DE3037008A1

DE3037008A1 - Superconductor spot welding - by interposition of easily fusible superconductor component and rising pulses

Info

Publication number: DE3037008A1
Application number: DE19803037008
Authority: DE
Inventors: Pavel Borisovi&ccaron; Moskva &Scaron;enderovi&ccaron;; Efim Abramovi&ccaron; Asnis; Samuil Mordkovi&ccaron; Gurevi&ccaron;; Michail Minovi&ccaron; Nerodneko; David Semenovi&ccaron; Kiev Vorona; Stanislav Pavlovi&ccaron; Kiev Zabolotin
Original assignee: GNI ENERGETICHESKY INST
Current assignee: GNI ENERGETICHESKY INST
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1982-04-22

Abstract

A spot welding system for two workpieces with at least 1 of them carrying a superconductive intermetallic cpd. coating applies welding pulses after a layer of an easily fusible component of an intermetallic cpd. has been deposited on one of them. The welding heat is produced by two or three consecutive pulses, each at a higher input and each accompanied by a higher compressive force of the electrodes. This ensures a reliable welded joint which retains all features of super conductivity e.g. for joints of superconductive cables.

Description

Punktschweißverfahren für Schweißstücke Spot welding process for weldments

Die vorliegende Erfindung betrifft Schweifßverfahren, insbesondere ein Punktschwe i8veriahren für Schweißstücke, von denen mindestens eines auf der Schweißfläche einen supraleitenden intermetallischen ueberzug aufweist. The present invention relates to welding processes, in particular spot welding for weldments, at least one of which is on the Welding surface has a superconducting intermetallic coating.

Das erfindungsgemäße Punktschweißverfahren wird hauptsächlich bei der Herstellung von Werkstücken angewendet, bei denen stabilisierte intermetallische Supraleiter elektrisch zu verbinden sind, beispielsweise zur ScnweiBung von stronführenden Teilen bei supraleitenden Kabeln, oder ein stabilisierter Supraleiter auf seinem intermetallischen supraleitenden Ueberzug in einer der ertigungsstufen für eine mehrteilige röhrenförmige Ader eines steifen supraleitenden Kabels hermetisch abzudichten ist. The spot welding method according to the invention is mainly used in used in the manufacture of workpieces in which stabilized intermetallic Superconductors are to be connected electrically, for example for the welding of current-carrying Share on superconducting cables, or a stabilized superconductor on his intermetallic superconducting coating in one of the manufacturing stages for a hermetically seal multi-part tubular core of a rigid superconducting cable is.

Bei der Herstellung von als stromführende Elemente ßupraleiter ausnutzenden Werkstücken besteht das Problem einer elektrischen Verbindung einzelner Abschnitte des Supralei ters, ohne die Supraleitereigenschaften der Verbindung zu stören. Diese Verbindung mtiß die gleichen Supraleitereigenschaften wie auch die supraleitende Schicht der einzelnen Abschnitte des Supraleiters besitzen, was die Betriebszuverlässigkeit der iferkstücke erhöht und deren ökonomische Kennziffern verbessert. In the manufacture of superconductors used as current-carrying elements Workpieces there is the problem of an electrical connection of individual sections of the superconductor without disturbing the superconducting properties of the connection. These Connection must have the same superconducting properties as the superconducting one Layer of each section of the superconductor own what the operational reliability the workpieces increased and their economic indicators improved.

Darüber hinaus ist es infolge einer weiten Verwendung der Erscheinung der Supraleitung in verschiedenen Bereichen der Technik und einer großen Vielfalt der konstruktiven husführung der auf den Supraleitern aufbauenden Werkstücke in manchen Fällen notwendig, einen Kontakt zwischen Konstruktionselementen mit einem supraleitenden Überzug und Konstruktionseleqenten herzustellen, die aus verschiedenen Konstruktionswerkstoffen, beispielsweise aus Metallen, unter Beibehaltung von Supraleitereigenschaften in der Verbin dungszone hergestellt sind. In addition, it is due to a wide use of the phenomenon of superconductivity in different areas of technology and a great variety the structural management of the workpieces based on the superconductors in In some cases it is necessary to establish contact between construction elements with a superconducting coating and construction elements to manufacture those made of various construction materials, such as metals, under Maintaining superconductor properties in the connec tion zone are made.

Das Problem einer Verbindung der Konstruktionselemente wird sehr erschwert, wenn moderne supraleitende Werkstoffe mit hohen kritischen Parametern ('2emperatur, Magnetfeld, kritischer Strom) zur Anwendung kommen. Zu derartigen supraleitenden Werkstoffen gehören intermetallische Verbindungen, wie sie beispielsweise Niob-Zinn (Nb3Sn), Vanadium-Gallium (V3 Ga) sind. The problem of connection of structural elements becomes great difficult when modern superconducting materials with high critical parameters ('2 temperature, magnetic field, critical current) are used. To such superconducting materials include intermetallic compounds, such as those for example Niobium-Tin (Nb3Sn), Vanadium-Gallium (V3 Ga) are.

