FR2493203A1 - Superconductor spot welding - by interposition of easily fusible superconductor component and rising pulses - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les procédés de soudage et a notamment pour objet un procédé de soudage de pièces par points, en particulier de pièces dont au moins l'une est pourvue d'un revêtement supraconducteur intermétallique. The present invention relates to welding processes and particularly relates to a method of welding parts by points, in particular parts of which at least one is provided with an intermetallic superconductive coating.
Le procédé de soudage revendiqué est utilisé essentiellement pour la fabrication d'articles dans lesquels on doit réaliser une connexion électrique de supraconducteurs intermétalliques stabilisés, par exemple en cas de soudage des parties conductrices de cibles supraconducteurs, ou bien lorsqu'vil est nécessaire d'étanchéifier un supraconducteur stabilisé suivant son revêtement supraconducteur intermétallique pendant l'une des étapes technologiques de fabrication d'un brin tubulaire supraconducteur à plusieurs sections d'un cible supraconducteur rigide. The claimed welding process is used essentially for the manufacture of articles in which an electrical connection of stabilized intermetallic superconductors is to be made, for example in the case of welding of the conductive portions of superconducting targets, or where it is necessary to seal a superconductor stabilized according to its superconducting intermetallic coating during one of the technological steps of manufacturing a multi-section superconducting tubular strand of a rigid superconducting target.
Dans la fabrication d'articles utilisant des supraconducteurs en tant qu'éléments porteurs de courant, se pose le problème de connexion électrique des différentes parties du supraconducteur sans diminution des propriétés supraconductrices de la connexion. Cette connexion doit avoir des propriétés supraconductrices identiques à celles de la couche supraconductrice des différentes parties du supraconducteur afin d'accroitre la fiabilité des articles au cours de leur exploitation et d'améliorer leurs performances écononlques. In the manufacture of articles using superconductors as current carrying elements, there is the problem of electrical connection of the different parts of the superconductor without diminishing the superconducting properties of the connection. This connection must have superconducting properties identical to those of the superconducting layer of the different parts of the superconductor in order to increase the reliability of the articles during their operation and to improve their economic performance.
En outre, par suite de l'utilisation sur une large échelle du phénomène de supraconductibilité dans différents domaines de la technique et de la grande variété d'articles dans lesquels sont utilisés les supraconducteurs, il est nécessaire, dans certains cas, de réaliser le contact entre éléments de construction à revêtement supraconducteur et éléments de construction fabriqués en différents matériaux de construction, par exemple en métaux, tout en conservant les propriétés de supraconductibilité dans la zone d'assemblage0
Le problème de l'assemblage des éléments de construction se complique considérablement quand on emploie les matériaux supraconducteurs modernes à paramètres critiques élevés (température, champ magnétique, courant critique).Parmi ces matériaux supraconducteurs figurent les composés intermétalliques tels que niobium étain (Nb3Sn), vanadiun-gallium (V3Ga).Furthermore, as a result of the wide-scale use of the superconductivity phenomenon in different fields of the art and the wide variety of articles in which the superconductors are used, it is necessary in some cases to make the contact between superconducting coated structural members and building elements made of different building materials, eg of metals, while maintaining the superconductivity properties in the assembly zone0
The problem of assembly of building elements is considerably complicated when modern superconducting materials with high critical parameters (temperature, magnetic field, critical current) are used. Among these superconducting materials are intermetallic compounds such as niobium tin (Nb3Sn), vanadiun-gallium (V3Ga).
Cette complication est due à ce que ces supraconducteurs sont fragiles, s'exfolient facilement de la base sur laquelle ils sont aPpliqués9 s'oxydent au chauffage et se pr8tent mal a la déformation. This complication is due to the fact that these superconductors are fragile, easily exfoliate from the base on which they are applied, oxidize on heating and do not lend themselves well to deformation.
Pour contourner ces difficultés, on fait appel à différentes méthodes technologiques0
On a tenté de réaliser la déformation plastique du supraconducteur intermétalliqu fragile par le procédé de soudage par pression à froid au moyen dure compression triaxiale irrégulière. Ainsi, par exemple, dans un essai visant l'obtention d'une connexion électrique entre les parties du supraconducteur stabilisé en Nb3Sn sous forme d'un ruban à l'aide de molettes cannelées effectuant le soudage à froid par compression irrégulière, on a constaté des détériorations notables de la couche de supraconducteur.To circumvent these difficulties, various technological methods are used.
Attempts have been made to plastically deform the brittle intermetallic superconductor by the cold pressure welding method using hard, irregular triaxial compression. Thus, for example, in an attempt to obtain an electrical connection between the parts of the Nb3Sn stabilized superconductor in the form of a ribbon using fluted wheels performing cold welding by irregular compression, it was found that significant damage to the superconductor layer.
