本發(fā)明涉及射頻超導(dǎo)腔，尤其涉及一種采用分段式制造射頻超導(dǎo)腔內(nèi)、外導(dǎo)體焊接體的方法。

背景技術(shù)：

1、spoke型超導(dǎo)腔通常由端蓋、內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體、耦合管及法蘭等組成。采用真空電子束焊接的方式，制造完成符合設(shè)計(jì)要求的具特定諧振頻率的射頻超導(dǎo)腔。648mhzβ=0.4單spoke型射頻超導(dǎo)腔與原有單spoke射頻超導(dǎo)腔相比，結(jié)構(gòu)基本相同，但在外導(dǎo)體處存在特殊的物理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。主要是在外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體焊接的接口處，外導(dǎo)體上存在具有特定尺寸的橢圓曲面結(jié)構(gòu)，按設(shè)計(jì)要求，內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體焊縫處，焊接完成后不能形成咬邊、孔洞等焊接缺陷，因射頻超導(dǎo)腔在運(yùn)行過程中，焊接處電場比較強(qiáng)，產(chǎn)生的焊接缺陷會造成尖端放電，產(chǎn)生自由電子，自由電子進(jìn)入加速間隙，影響束流品質(zhì)，同時(shí)按設(shè)計(jì)要求，內(nèi)部焊縫完成焊接后不能出現(xiàn)r角。

2、一般單spoke型射頻超導(dǎo)腔外導(dǎo)體的加工，是依據(jù)超導(dǎo)腔設(shè)計(jì)要求，采用一定尺寸的板材，通過卷圓、焊接后，成整圓筒狀結(jié)構(gòu)外導(dǎo)體，然后在外導(dǎo)體上兩兩對稱、且兩兩中心連線相互垂直的四個(gè)孔洞，經(jīng)過拔口，形成對稱兩個(gè)內(nèi)拔口和兩個(gè)外拔口，兩個(gè)內(nèi)拔口向內(nèi)可形成兩個(gè)與內(nèi)導(dǎo)體焊接的接口，此兩個(gè)內(nèi)拔口再與內(nèi)導(dǎo)體組裝、固定后，形成兩道焊縫，整體用電子束焊機(jī)進(jìn)行焊接，構(gòu)成內(nèi)、外導(dǎo)體組合體。如圖10所示。

3、648mhz單spoke040型射頻超導(dǎo)腔外導(dǎo)體，采用一般單spoke型射頻超導(dǎo)腔外導(dǎo)體整體加工方法，其外導(dǎo)體中存在特定尺寸的橢圓曲面結(jié)構(gòu)在加工中不能實(shí)現(xiàn)；按照648mhz單spoke040型射頻超導(dǎo)腔的設(shè)計(jì)要求，內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體裝配后形成的焊縫，焊接后，內(nèi)部焊縫不能出現(xiàn)r角（倒角或圓角），內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體焊縫處，焊接完成后不能形成咬邊、孔洞等焊接缺陷，因射頻超導(dǎo)腔在運(yùn)行過程中，焊接處電場比較強(qiáng)，產(chǎn)生的焊接缺陷會造成尖端放電，產(chǎn)生自由電子，自由電子進(jìn)入加速間隙，影響束流品質(zhì)，故不能采取一面焊接兩面成型的焊接方法焊接，一道焊縫只能采用內(nèi)、外兩面焊接的方法焊接。再由于外導(dǎo)體的圓筒狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)件的遮擋致使電子束焊機(jī)無法完成內(nèi)、外兩面的焊接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)中存在的技術(shù)問題，鑒于此，有必要提供一種采用分段式制造射頻超導(dǎo)腔內(nèi)、外導(dǎo)體焊接體的方法。

2、一種采用分段式制造射頻超導(dǎo)腔內(nèi)、外導(dǎo)體焊接體的方法，包括以下步驟，

3、步驟1：選取高純鈮板，按照外導(dǎo)體的設(shè)計(jì)尺寸，將高純鈮板裁剪成獨(dú)立的若干塊板材；

4、步驟2：采用沖壓成型的方式將板材加工成具有特定尺寸的橢圓曲面結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體片；

5、步驟3：采用焊接工裝將內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體片固定夾持組裝，使用電子束焊接機(jī)將內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體焊接，形成一體的焊接體；

6、步驟4：采用打磨方式去除焊接體的毛刺，得到成品內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體組件。

7、優(yōu)選的，在步驟3中，內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體焊接時(shí)采用以下方式，