Die Schwierigkeit besteht darin, daß derartige Supraleiter spröde sind, von der Unterlage, auf die sie aufgetragen sind, sich leicht ablösen, bei einer Erhitzung oxydieren und schwer verformbar sind. The difficulty is that such superconductors are brittle are easily detached from the surface to which they are applied oxidize when heated and are difficult to deform.

Um die genannten Schwierigkeiten zu überwinden, wird von verschiedenen Fertigungsgängen Gebrauch gemacht. In order to overcome the aforementioned difficulties, various Production aisles made use of.

Es wurden Versuche angestellt, eine plastische Verformung eines spröden intermetallischen Supraleiters durch Kaltpreßschweißen auf dem Wege einer allseitigen ungleich mäßigen Kompression zu erreichen. So wurden während eines Experimentes zur Herstellung einer elektrischen Verbindung der Abschnitte eines stabilisierten Supraleiters aus Nb3Sn in Form eines Bandes mit Hilfe von ein altscnweißen durch ungleichmäßige Kompression ausführenden Riffelwalzen beträchtliche Zerstörungen der Supraleiterschicht Sestge; stellt. Attempts have been made to plastic deformation of a brittle intermetallic superconductor by cold pressure welding by way of an all-round to achieve uneven compression. So were during an experiment to make an electrical connection of the sections of a stabilized Superconductor made of Nb3Sn in the form of a tape with the help of an old white Corrugating rollers that produce uneven compression cause considerable damage the superconductor layer Sestge; represents.

Positive Ergebnisse wurden in einem Schweißverfahren für stabilisierte intermetallische Supraleiter unter Vakuum mit einer flüsigen Zwischenlage erzielt. Be diesem Verfahren werden zwischen den Verbindungsflächen der Supraleiter eine schmelzbare Zwischenlage untergebracht, die Verbindungszone erhitzt und eine Kompressionskraft an die Verbindungsflächen angelegt. Positive results were obtained in a welding process for stabilized intermetallic superconductors under vacuum with a liquid intermediate layer achieved. In this process, the superconductors are placed between the connecting surfaces housed a fusible liner, heated the connection zone and a Compression force applied to the joint surfaces.

Kennzeichnend für dieses Verwahren ist, daß hier versucht wurde, einen elektrischen Nontakt zwischen zwei supraleitenden Oberflächen auf einer beträchtlichen Fläche herzustellen. Zu diesem Zweck wurde die technologische Auarüstung tompliziertt denn es wurden eine Evakuierung oder die schaffung eines schützenden inerten Mediums in der Verbindungszone sowie eine spezielle Einrichtung zur Verwirklichung einer Kompression der Schweißflächen erforderlich. Jedoch selbst bei der Erfüllung aller vorstehenden Forderungen gelang es, lediglich einen linearen Kontakt zwischen den Oberflächen herzustellen, wobei nur die einzelnen Punkte der Kontaktlinie der stöchiometrischen Zusnmmensetzung der intermetallischen Verbindung entsprachen. It is characteristic of this safekeeping that an attempt was made here electrical contact between two superconducting surfaces at a considerable rate To produce surface. For this purpose the technological equipment was complicated because there was an evacuation or the creation of a protective inert medium in the connecting zone as well as a special facility for the realization of a Compression of the welding surfaces required. However, even with the fulfillment of all The above claims managed to establish only a linear contact between the Manufacture surfaces, with only the individual points of the contact line of the stoichiometric Composition of the intermetallic compound corresponded.

Deshalb erwies sich als das geeignetste Verfahren zur elektrischen Verbindung der intermetallischen Supraleiter sowie zur VerdicAtung der OberYlache eines intermetallischen Supraleiters ein Punktschweißverfahren. Zu den für eine Verbindung der Supraleiter an0ewendeten Punktschweißverfahren gehören beispielsweise ein Widerstands-, ein Kondensator- und ein Ultraschalischweißen sowie ein Schweißen mit einem Laser- oder Slektronenstrahl. Therefore it turned out to be the most suitable method for electrical Connection of the intermetallic superconductors as well as for thickening the upper pool an intermetallic superconductor, a spot welding process. To the for one For example, spot welding methods used to connect the superconductors include resistance welding, capacitor welding and ultrasonic welding as well as welding with a laser or slectron beam.

Jede Ärt der zur Verbindung der intermetallischen Supraleiter angewendeten Punktschweißung wird durch den die lokalen Charakter und/kurzzeitige Erhitzung des Schweißpun'~-Des gekennzeichnet. Dies verhindert eine Oxydation des supraleitenden überzuges und vermindert die Wahrscheinlichkeit einer Zerstörung dieses Uberzuges bei einer Verformung. Darüber hinaus trägt eine rasche bkühlung des Schweißpunktes zur Erzeugung der besten Struktur des Supraleiters in der Übergangszone von einer supraleitenden Oberfläche zur anderen bei. Any kind of used to connect the intermetallic superconductors Spot welding is through the the local character and / short term Heating of the weld spot marked. This prevents oxidation of the superconducting coating and reduces the likelihood of destruction this coating in the event of a deformation. In addition, it cools quickly of the welding point to produce the best structure of the superconductor in the transition zone from one superconducting surface to another.