Des résultats positifs ont été obtenus dans le procédé de soudage sous vide de supraconducteurs intermétalliques stabilisés, avec utilisation d'une couche intercalaire liquide. Dans ce procédé, on place une couche intercalaire fusible entre les surfaces à assembler des supraconducteurs, on chauffe la zone à assembler et on applique un effort de compression aux surfaces à assembler. Positive results have been obtained in the vacuum welding process of stabilized intermetallic superconductors using a liquid interlayer. In this method, a fusible interlayer is placed between the surfaces to be assembled with superconductors, the zone to be assembled is heated and a compressive force is applied to the surfaces to be assembled.
La particularité de ce procédé consistait à tenter d'obtenir un contact électrique entre deux surfaces supraconductrices sur une aire considérable. Pour atteindre cet objectif, on a été obligé de compliquer l'équipement technologique, car il fallait mettre sous vide ou créer un milieu inerte protecteur dans la zone d'assemblage et on a en outre du faire appel à un dispositif spécial pour réaliser la compression des surfaces à souder. Cependant, méme dans ces conditions, on n'est arrivé à obtenir qu'un contact linéaire entre les surfaces, et de plus, seuls certains points de la ligne de contact correspondaient à la composition stoechiométrique du composé intermétallique. The peculiarity of this process consisted in trying to obtain electrical contact between two superconducting surfaces over a considerable area. In order to achieve this objective, the technological equipment had to be complicated because it was necessary to evacuate or create an inert protective medium in the assembly area and, in addition, it was necessary to use a special device to perform the compression. surfaces to be welded. However, even under these conditions, only linear contact between the surfaces was achieved, and in addition only certain points in the nip corresponded to the stoichiometric composition of the intermetallic compound.
Pour cette raison, le procédé convenant le mieux pour la connexion électrique de supraconducteurs intermétalliques ainsi que pour l'étanchéification de la surface du supraconducteur intermétallique, s'est avéré autre le procédé de soudage par points. Comme exemples de procédés de soudage par points utilisés pour l'assem- blage de supraconducteurs, on peut citer le soudage par résistance, le soudage par décharge de condensateurs et le soudage par ultrasons, le soudage par laser ou par faisceau électronique. For this reason, the most suitable method for the electrical connection of intermetallic superconductors as well as for the sealing of the surface of the intermetallic superconductor has proved to be the other spot welding process. Examples of spot welding methods used to assemble superconductors include resistance welding, capacitor discharge welding and ultrasonic welding, laser or electron beam welding.
Tous les types de soudage par points employés pour l'assemblage de supraconducteurs intermétalliques ont comme trait commun le caractère local et bref du chauffage du point de soudure, ce qui prévient l'oxydation du revetement supraconducteur et réduit l'éventualité d'une détérioration de ce revêtement lors de la déformation. De plus, le refroidissement rapide du point de soudure contribue à l'obtention de la meilleur structure de supraconducteur dans la zone de passage d'une surface supraconductrice à l'autre. All the types of spot welding used for the assembly of intermetallic superconductors have as a common feature the local and brief character of the soldering point heating, which prevents oxidation of the superconducting coating and reduces the possibility of deterioration of the superconducting coating. this coating during the deformation. In addition, the rapid cooling of the spot contributes to the best superconducting structure in the transition zone from one superconducting surface to the other.
On connait un procédé de soudage de pièces par points, la surface à souder d'au moins l'une desdites pièces étant pourvue d'un revetement intermétallique supraconducteur, qui consiste à appliquer un composant fusible du composé intermétallique sur l'une des surfaces à souder, à les souder en soumettant les pièces, à chaque point de soudure, à un chauffage par impulsions pendant lequel la quantité de chaleur fournie assure la fusion du composant fusible sans provoquer l'oxydation du revêtement supraconducteur, et à comprimer les pièces avec un effort assurant le rapprochement des surfaces à à souder suivi de l'expulsion du composant fusible fondu du composé intermétallique (cf., par exemple le brevet français N0 2 192 744, cl HOI IIBOO, 1974). A spot welding process is known, the welding surface of at least one of said parts being provided with a superconductive intermetallic coating, which comprises applying a fusible component of the intermetallic compound to one of the surfaces to be welded. soldering, soldering them by subjecting the pieces, at each welding spot, to a pulse heating during which the amount of heat supplied melts the fusible component without causing oxidation of the superconductive coating, and compressing the pieces with a effort ensuring the approximation of the surfaces to be welded followed by the expulsion of the molten fuse component of the intermetallic compound (see, for example, French Patent No. 2,192,744, cl HOI IIBOO, 1974).
