專利名稱：一種金屬復(fù)合體包套真空焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬復(fù)合體包套真空焊接方法。
以NbTi超導(dǎo)體為代表的多元(芯)復(fù)合體的加工要求芯棒組件裝入金屬包套后，必須保持金屬包套內(nèi)部處于一定真空度下將金屬包套密封焊接，其焊接的質(zhì)量直接影響金屬復(fù)合體后續(xù)加工的成功與否。目前，金屬復(fù)合體包套真空密封焊接都是采用將金屬復(fù)合體包套整體放入高真空室內(nèi)，用電子束焊接設(shè)備焊接，由于高真空電子束焊接設(shè)備真空室空間有限，僅能焊接小尺寸的金屬復(fù)合體包套，大型高真空電子束焊接設(shè)備體積龐大，操作復(fù)雜，焊接成本高，而且不能達(dá)到單重大的金屬復(fù)合體包套真空焊接要求，高真空電子束焊接金屬復(fù)合體包套存在以下問題1.在芯棒與包套及端蓋緊密配合狀態(tài)，包套內(nèi)真空度難以得到保證，從而造成內(nèi)部組織氧化，使以后對金屬復(fù)合體的加工失敗，而在真空室內(nèi)進(jìn)行金屬復(fù)合體組裝又不易實(shí)現(xiàn)。
2.金屬復(fù)合體包套密封焊接過程中，無法測定和掌握包套內(nèi)真空狀態(tài)，也不能對包套進(jìn)行密封焊接時采取其它輔助措施。
3.在包套焊接過程中，無法對包套焊接的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，使包套焊接的質(zhì)量難以保證。
本發(fā)明的目的是為了克服已有金屬復(fù)合體包套高真空電子束焊接存在的問題，提供一種成本低、易操作、并能保證焊接質(zhì)量的金屬復(fù)合體包套真空焊接方法。
一種金屬復(fù)合體包套真空焊接方法，其特征在于a.對金屬復(fù)合體包套的后蓋、前蓋、外套、芯棒、密封圈、抽氣管、保護(hù)罩組件進(jìn)行加工處理和清洗；b.組裝金屬復(fù)合體包套，其步驟如下將金屬復(fù)合體的后蓋與外套一端焊接；將抽氣管一端插入前蓋中心孔內(nèi)進(jìn)行焊接；將芯棒密集排列裝入后蓋與外套焊成的筒內(nèi)；在后蓋與外套焊成的筒口處放置密封圈并蓋上前蓋；將整個金屬復(fù)合體包套用夾具上下夾緊固定；c.對金屬復(fù)合體包套內(nèi)進(jìn)行抽真空真空機(jī)組的連接管與焊接在前蓋上的抽氣管相連接后，開動真空機(jī)組進(jìn)行抽真空，抽真空時間為1～1.5小時，使金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度為低真空抽至8.0×10-1Pa，高真空抽至1.0×10-2Pa；d.將金屬復(fù)合體包套焊接前加熱除氣，加熱溫度為300℃，加熱時間為0.5～1小時；
e.然后對金屬復(fù)合體包套前蓋與外套周邊進(jìn)行氬弧焊接，同時觀測金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度變化，氬弧焊機(jī)工作電流控制在160～240A，氬氣流量大于10ml/秒；f.最后對金屬復(fù)合體包套的抽氣管進(jìn)行冷壓焊封。
前蓋與外套氬弧焊接完成后松開夾具，對金屬復(fù)合體包套內(nèi)繼續(xù)抽真空的同時進(jìn)行冷卻，并觀測其真空度的變化，侍金屬復(fù)合體包套的溫度降至60℃后，對抽氣管進(jìn)行冷壓焊封，并在封口蓋上保護(hù)罩。
由于采取以上技術(shù)方案，本發(fā)明在高真空室外，可實(shí)現(xiàn)金屬復(fù)合體大包套的焊接，與已有的技術(shù)相比具有設(shè)備簡單、容易操作、成本低，金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度得到保證，焊接質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是金屬復(fù)合體包套前蓋與外套密封示圖。
圖2是金屬復(fù)合體包套焊接系統(tǒng)裝置示圖。