Es ist ein Punktschweißverfahren für Schweißstücke bekann, von denen mindestens eines auf der Schweißfläche einen supraleitenden intermetallischen ueberzug aufweist. gemäß dem auf eine der ßchweißflächen eine leichtschmelzende Komponente einer intermetallischen Verbindung aufgetragen und geschweißt wird, indem die Schweißstücke in jedem Schweißpunkt einer Impulserhitzung mit einer eine Aufschmelzung der leichtschmelzenden Komponente ohne Oxydation des supraleitenden Überzuges gewährleistenden Wärmezufuhr gleichzeitig und/einer Kompression durch eine Kraft ausgesetzt werden. die eine Annäherung der chweißflächen unter Verdrängung der Schmelze der leichtschmelzenden Komponente der intermetallischen Verbindung bewirkt (FR-PS 2 192 744). It is known as a spot welding process for weldments of which at least one superconducting intermetallic coating on the welding surface having. according to a low-melting component on one of the welding surfaces An intermetallic compound is applied and welded by the weldments in each welding point a pulse heating with a melting of the easily melting Component without oxidation of the superconducting coating ensuring heat supply at the same time and / to be subjected to compression by a force. the one Approach of the welding surfaces while displacing the melt of the easily melting ones Component of the intermetallic compound causes (FR-PS 2 192 744).

Das genannte Verfahren gewährleister eine Reinigung der supraleitenden Verbindungsflächen von Oxydschichten und deren physikalischen Kontakt durch Benetzung der leichtschmelzenden Komponente der intermetallischen Verbindung mittels Schmelze. Hierbei ist die iienge der jedem Schweißpunkt zugeführten Wärme begrenzt,d. h.,einerseits muß die Wärmemenge ausreichend sein, um die leichtschmelzende Komponente zu erschmelzen, zum anderen muß sie aber nicht so groß sein, um eine Oxydation des supraleitenden Uberzuges hervorzurufen Zur selben Zeit Siihrt aber eine Erhöhung der Intensität der Wärmezufuhr, d.h. eine Vergr8ßerung des Wärmeflusses, zur S'rhaitung hoher kritischer Parameter von sich ausbildenden Bereichen supraleitender Übergange zwischen den Verbindungsflächen. The mentioned method ensures cleaning of the superconducting Connection surfaces of oxide layers and their physical contact through wetting the easily melting component of the intermetallic compound by means of melt. Here, the amount of heat applied to each spot weld is limited; i.e., on the one hand the amount of heat must be sufficient to melt the easily melting component, to the For others, however, it does not have to be so great to cause oxidation of the superconducting coating At the same time, however, there is an increase in the intensity of the heat supply, i.e. an increase in heat flow to maintain high critical parameters of developing areas of superconducting transitions between the connecting surfaces.

Dies hängt mit einer Vergrößerung von Pinningzentren, einer Aktivierung von Diffusionsvorgängen und einer Reduzierung von Oxydationsprozessen zusammen.This is related to an enlargement of pinning centers, an activation of diffusion processes and a reduction in oxidation processes.

Die Vergroßerung der Intensität eines Wärmeimpulses bei einer vorgegebenen Wärmemenge durch eine Verkürzung seiner Dauer fahrt aber zum Abschichten des supraleitenden überzuges von der Unterlage infolge einer zeitlichen Koinzidenz des Vor ganges zur Entfernung der Schmelze der leichtschmelzenden Komponente bei der Annäherung der Schweißflächen mit den Vor gängen zur Strukturänderung im supraleitenden Überzug selbst. The increase in the intensity of a heat pulse for a given Amount of heat by shortening its duration leads to the layering of the superconducting coating of the document as a result of a temporal coincidence of the process to Removal of the melt of the low-melting component when approaching the Welding surfaces with the processes of structural changes in the superconducting coating self.

Es sei bemerkt, daß die Verbindung von Schweißstücken mit einer erhöhten, von deren geometrischer Form abhängigen Steifigkeit, beispielsweise von Rohren, zwecks Verbesserung der Bedingungen ihrer Verformung bei der Annäherung der Schweißflächen weicherett Betriebsarten, d. h. Betriebszustände mit einem Wärmeimpuls größerer Dauer, erfordert. It should be noted that the connection of weldments with an increased, Rigidity depending on their geometric shape, for example of pipes, in order to improve the conditions of their deformation when the welding surfaces approach soft fat modes of operation, d. H. Operating states with a heat pulse greater Duration, requires.

Die Güte der Schweißverbindung verschlechtert sich aber bei derartigem Betrieb infolge einer Oxydation des supralei tenden Uberzuges, weil sich die Zone einer lokalen Erwärmung um den SchweißpUnkt ausdehnt. Zugleich fällt die Höchsttemperatur der Erhitzung im Schweißpunkt ab, was eine Verringerung der Aktivität der Diffusionsvorgänge bewirkt und zur Herstellung einer einwandfreien Struktur des Supraleiters im Bereich der supraleitenden Uebergänge der Schweißflächen führt, was die kritischen Parameter des Supraleiters herabsetzt. However, the quality of the weld joint deteriorates with this type of connection Operation as a result of oxidation of the superconducting coating, because the zone local heating around the welding point. At the same time the maximum temperature falls the heating in the welding point, which reduces the activity of the diffusion processes causes and to produce a perfect structure of the superconductor in the area the superconducting transitions of the welding surfaces leads what the lowers critical parameters of the superconductor.