Ledit procédé assure le nettoyage des surfaces supraconductrices des pellicules d'oxyde et leur contact physique par mouillage d'un compoaant fusible fondu du composé intermétallique. Dans ce cas, l'apport de chaleur à chaque point de soudure est limité, c'est-à-dire que, d'une part, la quantité de chaleur doit entre suffisante pour faire fondre le composant fusible, mais que, d'autre part, elle ne doit pas atteinre une valeur pouvant provoquer l'oxydation du revêtement supraconducteur. The method provides for the cleaning of the superconducting surfaces of the oxide films and their physical contact by wetting a molten fusible component of the intermetallic compound. In this case, the supply of heat at each weld spot is limited, that is to say that, on the one hand, the amount of heat must be sufficient to melt the fuse component, but that of on the other hand, it must not reach a value that can cause oxidation of the superconducting coating.
En mbme temps, l'élévation de l'intensité de l'apport de chaleur, autrement dit, l'augmentation du flux de chaleur, conduit à l'obtention de paramètres critiques élevés des zones de transitions supraconductrices en cours de formation entre les surfaces à aussembler. Ceci est lié à l'augmentation des centres de "pinning ", qui intensifie les processus de diffusion, et à la diminution des processus d'oxydation.At the same time, the increase in the intensity of heat input, in other words, the increase in heat flux, leads to the obtaining of high critical parameters of the superconducting transition zones being formed between the surfaces. to assemble. This is related to the increase of pinning centers, which intensifies the diffusion processes, and the reduction of oxidation processes.
Toutefois, lorsque pour une quantité donnée de chaleur, on augmente l'intensité de l'impulsion thermique en diminuant sa durée, on provoque l'exfoliation an revetement supraconducteur de la base du fait que le processus d'expulsion du composant fusible fondu lors du rapprochement des surfaces à souder coïncide avec le processus de modification structurale dans le revCtement supraconducteur lui-mme. However, when for a given quantity of heat, the intensity of the thermal pulse is increased by decreasing its duration, the superconductive coating exfoliation of the base is caused by the fact that the expulsion process of the molten fuse component during the approaching the surfaces to be welded coincides with the process of structural modification in the superconducting coating itself.
Il convient de noter que, pour assembler des pièces d'une rigidité accrue, dépendant de leur forme géométrique, par exemple des tubes, il faute pour améliorer les conditions de leur déformation lors da rapprochement des surfaces à souder, faire appel à des régimes "plus doux" de soudage, c'est-à-dire à des régimes réalisés avec une impulsion thermique de plus longue durée. It should be noted that, to assemble parts of increased rigidity, depending on their geometric shape, for example tubes, it fails to improve the conditions of their deformation when approaching the surfaces to be welded, to use diets " softer "welding, that is to say at speeds achieved with a thermal pulse of longer duration.
Mais la qualité de l'assemblage soudé obtenu à ce régime est plus basse par suite de l'oxydation du revêtement supraconducteur résultant de l'augmentation de la zone d'échauffement local autour du point de soudure. But the quality of the welded joint obtained at this regime is lower as a result of the oxidation of the superconductive coating resulting from the increase of the local heating zone around the weld point.
En meme temps, la température maximale de chauffage au point de soudure diminue, ce qui provoque une diminution de l'activité des processus de diffusion et conduit à la formation d'une structure sans défauts du supraconducteur dans la zone doetransitions supraconductrices des surfaces à souder, ce qui abaisse les paramètres critiques du supxoconducteur. At the same time, the maximum heating temperature at the welding point decreases, which causes a decrease in the activity of the diffusion processes and leads to the formation of a structure without defects of the superconductor in the zone of superconductingtransitions of the surfaces to be welded , which lowers the critical parameters of the supxconductor.
On s'est donc proposé de mettre au point un procédé de soudage de pièces par points, dans lequel le régime d'apport de chaleur à chaque point de soudure de pièces dont au moins l'une comporte sur sa surface à souder un revêtement supraconducteur intermétallique, serait choisi de façon à obtenir un assemblage soudé dans lequel seraient conservées les propriétés de supraconductibilité, ctest-à-dire à assurer la qualité nécessaire de l'assemblage soudé. It has therefore been proposed to develop a method of spot welding, in which the heat transfer regime at each welding point of parts, at least one of which has on its surface to be welded a superconductive coating intermetallic, would be chosen so as to obtain a welded assembly in which the properties of superconductivity would be preserved, that is to say to ensure the necessary quality of the welded assembly.