結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
金屬復(fù)合體包套由前蓋1、后蓋、外套2、芯棒、密封圈3、抽氣管4、保護(hù)罩所組成。后蓋一般在組裝前與外套一端焊接好；抽氣管與前蓋中心孔焊接好，芯棒及組件經(jīng)過嚴(yán)格的清洗和處理后，芯棒密集排列裝入后蓋與外套焊的筒內(nèi)，在筒口處放置密封圈，并蓋上前蓋，然后將整個金屬復(fù)合體包套用夾具5和加壓裝置6、壓環(huán)7上下夾緊固定，將真空機(jī)組8的連接管9與抽氣管連接，開動真空機(jī)組進(jìn)行抽真空，當(dāng)抽至1～1.5小時后，金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度達(dá)到1.0×10-2Pa時，即可對金屬復(fù)合體包套進(jìn)行加熱除氣，加熱溫度為300℃，加熱時間為0.5～1小時，然后用氬弧焊機(jī)10的焊槍11在焊接保護(hù)夾具12內(nèi)進(jìn)行前蓋與外套周邊之間的焊接，同時用真空計13觀測金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度變化，當(dāng)前蓋與外套周邊焊接完成后，松開夾具，并對金屬復(fù)合體包套內(nèi)繼續(xù)抽真空和進(jìn)行冷卻，觀測其真空度的變化，待金屬復(fù)合體包套的溫度降至60℃后，用冷焊鉗以壓力為400MPa對抽氣管進(jìn)行冷壓焊封，再將多余的抽氣管剪掉，借助于前蓋中心孔處的凸起處的螺紋旋緊保護(hù)罩，以防止冷壓焊口在后續(xù)的加工中損傷封口。
實(shí)施例1NbTi單芯+阻隔層+Cu包套，外套φ100mm，長度200～300mm，重量為15Kg，將金屬復(fù)合體包套組裝后在外套上口置放密封圈，蓋上前蓋，用夾具上下夾緊整個金屬復(fù)合體包套，把真空機(jī)組的連接管與抽氣管相連接，對金屬復(fù)合體包套內(nèi)進(jìn)行抽真空1小時，低真空抽至8.0×10-1Pa，高真空抽至1.0×10-2Pa后，對金屬復(fù)合體包套加熱，加熱溫度為300℃，加熱時間為0.5小時，開動氬弧焊機(jī)，焊機(jī)工作電流為160～180A，氬氣流量大于10ml/秒，實(shí)施前蓋與外套周邊的焊接，焊接完成后松開夾具，測得金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度為6.3×10-3Pa，待金屬復(fù)合體包套冷卻溫度降至60℃后，對抽氣管進(jìn)行冷壓焊封，將多余的真空管剪掉，并蓋上保護(hù)罩保護(hù)抽氣管封口。將焊好的金屬復(fù)合體包套整個加熱到600℃，恒溫1小時后，經(jīng)擠壓、軋制、拉伸，對復(fù)合體樣品進(jìn)行剖開，觀察檢測芯棒與包套結(jié)合良好，證明焊接質(zhì)量達(dá)到要求。
實(shí)施例2NbTi多芯復(fù)合體包套，外徑Φ145mm，長度330mm，重量為45Kg，內(nèi)含φ10.5mm的芯棒121根，組裝放上密封圈，蓋上前蓋，用夾具將整個金屬復(fù)合體包套上下夾緊，按前述辦法對金屬復(fù)合體包套內(nèi)進(jìn)行抽真空，抽真空1.3小時，金屬復(fù)合體包套內(nèi)低真空抽至8.0×10-1Pa，高真空抽至2.6×10-2Pa后，對金屬復(fù)合體包套加熱，加熱溫度300℃，加熱時間0.6小時，按前述實(shí)施前蓋與外套周邊的氬弧焊接，焊機(jī)工作電流為180～220A，氬氣流量大于10ml/秒，焊接結(jié)束后松開夾具，測得金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度為1.0×10-2Pa，待金屬復(fù)合體包套冷卻溫度降至60℃后，對抽氣管進(jìn)行冷壓焊封，并對封口施以保護(hù)罩。