Der Erfindun' liegt die Aufgabe zugrunde, ein Punkt schweißverfahren für chweißstücke mit einer solchen Art der Wärmezufuhr zu jedem on.weißpunkt der Schweißstücke, von denen mindestens eines auf der Sohweißfläche einen supraleitenden intermetallischen Überzug aufweist, zu entwickeln, das es gestattet, eine Schweißverbindung unter Beibehaltung von Supraleitereigenschaften zu erzielen,d. h. eine erforderliche Güte der Schweißverbindung zu ewahrleisten. The invention is based on the task of a spot welding process for weldments with such a type of heat supply to each on Weldments, at least one of which is superconducting on the welding surface Has intermetallic coating to develop that allows a welded connection to achieve while maintaining superconducting properties, d. H. a required To ensure the quality of the welded joint.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Punktschweißverfahren für Schweißstücke, von denen mindestens eines auf der Schweißfläche einen supraleitenden intermetallischen Überzug aufweist, gemäß dem auf die Schweißfläche eines der Schweißstücke in der Schweißzone eine Schicht einer leichtschmelzenden Komponente einer intermetallischen Verbindung aufgetragen wird, dann geschweißt wird, indem die Schweißstücke in jedem Schweißpunkt einer Impulserhitzung mit einer Wärmezufuhr ausgesetzt werden, die eine Aufschmelzung der leichtschmelzenden Komponente ohne Oxydation des supraleitenden Überzuges gewährleistet, und gleichzeitig mit der Erhitzung die Schweißstücke mit einer Kraft zusammengedrückt werden, die eine Annäherung der Schweißflächen unter Verdrängung der Schmelze der leichtschmelzenden Komponente der intermetallischen Verbindung sichert, mit dem Kennzeichen, daß die Impulseritzung in jedem Schweißpunkt durch ein Paket von Wärmeimpulsen verwirklicht wird, wobei die Intensität der Wärmezufuhr und die Kompressionskraft für die Schweißstücke bei jedem nachfolgenden Wärmeimpuls im Paket verstärkt werden. The invention, with which this object is achieved, is a Spot welding process for weldments, at least one of which is on the weld surface has a superconducting intermetallic coating according to the on the welding surface one of the weldments in the weld zone has a layer of a low melting point Component of an intermetallic compound is applied, then welded is done by applying a pulse heating to each welding point with a Heat supply are exposed, which a melting of the low-melting component guaranteed without oxidation of the superconducting coating, and at the same time with When heated, the weldments are compressed with a force that is a Approach of the welding surfaces with displacement of the melt of the easily melting ones Component of the intermetallic compound secures, with the characteristic that the Impulse heating is realized in each welding point by means of a package of heat impulses being the intensity of the heat input and the compressive force for the weldments be amplified with each subsequent heat pulse in the package.

Das erfindungsgemaße Punktschweißverfahren gestattet es, die Güte der Schweißverbindung zu verbessern, wodurch hohe kritische Parameter des Supraleiters in der Verbindungzone sichergestellt werden. Dies erfolgt durch Verhinderung einer Rißbildung und Äbschichtung des supraleitenden Überzuges von der Unterlage bei der Einwirkung großer Wärmeflüsse. The inventive spot welding method allows the quality to improve the welded joint, creating high critical parameters of the superconductor can be ensured in the connection zone. This is done by preventing a Cracking and coating of the superconducting coating from the substrate in the Exposure to large heat fluxes.

Der genannte Effekt wird durch Vorhandensein einer zeitlichen Verschiebung zwischen der Vorbereitung der Schweißflächen und den Vorgängen von Strukturuinformungen im supraleitenden Überzug selbst erzielt. Die Vorbereitung der Schweißflächen schließt eine Reinigung der Oberflächen von Oxydhäuten durch die ßchmelze der leichtschmelzenden Komponente, eine Benetzung der Schweißflächen durch die Schmelze und eine Entfernung dieser Schmelze ein. Die Vorgänge der Strukturformungen beinhalten eine Diffusionsverwachsung der Verbindungsfläcnen, eine plastische Verformung bei der Herstellung des Kontaktes zwischen den Oberflächen und eine Erzeugung von Defekten der Struktur der intermetallischen Verbindung, die die kritischen Parameter des Supraleiters vergrößern. The effect mentioned is due to the presence of a time shift between the preparation of the welding surfaces and the processes of structural shaping achieved in the superconducting coating itself. The preparation of the welding surfaces closes a cleaning of the surfaces of oxide skins by the melting of the easily melting ones Component, wetting of the welding surfaces by the melt and removal this melt one. The processes of structural formation include diffusion intergrowth of the connecting surfaces, a plastic deformation during the establishment of the contact between the surfaces and a generation of defects in the structure of the intermetallic Compounds that increase the critical parameters of the superconductor.