Ce problème est résolu du fait que le procédé de soudage par points de pièces dont au moins l'une comporte sur sa surface à souder un revetement supraconducteur intermétalliques du type consistant à appliquer une couche de composant fusible d'un composé intermétallique sur la surface à souder de ltune des pièces, et à souder les pièces en les soumettant, en chaque point de soudage, à un chauffage par tspuls s de façon que l'apport de chaleur en résultant assure la fusion dudit composant fusible sans provoquer ltoxydatlon du revêtement supraconducteur, et en serrant simultanément lesdites pièces l'une contre l'autre avec un effort assurant le rapprochement des surfaces à souder et ltexpulsion du composant fusible fondu du composé intermétallique, caractérisé selon l'invention, en ce qu'on effectue le chauffage par impulsions à chaque point de soudure au moyen d'une succession d'impulsions thermiques, pendant laquelle l'intensité de l'apport de chaleur et l'effort de compression des pièces à souder augmentent à chaque impulsion thermique successive. This problem is solved by the fact that the method of spot welding of parts, at least one of which has on its surface to be welded an intermetallic superconductive coating of the type consisting in applying a fuse component layer of an intermetallic compound to the surface to be welding of one of the parts, and welding the parts by subjecting them, at each welding point, to heating by pulses so that the resulting heat input ensures the melting of said fusible component without causing oxidation of the superconductive coating, and simultaneously clamping said parts against each other with a force ensuring the approximation of the surfaces to be welded and the expulsion of the molten fuse component of the intermetallic compound, characterized according to the invention, in that the pulse heating is effected at each weld spot by means of a succession of thermal pulses, during which the intensity of the heat input and the eff Compression of the workpieces increases with each successive thermal pulse.
Le procédé de soudage par points revendique permet d'élever la qualité de l'assemblage soudé en assurant en même temps des paramètres critiques élevés du supraconducteur dans la son@ d'assemblage. Ceci est obtenu grâce à la prévention de la fissuration et de l'exfoliation du revêtement supraconducteur de la base sous l'action des flux de chaleur importants. Cet effet résulte de la présence d'un décalage entre dùne part, la préparation des surfaces à souder, et d'autre part, les processus de transformation structurales dans le revêtement supraconducteur lui-même.La préparation des surfaces à sounder comprend l'elimination despallicules d'oxyde des surfaces des pièces au moyen du composant fusible fondu, le mouillage des surfaces à souder par le composant fusible fondu et l'expulsion du composant fusible fondu. Les processus de transformations structu rales comprennent la consolidation par diffusion des surfaces à assembler, la déformation plastique au ornent où lesdites surfaces entrent en contact et l'obtention dans la structure du composé intermétallique de défauts qui augmentent les paramètres critiques du supraconducteur. The claimed spot welding method enables the quality of the welded joint to be raised while at the same time ensuring high critical parameters of the superconductor in the sound. assembly. This is achieved by preventing cracking and exfoliation of the superconducting coating of the base under the action of large heat fluxes. This effect results from the presence of a gap between, on the one hand, the preparation of the surfaces to be welded, and on the other hand, the structural transformation processes in the superconductive coating itself. The preparation of the surfaces to be sounder includes the elimination oxide surfaces of the workpiece surfaces by means of the molten fusible component, wetting the surfaces to be welded by the molten fuse component and expelling the molten fuse component. Structural transformation processes include diffusion consolidation of the surfaces to be joined, plastic deformation at the point where said surfaces come into contact, and obtaining in the structure of the intermetallic compound defects that increase the critical parameters of the superconductor.
Dans ces conditions, le caractère local et bref du chauffage des pièces à souder est préserve. Un avantage supplémentaire d'un tel soudage est qu'il permet d'augmenter notablement la surface de contact physique des surfaces à souder à chaque point de soudure. Under these conditions, the local and short character of the heating of the parts to be welded is preserved. An additional advantage of such welding is that it significantly increases the physical contact surface of the surfaces to be welded at each weld spot.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre exemple non limitatif, avec référence au dessin unique non limitatif annexé représentant une vue en coupe longitudinale partielle des pièces soudées conformément au procédé suivant l'invention. The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better in the light of the explanatory description which follows of an embodiment given solely by way of non-limiting example, with reference to the single drawing non-limiting appended showing a partial longitudinal sectional view of the welded parts according to the method according to the invention.
Le procédé de soudage par points revendiqué est utilisé pour le soudage de pièces de différentes formes géométriques : pièces plates, pièces tubulaires, ainsi que de pièces de forme compliquée, la surface à souder d'au moins l'une desdites pièces étant pourvue d'un revêtement supraconducteur à base d'un composé intermétallique. The claimed spot welding method is used for welding parts of different geometrical shapes: flat parts, tubular parts, as well as parts of complicated shape, the welding surface of at least one of said parts being provided with a superconductive coating based on an intermetallic compound.
Dans la majorité des cas, le procédé est appliqué pour l'assemblage de pièces, la surface à souder de chacune desquelles est pourvue d'un revêtement supraconducteur intermétallique. In the majority of cases, the method is applied for the assembly of parts, the welding surface of each of which is provided with an intermetallic superconductor coating.
Le procédé proposé de soudage par points va être décrit dans ce qui suit en considérant, à titre d'exemple non limitatif, le soudage de deux pièces tubulaires. Le tube extérieur 1 est un supraconducteur stabilisé constitué par trois couches : une couche de matériau stabilisant 2, une couche 3 d'un composant difficilement fusible du composé supraconducteur intermétallique, et un revêtement supraconducteur 4 à base du composé intermétallique disposé sur la surface intérieure du tube 1 sur la couche 3 de composant difficilement fusible. The proposed method of spot welding will be described in the following considering, by way of non-limiting example, the welding of two tubular parts. The outer tube 1 is a stabilized superconductor constituted by three layers: a layer of stabilizing material 2, a layer 3 of a hard-fuse component of the superconducting intermetallic compound, and a superconductive coating 4 based on the intermetallic compound disposed on the inner surface of the tube 1 on the layer 3 component hard fuse.