8、s1：將內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體組裝為一體，使兩個(gè)外導(dǎo)體組裝在內(nèi)導(dǎo)體的兩個(gè)端部，裝入電子束焊機(jī)焊接室；在抽真空達(dá)到工藝要求后，運(yùn)用相應(yīng)焊接工藝焊接外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體外部焊縫；焊接完成后，拆卸外焊縫輔助工裝；

9、s2：將焊接完成外焊縫的外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體再次組裝為一體，裝入電子束焊機(jī)焊接室；在抽真空達(dá)到工藝要求后，運(yùn)用相應(yīng)焊接工藝焊接外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部焊縫；焊接完成后，拆卸內(nèi)焊縫輔助工裝；

10、s3：使用外焊縫輔助工裝將剩余的外導(dǎo)體與步驟s2中焊接好的工件再次組裝為一體，使剩余的外導(dǎo)體與焊接好的外導(dǎo)體形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，裝入電子束焊機(jī)焊接室；在抽真空達(dá)到工藝要求后，運(yùn)用相應(yīng)焊接工藝焊接相鄰?fù)鈱?dǎo)體之間的焊縫；焊接完成后，拆卸外焊縫輔助工裝，即可將內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體整體焊接完成。

11、優(yōu)選的，在步驟s1中，外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體外部焊縫的焊接采用以下方式，

12、s11：先將第一限位板和銜接套裝配并用螺桿緊固，形成復(fù)合工裝；

13、s12：將超導(dǎo)腔內(nèi)導(dǎo)體與兩個(gè)外導(dǎo)組合安裝后，整體與步驟s11中的復(fù)合工裝配合安裝，使兩個(gè)外導(dǎo)體卡入第一限位板的限位槽內(nèi)，內(nèi)面緊密貼合在第一限位板的限位柱表面；

14、s13：將限位拉桿安裝在內(nèi)導(dǎo)體中心孔與第一限位板中心孔內(nèi)，并裝配到位；

15、s14：安裝第二限位板，使限位拉桿通過其中心孔，兩個(gè)外導(dǎo)體卡裝在第二限位板的限位槽內(nèi)，內(nèi)面緊密貼合在第二限位板的限位柱表面，同時(shí)使第二限位板、第一限位板上的固定通孔兩兩彼此正對；

16、s15：確認(rèn)兩個(gè)外導(dǎo)體卡裝在第一限位板、第二限位板的限位槽內(nèi)、以及內(nèi)面緊密貼合在第一限位板、第二限位板的限位柱表面無誤后，在第一限位板、第二限位板上的固定通孔內(nèi)裝入緊固桿，兩端用螺母緊固，同時(shí)在限位拉桿的兩端加裝螺母緊固；

17、s16：將焊件與工裝的緊固體水平裝入電子束焊機(jī)焊接室，銜接套卡入焊機(jī)卡盤內(nèi)緊固；抽真空達(dá)到工藝要求后，運(yùn)用相應(yīng)焊接工藝焊接外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體外部焊縫；焊接完成后，拆卸外焊縫輔助工裝。

18、優(yōu)選的，在步驟s16中，焊接外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體外部焊縫時(shí)采用以下方式，

19、在抽真空達(dá)到工藝要求后，先采用點(diǎn)焊的方式，點(diǎn)焊接第一個(gè)外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體形成的外部焊縫；

20、點(diǎn)焊完成后，通過焊機(jī)卡盤帶動焊接焊件與工裝旋轉(zhuǎn)180°后，先點(diǎn)焊接第二個(gè)外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體外部焊縫，然后再運(yùn)用相應(yīng)焊接工藝正式焊接此焊縫；

21、焊接完成后，通過焊機(jī)卡盤帶動焊接焊件與工裝再旋轉(zhuǎn)180°后，運(yùn)用相應(yīng)焊接工藝正式焊接第一個(gè)外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體外部焊縫。

22、優(yōu)選的，在步驟s2中，外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部焊縫的焊接采用以下方式，

23、s21：將第一壓頭、連接套配合組裝，用固定桿緊固成一體，形成復(fù)合工裝備用；

24、s22：將焊接完成外焊縫的的焊接體的第一個(gè)外導(dǎo)體的外表面與復(fù)合工裝中的第一壓頭適配裝在一起；將第二壓頭卡入內(nèi)導(dǎo)體位于第二個(gè)外導(dǎo)體的端部，同時(shí)使第二壓頭上的螺孔與第一壓頭上的螺孔對正；然后在螺孔中裝入固定桿，用螺母緊固，使焊接件與焊接工裝成一體；