Hierbei bleibt der kurzzeitige und lokale Charakter der Erhitzung der Schweißstücke erhalten. Der zusätzliche Voreiner teil/derartigen schweißung ist eine erhebliche Vergrößerung der Fläche des physikalischen Kontaktes der Schweißflchen in jedem Schweißpunkt. The short-term and local character of the heating remains here of weldments received. The additional pre-part / such weld is a considerable increase in the area of physical contact between the weld surfaces in every welding point.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung näher erläutert, in der gemäß der Erfindung zum Teil die nach dem vorgeschlagenen Punktschweißverfahren zu schweißenden Stücke (im teilweisen Längsschnitt) dargestellt sind. The invention is described below by way of a description of the preferred ones Embodiment explained in more detail with reference to the single figure of the drawing, in the according to the invention in part according to the proposed Spot welding process Pieces to be welded are shown (in partial longitudinal section).

Das erfindungsgema'ße PunktschweiSverfahren wird zurn Verschweinen von eine unterschiedliche geometrische Form aufweisenden Schweißstücken: flachen, röhrenförmigen Schweißstücken sowie eine komplizierte Form besitzenden dchweil,-stücken angewendet, wobei mindestens eines der Schweißstücke auf der Schwei3fläche einen supraleitenden Uberzug auf der Basis einer intermetallischen Verbindung aufweist. The spot welding process according to the invention is used for fading of weldments with different geometrical shapes: flat, tubular weldments, as well as complex-shaped weldments applied, with at least one of the weldments on the welding surface having superconducting coating based on an intermetallic compound.

In den meisten Fällen wird das Verfahren zur Verbindung von Schweißstücken verwendet, deren jedes auf der Schweißfläche einen supraleitenden intermetallischen Uberzug aufweist. In most cases the procedure will be to join weldments used, each of which has a superconducting intermetallic on the welding surface Has coating.

Das erfindungsgemäße Punktschweißverfahren wird am Beispiel zweier röhrenförmiger Schweißstücke geschildert. Das Außenrohr 1 stellt einen stabilisierten Supraleiter nämlich dar, der drei Schichten, /eine Schicht 2 eines stabilisiezenden Materials, eine Schicht 3 einer schwerschmelzenden Komponente einer supraleitenden intermetallischen Verbindung und einen supraleitenden Ueberzug 4 auf der Basis der intermetallischen Verbindung, der auf der Innenfläche des Rohres 1 auf die Schicht 3 der schwerschmelzenden Komponente aufgetragen ist, enthält. The spot welding method according to the invention is based on the example of two tubular weldments outlined. The outer tube 1 represents a stabilized Superconductors namely, the three layers, / a layer 2 of a stabilizing Material, a layer 3 of a refractory component of a superconducting intermetallic compound and a superconducting coating 4 on the basis of the intermetallic compound that is on the inner surface of the tube 1 on the layer 3 of the refractory component is applied, contains.

Das Innenrohr 5 ist beispielsweise bimetallisch, aus ungleichartigen ietallen hergestellt, dessen Außenschicht 6 aus einem schwerschmelzenden Ifletall, z. B. Niob, besteht, während das h!iaterial der Innenschicht 7 dem Material der stabilisierenden Schicht 2 des Rohres 1 ähnlich ist. Vorher wird auf eine der Schweißflächen in der Schweißzone, beispielsweise auf den intermetallischen Überzug 4 des Rohres 1, eine schicht 8 einer leichtschmelzenden Komponente einer intermetallischen Verbindung, z. B. durch Löten, aufgetragen. Die zu verbindenden Rohre 1 und 5 werden ineinandergeschoben. The inner tube 5 is, for example, bimetallic, made of dissimilar made of metals, the outer layer 6 of which is made of a refractory metal, z. B. niobium, while the h! Iaterial of the inner layer 7 is the material of the stabilizing layer 2 of the pipe 1 is similar. Before doing this, one of the welding surfaces is applied in the welding zone, for example on the intermetallic coating 4 of the tube 1, a layer 8 of a low-melting component of an intermetallic Connection, e.g. B. by soldering applied. The pipes 1 and 5 to be connected will be pushed into each other.