Le tube intérieur 5 est, par exemple, un tube bimétallique composé de métaux hétérogènes. La couche extérieure 6 est en métal difficilement fusible, par exemple, en niobium, tandis que la couche intérieure 7 est un matériau analogue à celui de la couche stabilisante 2 du tube 1. Au préalable, on applique, par exemple par brasage, une couche 8 de composant fusible du composé intermétallique sur l'une des surfaces à souder, dans la zone de soudage, par exemple sur le revêtement intermétallique 4 du tube 1. On place les tubes à souder I et 5 l'un dans l'autre. Avant le soudage, les surfaces à souder des tubes 1 et 5 sont mises en contact par l'effort de compression statique créé par les électrodes de soudage 9.Ensuite les pièces 1 et 5 sont soudées, par exemple par résistance avec transformateur, en soumettant les pièces 1 et 5 à un chauffage par impulsions de courant de soudage à chaque point de soudure e Le soudage des pièces 1 et 5 à chaque point est effectué par une succession d'impulsions thermiques, au moins deux en nombre, par exemple par doux impulsions de courant de soudage, pendant laquelle on augment@ l'intensité de l'apport de chaleur et l'effort de con pression des pièces à chaque impulsion thermique successive.Dans chaque impulsion thermique, la quantité de chaleur fournie aux pièces à un point de soudure est choisie de manière que soit assurée la fusion du du componsant fusible et que la quantité totale de chaleur fournie par la succession d'impulsion thermiques ne provoque pas l'oxydation du revêtement supraconducteur. En règle générale, pour des pièces de différentes formes géométriques, cette quantité de chaleur se trouve dans les limites de 2 à 4 joules. The inner tube 5 is, for example, a bimetallic tube composed of heterogeneous metals. The outer layer 6 is made of hard-to-fuse metal, for example niobium, while the inner layer 7 is a material similar to that of the stabilizing layer 2 of the tube 1. Beforehand, a layer is applied, for example by brazing, 8 of fuse component of the intermetallic compound on one of the surfaces to be welded, in the welding zone, for example on the intermetallic coating 4 of the tube 1. The tubes to be welded I and 5 are placed one in the other. Before welding, the welding surfaces of the tubes 1 and 5 are brought into contact by the static compression force created by the welding electrodes 9. Next the parts 1 and 5 are welded, for example by resistance with a transformer, by submitting the parts 1 and 5 to a welding current pulse heating at each weld point e The welding of the parts 1 and 5 at each point is carried out by a succession of thermal pulses, at least two in number, for example by soft welding current pulses, during which one increases @ the intensity of the heat input and the compressive stress of the pieces at each successive thermal pulse. In each thermal pulse, the quantity of heat supplied to the parts at a point of fusion is chosen so that the fusion is assured. of the fuse componant and that the total amount of heat provided by the thermal pulse sequence does not cause oxidation of the superconducting coating. In general, for pieces of different geometric shapes, this amount of heat is within the limits of 2 to 4 joules.
Les intervalles entre les impulsions thermiques successives lors du soudage dùn point sont commensurables avec la durée des impulsions elles-mêmes. Selon la rigidité dos pièces, qui dépend de leur forme géométrique. le nombre d'impulsions thermiques varie.Il augmente avec l'accrois sement de la rigidité des pièces Ainsi par exemple, l'assemblage de pièces de forme tubulaire nécessite un plus grand nombre d'impulsions pour le soudage de chaque point que l'assemblage de pièces de fors--e plates
L'assemblage de pièces dont chacune est pourvue sur sa surface à souder d'un revêtement supraconducteur intermétallique nécessite un plus grand nombre d'impulsion, pour le soudage de chaque point, que l'assemblage de pièces dont seulement l'une est pourvue d'un revêtement supraconducteur intermétallique0
Simultanément avec leur chauffage par impulsions, les pièces sont serrées l'une contre l'autre avec un effort qui assure le rapprochement des surfaces à souder au fur et à mesure de l'expulsion da composant fusible.The intervals between the successive thermal pulses during welding of a point are commensurable with the duration of the pulses themselves. Depending on the rigidity of the pieces, which depends on their geometric shape. The number of thermal pulses varies. It increases with increasing stiffness of parts. For example, the assembly of tubular parts requires a greater number of pulses for the welding of each point than the assembly. of flat parts
The assembly of parts each of which is provided on its surface to be welded with a superconductive intermetallic coating requires a greater number of pulses, for the welding of each point, than the assembly of parts of which only one is provided with an intermetallic superconducting coating
Simultaneously with their pulse heating, the parts are clamped against each other with a force which ensures the approximation of the surfaces to be welded as the expulsion of the fuse component.
