本实用新型装置结构示意图。

图3 为本实用新型装置用于焊接接头制作系统结构示意图。

图4 高温超导长带焊接接头定位及固定结构示意图。

图中，1— 封装层A，2— 超导芯带，3— 超导层，4— 超导面侧，5— 基带面测，6— 封装层B，7— 焊料，8—放卷盘，9—2G-HTS带材A，10-导向轮a，11-导向轮b，12—导向轮c，13—计米导向轮，14—2G-HTS带材B，15—收卷盘，16—触摸式显示屏，17—压下伺服电机，18—片状压力传感器，19—钎焊焊料片层，20—2G-HTS带材A端部，21—加热板，22—支撑底板，23—冷风扇，24—风冷装置，25—圆孔，26—支撑杆，27—加热棒，28—热电偶，29—2G-HTS带材B端部，30—上砧板，31—报警指示灯，32—固定胶带，33—定位槽，34—底座。

具体实施方式

参照图2，一种高温超导带材焊接接头制作装置，包括底座34，底座34上装有支撑底板22，支撑底板22上开有若干圆孔25，通过该圆孔25，可以风冷加热板21，支撑底板22下方底座34内安置有风冷装置24，其主要包括一个冷风扇23，提高加热板21降温效率。支撑底板22通过支撑杆26连接加热板21，加热板21内部埋入加热棒27和热电偶28，两者并排间隔放置，加热板21上方设有固定在顶座上的压下伺服电机17，压下伺服电机17输出轴端装有上砧板30，上砧板30中间设有片状压力传感器18，顶座前端面装有触摸式显示屏16，顶座一侧设有报警指示灯31。

参照图1，2G-HTS带材横截面结构包括超导芯带2，超导芯带2内部具有核心功能层-超导层3，超导面侧4一侧为封装层A1，基带面侧5的一侧为封装层B6，超导芯带2周围有焊料7，封装层A1、超导芯带2和封装层B6通过层压钎焊的方式焊接在一起，形成“夹层”结构。

焊接头制作步骤具体实施如下：参照图2、图3和图4，

1、将绕有2G-HTS带材A9的放卷盘8放置在放卷装置上，并将2G-HTS带材A9端部20，先穿过导向轮a10，再穿过导向轮b11，放置在定位槽33内。2G-HTS带材A9端部20超导面侧4向上。

2、将绕有2G-HTS带材B14的收卷盘15放置在收卷装置上，并将2G-HTS带材B14端部29，先穿过计米导向轮13，再穿过导向轮c12，放置在定位槽33内。2G-HTS带材B14端部29的基带面测5向上。

3、将2G-HTS带材A9端部20和2G-HTS带材B14端部29搭接起来，搭接长度即为焊接接头的长度L。2G-HTS带材A9端部20和2G-HTS带材B14端部29超导面侧相对放置，以保证获得的接头电阻最小。

4、将钎焊焊料片层19放置在2G-HTS带材A9端部20和2G-HTS带材B14端部29之间，宽度与2G-HTS带材A和带材B一致，长度为L+10mm，两端各露出5mm。

5、2G-HTS带材A9端部20和2G-HTS带材B14端部29的搭接接头通过定位槽33调整准直性，并在搭接接头两端采用胶带32固定。

6、打开加热板21加热开关，设置温度为150℃，误差±1℃。

7、当触摸式显示屏16显示实际温度（热电偶27测试温度）与设置温度一致时，观察钎焊焊料片层19是否熔化，熔化后，开启压下开关，上砧板30下压，压力为1kg。

8、开启冷风扇23的开关，进行风冷。当加热板21温度<50℃时，启动上升开关，升起上砧板30，即可取出焊接接头，关闭冷风扇23，完成焊接头的制作。

以上对本实用新型的具体实施进行了描述。需要说明的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种高温超导带材焊接接头制作装置，其特征是：包括底座，底座上装有支撑底板，支撑底板上开有若干孔，底座内安置有风冷装置，支撑底板通过支撑杆连接加热板，加热板内部埋入加热棒和热电偶，加热板上方设有固定在顶座上的压下伺服电机，压下伺服电机输出轴端装有上砧板，上砧板中间设有片状压力传感器，顶座前端面装有触摸式显示屏，顶座一侧设有报警指示灯。

2.根据权利要求1所述的一种高温超导带材焊接接头制作装置，其特征是：所述加热棒和热电偶并排间隔设置。

3.根据权利要求1所述的一种高温超导带材焊接接头制作装置，其特征是：在加热板上设置定位槽，槽宽w+0.1mm，w为带材宽度，槽深0.8~1h，h为带材厚度。

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