Vor der Verschweißung werden die Schweißflächen der Rohre 1 und 5 durch eine statische Kompressionskraft von Schweißelektroden 9 in Kontakt gebracht. Dann werden die Schweißstücke 1, 5 beispielsweise durch ein 1'ransfprmator-Widestandsschweißen verschweift, indem die Schweißstücke 1 und 5 in jedem Schweißpunkt einer Impulserhitzung durch einen Schweißstrom unterzogen werden. Die Verschweißung der Schweißstücke 1, 5 wird in jedem Punkt durch ein Paket von Wärme impulsen, nämlich mindestens zwei Wärme impulse, beispielsweise durch zwei Schweißstromimpulse, verwirklicht, bei denen die Intensität der Wärmezufuhr und die kompressionskraft für die Schweißstücke für jeden nachfolgenden Wärme impuls im Paket vergrößer werden. In jedem Wärme impuls ist die den Schweißstücken im Schweißpunkt zugeführte Wärmemenge derart gewählt, um die leichtschmelzende Komponente aufschmelzen zu lassen, während die gesamte, durch ein Wärmeimpulspaket zugeführte Wärmemenge keine Oxydation des supraleitenden Uberzuges hervorruft, und in der Regel bewegt sich diese §Warmemenge für verschieaene geometrische Formen der Schweißstücke in den Grenzen von 2 bis 4 Joule. Die Abstände zwischen den Wärmeimpulsen eines Pakets sind in einem Schweißpunkt kommensurabel mit der Dauer der Impulse selbst. Je nach der durch die geometrische Form der Schweißstücke bestimmten Steifigkeit der letzteren ändert sich die Anzahl der Wärmeimpulse, wobei sie mit der Vergrößerung der Steifigkeit der Schweißstücke zunimmt. So erfordertz. B. die Verbindung röhrenförmiger Schweißstücke eine größere Impulszahl für jeden ScliweiBpunkt gegenüber einer Verbindung von eine flache Form aufweisenden Schweißstücken. Die Verbindung der Schweißstücke von denen jedes auf der Schweißfläche einen supraleitenden intermetallischen Uberzug aufweist, erfordert eine größere Impulszahl für jeden Schweißpunkt als eine Verbindung von Schweißstücken, von denen lediglich das eine einen supraleitenden intermetallischen Überzug besitzt.Before the welding, the welding surfaces of the pipes 1 and 5 brought into contact by a static compression force of welding electrodes 9. The weldments 1, 5 are then made, for example, by a transformer resistance welding welded by the welding pieces 1 and 5 in each welding point a pulse heating be subjected to a welding current. The welding of the weldments 1, 5 is impulsed by a packet of heat at each point, namely at least two heat impulses, for example through two welding current impulses, at which the intensity of the heat input and the compression force for the weldments for each subsequent heat pulse in the package. In every warmth pulse the amount of heat supplied to the weldments at the welding point is selected in such a way that to allow the low-melting component to melt while the entire, The amount of heat supplied by a heat pulse package does not cause any oxidation of the superconducting Coating causes, and usually moves this §Heat amount for different geometric shapes of the weldments within the limits of 2 to 4 joules. The distances between the heat pulses of a package are commensurate in a welding point with the duration of the impulses themselves. Depending on the due to the geometric shape of the weldments certain stiffness of the latter changes the number of heat pulses, whereby them with the increase in the rigidity of the weldments increases. So requires B. the connection of tubular weldments a larger number of pulses for each splice point opposite a connection of having a flat shape Weldments. The connection of the weldments each of which is on the welding surface has a superconducting intermetallic coating requires a larger one Pulse count for each weld point as a connection of weldments of which only one has a superconducting intermetallic coating.

Gleichzeitig mit der Impulserhitzung werden die Schweißstücke mit einer kraft zusammengedrückt, die eine Annäherung der Schweißflächen unter Verdrängung der Schmelze der leichtschmelzenden Komponente zustande bringt. Die angelegte Kompressionskraft für die chweißstücke kann im Schweißvorgang für einen Punkt monoton steigen oder impulsartig angelegt werden, wobei sie amplitudenmäßig für jeden nachtolgenden Wärme impuls zunimmt. Der Wärme impuls kann auch mit Hilfe eines Ultraschallschweißens, eines Schweißens mit Laser- oder Elektronenstrahlen erhalten werden. Bei einem Granstormator-7riderstandsschweißen kann ein leil der Wärme impulse aus einem Impulspaket durch einseitige Zuführung der Schweißelektroden 9 angelegt werden. Die Wärme impulse mit einer maximalen Intensität der Wärmezutuhr werden vorwiegend durch zweiseitige Zuführung der Schweißelektroden 9 erhalten. At the same time as the impulse heating, the welding pieces are with a force that is compressed, causing the welding surfaces to come closer together with displacement brings about the melt of the low-melting component. The applied compression force for the welded pieces can increase monotonically for one point during the welding process or be applied in a pulsed manner, amplitude-wise for each subsequent heat impulse increases. The heat pulse can also be achieved with the help of ultrasonic welding, welding with laser or electron beams can be obtained. With a Granstormator resistance welding a part of the heat impulses from an impulse packet can be fed in from one side of the welding electrodes 9 are applied. The heat pulses with maximum intensity The supply of heat is mainly achieved by supplying the welding electrodes on both sides 9 received.

Infolge der Erwärmung und der ansteigenden Kompressionskraft für die Rohre1, 5 erfolgen eine Aufschmelung der Schicht 8 der leichtschmelzenden Komponente der intermetallischen Verbindung unter Ausbildung eines Kernes io, eine Herauspressung des Kernes 10 und eine allmähliche Verformung der zu verschweißenden Rohre 1, 5.Hierbei entfallen die Wärmeimpulse mit der größten Intensität der @ Wärmezufuhr und mit den maximalen Kompressionskräften für die Schweißstücke 1, 5 auf den Augenblick der Erreichung eines physikalischen Kontaktes durch die Schweißpunkte der Oberflächen bei deren bester hermetischer Abdichtung durch die verdrängte Schmelze. As a result of the heating and the increasing compression force for the tubes 1, 5, the layer 8 of the low-melting component is melted the intermetallic compound with the formation of a core io, a Squeezing out of the core 10 and a gradual deformation of the tubes 1, 5 to be welded the heat impulses with the greatest intensity of the heat supply and with the maximum compression forces for the weldments 1, 5 at the moment the achievement of physical contact through the welding points of the surfaces with the best hermetic seal due to the displaced melt.