L'effort de compression appliqué aux pièces peut soit ^tre augmenté d'une manière monotone pendant le processus de soudage du point, soit entre appliqué par impulsions d'amplitude croissante à chaque impulsion thermique successive. L'impulsion thermique peut être obtenue aussi par soudage aux ultrasons, soudage par laser ou par faisceau électronique. Pour le soudage par résistance avec transformateur, une partie des impulsions de la succession d'impulsions thermiques peuvent btre obtenues en avançant les électrodes de soudage 9 d'un seul côté.The compression force applied to the workpieces may either be increased monotonically during the spot welding process, or may be applied by pulses of increasing amplitude to each successive thermal pulse. The thermal pulse can also be obtained by ultrasonic welding, laser welding or electron beam welding. For resistance welding with transformer, part of the pulses of the thermal pulse sequence can be obtained by moving the welding electrodes 9 on one side only.
Les impulsions thermiques avec une intensité maximale de l'apport de chaleur sont gn4ralement obtenues en avançant les électrodes de soudage 9 des deux côtés.Thermal pulses with a maximum intensity of heat input are generally obtained by advancing the welding electrodes 9 on both sides.
Le chauffage et l'effort de compression croissant des tubes 1 et 5 provoquent la fusion de la couche 8 de composant fusible du composé intermétallique, suis de la formation d'un noyau e 10, de l'expul ion de ce dernier et d'une déformation graduelle des tubes à souder 1, 5. The heating and the increasing compression force of the tubes 1 and 5 cause the melting of the fusible component layer 8 of the intermetallic compound, followed by the formation of an e 10 core, the expulsion of the latter and a gradual deformation of the tubes to be welded 1, 5.
Les impulsions thermiques à Intensité maximale de l'apport de chaleur et les efforts de oompression maximaux des pièces 1 5 ont lieu au moment de l'entrée en contact physique des points à souder des surfaces et de leur meilleure étanchéification par le composant fusible fondu expulsé.The thermal pulses at maximum intensity of the heat input and the maximum compressive forces of the parts 1 5 take place at the moment of physical contact of the points to be welded on the surfaces and their better sealing by the fused fusible component expelled. .
Le procédé revendiqué de soudage par points de pièces dont au moins l'une est munie sur sa surface à souder d'un revêtement supraconducteur intermétallique, permet de conserver la propriété de conductibilité du revetement supraconducteur assemble-, pour assurer l'étanchéité, à un matériau de construction, élève les paramètres critiques des zones de transition supraconductrices en cas d'assemblage de deux supraconducteurs, et garantit l'obtention des meilleures caractéristiques indépendamment des formes des pièces à assembler. The claimed method of spot welding of parts, at least one of which is provided on its surface to be welded with an intermetallic superconductive coating, makes it possible to maintain the conductivity property of the assembled superconducting coating, in order to seal, to a material of construction, raises the critical parameters of the superconducting transition zones in case of assembly of two superconductors, and guarantees the obtaining of the best characteristics independently of the shapes of the parts to be assembled.
Pour une meilleure compréhension de la présente invention, des exemples concrets mais non limitatifs de mise en oeuvre du procédé proposé de soudage de pièces par points sont décrits ci-après. For a better understanding of the present invention, concrete but nonlimiting examples of implementation of the proposed method of spot welding are described below.
Exemule I
Par le procédé proposé de sondage par points on soude des pièces se pressentant sus forme de rubans supraconducteurs de 0,05 mm d'épaisseur en niobium-étain (Nb3Sn) stabilisés au cuivre. L'épaisseur du revêtement supraconducteur est de 0,005 mm, l'épaisseur de la couche sous-jacente de niobium est de 0,01 mm. Le revêtement supraconducteur est obtenu par un procédé de diffusion par réaction. La largeur des rubans à assembler est de 40 mm. Sur la surface de l'un des rubans, du côté du revêtement supraconducteur, on applique par brasage une couche d'étain (Sn) de 0,05 mm d'épaisseur suivant toute la largeur du ruban et sur une longueur de 50 mm. Les extrémités des bandes à assembler sont disposées à recouvrement sur une longueur de 50 mm.L'assemblage se fait par soudage par résistance avec transformateur. On réalise 9 points de soudure disposés de menière régulière en trois rangées sur la surface à assembler 40 x 50 mm.Exemule I
The proposed spot-sampling method welds pressurizing parts in the form of copper stabilized niobium-tin (Nb3Sn) superconducting strips 0.05 mm thick. The thickness of the superconductive coating is 0.005 mm, the thickness of the underlying layer of niobium is 0.01 mm. The superconducting coating is obtained by a diffusion diffusion process. The width of the ribbons to be assembled is 40 mm. On the surface of one of the ribbons, on the side of the superconductive coating, is applied by brazing a layer of tin (Sn) 0.05 mm thick along the entire width of the tape and a length of 50 mm. The ends of the strips to be assembled are arranged over a length of 50 mm.The assembly is done by resistance welding with transformer. 9 solder points are arranged in a regular pattern in three rows on the surface to be assembled 40 x 50 mm.