實(shí)施例3NbTi多芯復(fù)合體包套，外套Φ220mm，長度420mm，重量為110Kg，內(nèi)含φ13.4mm的芯棒121根，按前述組裝、夾緊、抽真空，抽真空1.5小時，金屬復(fù)合體包套內(nèi)低真空抽至8.0×10-1Pa，高真空9.1×10-2Pa后，對金屬復(fù)合體包套加熱到300℃，加熱時間1小時，按前述實(shí)施前蓋與外套周邊的氬弧焊接，焊機(jī)工作電流為200～240A，氬氣流量大于10ml/秒，焊接完成后測得金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度為1.0×10-2Pa，松開夾具后真空度為9.1×10-3Pa，金屬復(fù)合體包套冷卻溫度降至60℃后，實(shí)施對抽氣管的冷壓焊封，冷壓焊封抽氣管前后測得金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度均為9.1×10-3Pa，冷壓焊封后用保護(hù)罩對封口實(shí)施保護(hù)。金屬復(fù)合體包套經(jīng)加熱到600℃，恒溫2小時的處理，在3150T擠壓后，芯棒與銅體結(jié)合良好。
權(quán)利要求
一種金屬復(fù)合體包套真空焊接方法，其特征在于a.對金屬復(fù)合體包套的后蓋、前蓋、外套、芯棒、密封圈、抽氣管、保護(hù)罩組件進(jìn)行加工處理和清洗；b.組裝金屬復(fù)合體包套，其步驟如下將金屬復(fù)合體的后蓋與外套一端焊接；將抽氣管一端插入前蓋中心孔內(nèi)進(jìn)行焊接；將芯棒密集排列裝入后蓋與外套焊成的筒內(nèi)；在后蓋與外套焊成的筒口處放置密封圈并蓋上前蓋；將整個金屬復(fù)合體包套用夾具上下夾緊固定；c.對金屬復(fù)合體包套內(nèi)進(jìn)行抽真空真空機(jī)組的連接管與焊接在前蓋上的抽氣管相連接后，開動真空機(jī)組進(jìn)行抽真空，抽真空時間為1～1.5小時，使金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度為低真空抽至8.0×10-1Pa，高真空抽至1.0×10-2Pa；d.將金屬復(fù)合體包套焊接前加熱除氣，加熱溫度為300℃，加熱時間為0.5～1小時；e.然后對金屬復(fù)合體包套前蓋與外套周邊進(jìn)行氬弧焊接，同時觀測金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度變化，氬弧焊機(jī)工作電流控制在160～240A，氬氣流量大于10ml/秒；f.最后對金屬復(fù)合體包套的抽氣管進(jìn)行冷壓焊封，前蓋與外套氬弧焊接完成后松開夾具，對金屬復(fù)合體包套內(nèi)繼續(xù)抽真空的同時進(jìn)行冷卻，并觀測其真空度的變化，待金屬復(fù)合體包套的溫度降至60℃后，對抽氣管進(jìn)行冷壓焊封，并在封口蓋上保護(hù)罩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬復(fù)合體包套真空焊接方法，其特征在于對金屬復(fù)合體包套組件進(jìn)行加工處理和清洗；組裝金屬復(fù)合體包套；對金屬復(fù)合體包套內(nèi)進(jìn)行抽真空；將金屬復(fù)合體包套加熱；然后對金屬復(fù)合體包套前蓋與外套周邊進(jìn)行氬弧焊接；最后對金屬復(fù)合體包套的抽氣管進(jìn)行冷壓焊封，并在封口蓋上保護(hù)罩。本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有成本低、設(shè)備簡單、易于操作，金屬復(fù)合體包套內(nèi)真空度得到保證，焊接質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，在大氣中可實(shí)現(xiàn)大金屬復(fù)合體包套的焊接。
文檔編號B23K28/00GK1147438SQ9610974
公開日1997年4月16日 申請日期1996年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月12日
發(fā)明者吳曉祖, 王天成, 劉向宏 申請人:西北有色金屬研究院