Das erfindungsgemäße Punktschweißverfahren für Schweißstücke, von denen mindestens eines auf der Schweißfläche einen supraleitenden intermetallischen Überzug aufweist, gestattet es, die stromführende Fähigkeit des supraleitenden Überzuges beizubehalten, der zwecks Abdichtung mit einem ionstruktionswerkstoff verbunden ist, erhöht die kritischen Parameter der supraleitenden Übergänge bei der Verbindung und zweier Supraleiter / sichert die Erreichung der besten Eibenschaften bei beliebigen geometrischen Formen von zu verbindenden Schweißstücken. The spot welding method according to the invention for weldments, from at least one of which on the welding surface is a superconducting intermetallic Having coating, it allows the current-carrying ability of the superconducting coating to maintain, which is connected to an ionstruc- ture material for the purpose of sealing increases the critical parameters of the superconducting junctions in the connection and two superconductors / ensures the achievement of the best properties with any geometric shapes of weldments to be joined.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden konkrete Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Puniftschweißverfaurens angeführt. For a better understanding of the present invention, concrete Exemplary embodiments of the spot welding process according to the invention are given.

Beispiel 1 Nach dem erfindungsgemaßen Punktschweißverfahren werden Schweißstücke verschweißt, die in Form von mit 0,05 mm dickem Kupfer stabilisierten, bandförmigen Supraleitern aus Niob-Zinn (Sb3Sn) ausgeführt sind. Die Dicke des supraleitenden Überzuges beträgt 0,005 mm, die Dicke der Unterschicht aus Niob 0,01 mm. Der supraleitende Überzug ist mit Hilfe des Vorganges einer reaktiven Diffusion erzeugt. Die Breite der zu verbindenden Bänder macht 400 mm aus. Auf die Oberfläche eines der Bänder wird seitens des supraleitenden Uberzuges durch Löten eine 0,05 mm dicke Zinnschicht (Sn) in der ganzen Bandbreite und in einer Länge von 50 mm aufgetragen. Die Enden der zu verbindenden Bänder werden in einer Länge von 50 mm überlappt angeordnet. Die Verbindung erfolgt durch ein Transformator-Widerstandsschweißen. Es werden 9 Schweißpunkte gleichmäßig in drei reihen auf einer 40-50 mm großen Verbindungsfläche ausgeführt. Jeder Schweißpunkt wird einer Impulser-Erhitzung durch ein Wärmeimpuispaket aus drei Schweibstromimpulsen unter gleichzeitiger Kompression bei zweiseitiger Zuführung der Schweißelektroden ausgesetzt. Der Schweißbetrieb ist für jeden Punkt in der Tabelle 1 angegeben. Example 1 According to the spot welding process according to the invention Weldments welded, which are stabilized with 0.05 mm thick copper, ribbon-shaped superconductors made of niobium-tin (Sb3Sn) are made. The thickness of the superconducting Coating is 0.005 mm, the thickness of the underlayer made of niobium 0.01 mm. The superconducting one The coating is produced with the help of a reactive diffusion process. The width the The tape to be connected is 400 mm. On the surface one of the tapes becomes 0.05 on the part of the superconducting coating by soldering mm thick tin layer (Sn) in the entire bandwidth and in a length of 50 mm applied. The ends of the tapes to be connected are 50 mm long arranged overlapped. The connection is made by transformer resistance welding. There are 9 weld points evenly in three rows on a 40-50 mm connecting surface executed. Each welding point is subjected to impulse heating by means of a thermal impulse packet from three welding current impulses with simultaneous compression with bilateral Feeding of the welding electrodes suspended. The welding shop is for each point given in Table 1.

Tabelle 1 Parameter Leistung des maximaler Impuls- maximale Wärmeflusses, Schweiß- $dauer, impulsarti-Impuls 2 strom, ms ge Kom-W/cm kA pressionskraft, N erster 51,02 5 20 500 zweiter 153,06 15 20 15u0 dritter 255,1 25 20 2500 Herbei wurden die Schweißstücke vorher in jedem Schweißpunkt durch die Schweißelektroden bei einer statischen Somptesw sionskraft von 2000 N zusammengedrückt.Table 1 parameter power of the maximum pulse - maximum heat flow, Welding duration, pulse type pulse 2 current, ms ge Kom-W / cm kA pressure force, N first 51.02 5 20 500 second 153.06 15 20 15u0 third 255.1 25 20 2500 come the welding pieces were previously in each welding point by the welding electrodes compressed at a static Somptesw sionskraft of 2000 N.

Die experimentellen Prüfungen ergaben keine Degradation der Supraleitereigenschaften der Schweißverbindung. The experimental tests did not show any degradation of the superconductor properties the welded joint.