Chaque point de soudure est soumis à un chauffage par une succesion d'impulsion thermiques composées de trois impulsions de courant de soudage, avec la compression simultanée par avancement des électrodes de soudage des deux côtés. Le régime de sondage de chaque pont est résumé dans le Tableau 1 ci-après.Each weld spot is subjected to heating by a thermal pulse sequence consisting of three welding current pulses, with the simultaneous compression by advancement of the welding electrodes on both sides. The sampling regime for each bridge is summarized in Table 1 below.
Tableau 1
<tb> <SEP> Paramètres
<tb> <SEP> Puissance <SEP> Courant <SEP> Durée <SEP> Effort <SEP> de
<tb> Impulsion <SEP> du <SEP> flux <SEP> de <SEP> sou- <SEP> d'impul- <SEP> compression
<tb> <SEP> de <SEP> chaleur <SEP> dage <SEP> sion, <SEP> impulsionnel <SEP>
<tb> <SEP> W/cm2 <SEP> maximal, <SEP> ms <SEP> maximal,
<tb> <SEP> KA <SEP> N
<tb> Première <SEP> 51,02 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> 500
<tb> Seconde <SEP> 153,06 <SEP> 15 <SEP> 20 <SEP> 1500
<tb> Troisième <SEP> 255,1 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 2500
<tb>
Les pièces étaient préalablement serrées, en chaque point de soudage, par les électrodes de soudage, avec un effort de compression statique de 2000 N.<tb><SEP> Settings
<tb><SEP> Power <SEP> Current <SEP> Time <SEP> Effort <SEP> of
<tb><SEP> Pulse <SEP><SEP><SEP> Pulse <SEP> Pulse <SEP> Compression
<tb><SEP> of <SEP> heat <SEP> time <SEP>, <SEP> pulse <SEP>
<tb><SEP> W / cm2 <SEP> maximum, <SEP> ms <SEP> maximum,
<tb><SEP> KA <SEP> N
<tb> First <SEP> 51.02 <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> 500
<tb> Second <SEP> 153.06 <SEP> 15 <SEP> 20 <SEP> 1500
<tb> Third <SEP> 255.1 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 2500
<Tb>
The parts were previously clamped at each welding point by the welding electrodes, with a static compression force of 2000 N.
Les essais expérimentaux n'ont révélé aucune dégradation des propriétés supraconductrices de l'assemblage soudé. The experimental tests revealed no degradation of the superconducting properties of the welded joint.
ExemPle 2
Par le procédé revendiqué par points, on a réalisé l'étanchéification de la surface intérieure d'un supraconducteur tubulaire en niobium-étain (Nb3Sn) stabilisé au cuivre, comportant sur ladite surface intérieure un revêtement supraconducteur. L'étanchéification est réalisée à l'aide d'un anneau massif en niobium engagé 9 l'intérieur du supraconducteur tubulaire stabilisé. L'épaisseur du cuivre stabilisant est de 3 mura, l'épaisseur du revêtement supraconducteur, de 16 vLD, et l'épaisseur de la couche de niobium, de 0,3 m. Le revêtement supraconducteur est exécuté par la méthode de diffusion par réaction.La largeur de l'anneau d'étanchéité en niobium est de 30 s, et son épaisseur, de 5 mm. On applique par brasage une couche d'étain de 0,1 mm d'épaisseur sur la surface extérieure de l'anneau en niobium. On engage l'anneau à l'intérieur du tube et on le réunit à celui-ci par soudage par résistance avec transformateur. Le diamètre des parties à associer est de 102 mm. On effectue 30 points de soudure en deux rangées et en quinconce. Chaque point de soudure est soumis à un chauffage par une succession d'impulsions thermiques composée de cinq impulsions de courant de soudage, avec compression simultanée par des électrodes de soudage avancées des deux côtés.EXAMPLE 2
By the point-claimed method, sealing of the inner surface of a copper-stabilized niobium-tin tubular superconductor (Nb3Sn) has a superconductive coating on said inner surface. The sealing is carried out using a solid niobium ring engaged inside the stabilized tubular superconductor. The thickness of the stabilizing copper is 3 mura, the thickness of the superconductive coating, 16 vLD, and the thickness of the niobium layer, 0.3 m. The superconducting coating is carried out by the reaction diffusion method. The width of the niobium sealing ring is 30 s, and its thickness is 5 mm. A tin layer 0.1 mm thick is soldered to the outer surface of the niobium ring. The ring is engaged inside the tube and joined thereto by resistance welding with transformer. The diameter of the parts to be associated is 102 mm. 30 solder points are made in two rows and staggered. Each weld spot is subjected to heating by a succession of thermal pulses consisting of five welding current pulses, with simultaneous compression by advanced welding electrodes on both sides.