25、s23：將連接套卡入電子束焊機(jī)焊接室內(nèi)卡盤內(nèi)，焊機(jī)卡盤仰角為42°，抽真空達(dá)到工藝要求后，運(yùn)用相應(yīng)焊接工藝焊接外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部焊縫；焊接完成后，拆卸內(nèi)焊縫輔助工裝。

26、優(yōu)選的，在步驟s23中，焊接外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部焊縫時(shí)采用以下方式，

27、在抽真空達(dá)到工藝要求后，按焊接工藝，焊接內(nèi)導(dǎo)體與第一個(gè)外導(dǎo)體的內(nèi)部焊縫，焊完后，達(dá)到出爐條件后出爐，內(nèi)導(dǎo)體與第一個(gè)外導(dǎo)體的內(nèi)部焊縫焊接完成；

28、將焊件轉(zhuǎn)180°后，第二個(gè)外導(dǎo)體的端部與第一壓頭配合，重復(fù)上述步驟，將內(nèi)導(dǎo)體與第二個(gè)外導(dǎo)體的內(nèi)部焊縫焊接完成。

29、優(yōu)選的，使用外焊縫輔助工裝將內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體組裝為一體，使用內(nèi)焊縫輔助工裝將焊接完成外焊縫的外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體再次組裝為一體，

30、所述外焊縫輔助工裝包括第一限位板、第二限位板、限位拉桿；所述第一限位板、第二限位板對向布設(shè)，所述限位拉桿的兩個(gè)端部分別貫穿第一限位板、第二限位板后將第一限位板、第二限位板固定，使第一限位板、第二限位板能夠?qū)ν鈱?dǎo)體實(shí)現(xiàn)夾持，以限制外導(dǎo)體的軸向位移、徑向位移；

31、所述內(nèi)焊縫輔助工裝包括用于壓住內(nèi)導(dǎo)體兩個(gè)端部的外導(dǎo)體的第一壓頭、第二壓頭；所述第一壓頭、第二壓頭對向布設(shè)，第一壓頭、第二壓頭上均開設(shè)有排氣孔，第二壓頭朝向第一壓頭的一側(cè)形成與外導(dǎo)體適配的弧形結(jié)構(gòu)，第一壓頭與第二壓頭之間安裝有固定桿，使第一壓頭、第二壓頭將內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體組裝成一體。

32、優(yōu)選的，所述第一限位板朝向第二限位板的表面、以及第二限位板朝向第一限位板的表面上均設(shè)置有與外導(dǎo)體內(nèi)徑適配的限位柱；所述第一限位板朝向第二限位板的表面、以及第二限位板朝向第一限位板的表面上均開設(shè)有與限位柱同心的限位槽，所述限位槽的內(nèi)徑與限位柱直徑相同。

33、優(yōu)選的，所述第一限位板、第二限位板上均對應(yīng)開設(shè)有固定通孔，在第一限位板、第二限位板之間安裝有能夠插入到固定通孔中的緊固桿，以實(shí)現(xiàn)對第一限位板、第二限位板的組裝。

34、優(yōu)選的，所述第一限位板遠(yuǎn)離第二限位板的一側(cè)表面上設(shè)置有用于連接電子束焊機(jī)的銜接套；所述第一壓頭遠(yuǎn)離第二壓頭的一側(cè)安裝有用于連接電子束焊機(jī)的連接頭。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的采用分段式制造射頻超導(dǎo)腔內(nèi)、外導(dǎo)體焊接體的方法，將外導(dǎo)體分成各自獨(dú)立的多個(gè)零部件，其中要與內(nèi)導(dǎo)體組合焊接的零部件具有特定尺寸的橢圓曲面結(jié)構(gòu)。運(yùn)用設(shè)計(jì)的外焊縫輔助工裝、以及內(nèi)焊縫輔助工裝來實(shí)現(xiàn)固定夾持零部件，先將內(nèi)導(dǎo)體同其中兩個(gè)具有特定尺寸的橢圓曲面結(jié)構(gòu)外導(dǎo)體零部件焊接，形成一個(gè)的焊接體，然后在利用焊接工裝，將焊接體與另外零部件裝配，焊接成為完整外導(dǎo)體。本發(fā)明解決了外導(dǎo)體特殊結(jié)構(gòu)焊接難題，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)導(dǎo)體中心軸線與外導(dǎo)體兩片的圓弧軸線重合的目的，保證了焊接質(zhì)量；減少了具有特定尺寸的橢圓曲面結(jié)構(gòu)在與內(nèi)導(dǎo)體焊接時(shí)的熱變形；形成了648mhz單spoke型射頻超導(dǎo)腔內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體組件電子束焊接的方法，保證了焊接精度。