BeisPiel 2 Nach dem erfindungsgemäßen Punktschweißverfaren erfolgt eine Abdichtung der Innenfläche eines röhrenförmigen, mit Kupfer stabilisierten Supraleiters aus Niob-Zinn (Nb3Sn) eit einem supraleitenden Überzug, der auf die -ensnute Innenfläche aufgebracht ist. Die Abdichtung wird mit Hilfe eines massiven Ringes aus Niob verwirklicht, der innerhalb das röhrenförmigen stabilisierten Supraleiters angeurdnet wird. Die Dicke des stabilisierenden Kupfers beträgt 3 mm, die des supraleitenden Überzuges 16 µm, die der Niobiumschicht 0,3 mm. EXAMPLE 2 Takes place after the spot welding process according to the invention one Sealing of the inner surface of a tubular, copper-stabilized superconductor Made of niobium-tin (Nb3Sn) with a superconducting coating on the inside surface is upset. The seal is realized with the help of a solid ring made of niobium, which is arranged inside the tubular stabilized superconductor. the The thickness of the stabilizing copper is 3 mm, that of the superconducting coating 16 µm, that of the niobium layer 0.3 mm.

Der supraleitende überzug ist nach der Methode einer reaktiven Diffusion erzeugt. Die Breite des Dichtungsringes aus Niob macht 30 mm und seine Dicke 5 mm aus. Auf die Äußenfläche des Ringes aus Niob wird durch Löten Zinn mit einer Dicke von 0,1 mm aufgetragen. Der Ring wird innerhalb des Rohres untergebracht und mit diesem durch ein Transformator-Widerstandsschweißen verbunden. Der zugeordnete Durchmesser beträgt 102 mm. Es werden 30 Schweißpunkte in zwei Reihen schachbrettsrtig ausgeführt. Jeder Schweißpunkt wird einer Impulserhitzung durch ein Wärmeimpulspaket aus fünf Schweißstromimpulsen unter gleichzeitiger Kompression bei zweiseitiger Zuführung der Schweißelektroden ausgesetzt. Der Schweißbetrieb ist für jeden Punkt in der Tabelle 2 angegeben.The superconducting coating is based on the reactive diffusion method generated. The width of the niobium sealing ring is 30 mm and its thickness is 5 mm the end. On the outer surface of the ring made of niobium, tin is soldered to a thickness applied from 0.1 mm. The ring is housed inside the tube and with connected to this by transformer resistance welding. The assigned diameter is 102 mm. 30 spot welds are made in two rows like a checkerboard. Each spot weld is pulse-heated by a thermal pulse package of five Welding current pulses with simultaneous compression with two-sided feeding exposed to the welding electrodes. The welding shop is for each point in the Table 2 given.

Tabelle 2 Parameter Leistung des maximaler Impuls- maximale Wärmeflusses, Schweiß- dauer, impulsartige Impuls W/cm2 strom, kA ms Kompressionskraft. N erster 51,02 5 20 500 zweiter 102,04 10 20 1000 dritter 153,06 15 20 1500 vierter 204,06 20 20 2000 fünfter 255,1 25 20 2500 hierbei wurde an die Schweißelektroden vorher eine statische Kompressionskraft von 2000 N angelegt. Table 2 parameters power of the maximum pulse - maximum heat flow, Welding duration, pulse-like impulse W / cm2 current, kA ms compression force. N first 51.02 5 20 500 second 102.04 10 20 1000 third 153.06 15 20 1500 fourth 204.06 20 20 2000 fifth 255.1 25 20 2500 this was done to the welding electrodes a static compression force of 2000 N was previously applied.

Die im gegebenen Beispiel gewählte Anzahl der Warme impulse und deren Parameter sicherten eine Beibehaltung der Supraleitereigenschaften eines röhrenförmigen Supraleiterse Bei einer AuswahlkontrOlla wurde nach einer zwangsweisen Trennung der Schweißverbindung festgestellt, daX der Durchmesser der Kontaktfläche in jedem Schweißpunkt 4 mm betrug, Es muß hervorgehoben werden, dalj in den Beispielen 1, 2 Schweißbedingun-en angegeben sind, die die höchste Güte einer Schweißverbindung erreichen lassen. Die erforderliche Güte der Schweißverbindung kann aber auch bei anderen Schweißdaten erhalten werden. Im Beispiel 1 kann dies durch zwei Wärme impulse und im Beispiel 2 durch drei Wärme impulse erzielt werden. The number of heat pulses selected in the given example and their Parameters ensured that the superconducting properties of a tubular one were retained Superconductors In a selection check, after a forced separation of the weld joint found that the diameter of the contact surface in each Welding point was 4 mm, It must be emphasized that in Examples 1, 2 welding conditions are specified that have the highest quality of a welded joint let reach. However, the required quality of the welded joint can also be achieved with other welding data can be obtained. In example 1, this can be done by two heat impulses and in Example 2 can be achieved by three heat pulses.

Claims

Claim 0 spot welding process for weldments, of which at least one has a superconducting intermetallic coating on the welding surface, according to the one on the welding surface of one of the welding pieces in the welding zone Layer of a low-melting component of an intermetallic compound is applied is then welded by placing the weldments in each weld point Impulse heating with a heat to be exposed that drove a melting the easily melting component is guaranteed without oxidation of the superconducting coating, and simultaneously with the heating, the weldments are pressed together with a force which approach the welding surfaces while displacing the melt of the easily melting component of the intermetallic compound secures, thereby characterized in that the pulse heating in each weld point by a packet of Heat impulses is realized, with the intensity of the heat input and the compression force for the weldments (1, 5) reinforced with each subsequent heat pulse in the package will.