Les régimes de soudage en chaque point sont résumés dans le Tableau 2 ci-dessous. The welding regimes at each point are summarized in Table 2 below.
Tableau 2
<tb> <SEP> Paramètres
<tb> <SEP> Puissance <SEP> Courant <SEP> Durée <SEP> Effort <SEP> de
<tb> Impulsion <SEP> du <SEP> flux <SEP> de <SEP> sou- <SEP> d'impul- <SEP> compression
<tb> <SEP> de <SEP> cha- <SEP> dage <SEP> sion <SEP> , <SEP> impulsionnel <SEP>
<tb> <SEP> leur <SEP> maximal
<tb> <SEP> W/cm <SEP> k <SEP>
<tb> <SEP> Première <SEP> 51,02 <SEP> 5 <SEP> 20
<tb> <SEP> Seconde <SEP> 102,04 <SEP> 10 <SEP> 20
<tb> <SEP> Troisième <SEP> 153,06 <SEP> 15 <SEP> 20
<tb> <SEP> Quatrième <SEP> 204,0a <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 2000 <SEP>
<tb> <SEP> Cinquième <SEP> 255,1 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 2500
<tb>
On a appliqué au préa1ebl eux électrodes de soudage un effort de compression statique de 2000 N.<tb><SEP> Settings
<tb><SEP> Power <SEP> Current <SEP> Time <SEP> Effort <SEP> of
<tb><SEP> Pulse <SEP><SEP><SEP> Pulse <SEP> Pulse <SEP> Compression
<tb><SEP> of <SEP> cha- <SEP> time <SEP><SEP>,<SEP> Pulse <SEP>
<tb><SEP> their <SEP> maximum
<tb><SEP> W / cm <SEP> k <SEP>
<tb><SEP> First <SEP> 51.02 <SEP> 5 <SEP> 20
<tb><SEP> Second <SEP> 102.04 <SEP> 10 <SEP> 20
<tb><SEP> Third <SEP> 153.06 <SEP> 15 <SEP> 20
<tb><SEP> Fourth <SEP> 204.0a <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 2000 <SEP>
<tb><SEP> Fifth <SEP> 255.1 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 2500
<Tb>
The solder electrodes were preloaded with a static compression force of 2000 N.
Le nombre d'impulsions thermiques choisi dans l'exemple considéré, ainsi que leurs paramètres, ont assuré la conservation des propriétés supraconductrices du supraconducteur tubulaire. The number of thermal pulses chosen in the example under consideration, as well as their parameters, ensured the conservation of the superconducting properties of the tubular superconductor.
Le contrôle par prélèvement après séparation forcée de l'assemblage soudé a fait apparaître que le diamètre de la tache de contact à chaque point soudé était de 4 mm. The control by sampling after forced separation of the welded assembly showed that the diameter of the contact spot at each welded spot was 4 mm.
Il convient de noter que les régimes de soudage indiqués dans les exemples 1 et 2 ci-dessus sont ceux qui assurent la plus haute qualité de l'assemblage soudé. It should be noted that the welding speeds indicated in Examples 1 and 2 above are those which ensure the highest quality of the welded joint.
La qualité désirée de l'assemblage soudé peut titre obtenue à l'aide d'autres régimes de soudage Par exemple, dans l'exemple 1, elle peut être obtenue à l'aide de deux impulsions thermiques, et dans l'exemple 2, a l'aide de trois impulsions thermiques.The desired quality of the welded joint can be obtained using other welding regimes. For example, in example 1, it can be obtained using two thermal pulses, and in example 2, using three thermal pulses.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown which have been given by way of example.
En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. In particular, it includes all means constituting technical equivalents of the means described and their combinations if they are executed according to its spirit and implemented in the context of the protection as claimed.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8023635A FR2493203A1 (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 | Superconductor spot welding - by interposition of easily fusible superconductor component and rising pulses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8023635A FR2493203A1 (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 | Superconductor spot welding - by interposition of easily fusible superconductor component and rising pulses |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2493203A1 true FR2493203A1 (en) | 1982-05-07 |
| FR2493203B1 FR2493203B1 (en) | 1984-04-27 |
Family
ID=9247697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8023635A Granted FR2493203A1 (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 | Superconductor spot welding - by interposition of easily fusible superconductor component and rising pulses |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2493203A1 (en) |
Citations (5)
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| FR1010072A (en) * | 1948-07-27 | 1952-06-06 | Method of using light metal elements, in particular sheet metal, intended for the manufacture of articles by means of electric resistance welding | |
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| DE1440437A1 (en) * | 1961-11-28 | 1968-11-07 | Gen Electric | Electric welding machine |
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1980
- 1980-11-05 FR FR8023635A patent/FR2493203A1/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2493203B1 (en) | 1984-04-27 |
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