[发明专利]一种基于钎焊技术的长超导接头焊接装置

说明书

本发明公开了一种基于钎焊技术的长超导接头焊接装置，包括导轨、前支撑架、中支撑架、尾端支撑座、上下尼龙滚轮、后支撑架、中心支撑轴、接头骨架、紧固螺母、三爪卡盘、电烙铁焊头、恒压弹簧、焊头固定座。当焊接长超导接头时，将已均匀挂锡的超导带首尾分别固定在接头骨架和尾端支撑座上。启动电源，电烙铁焊头加热到180～280摄氏度，中心支撑轴带动接头骨架以0.5～3mm/s的速率进行旋转。随超导接头的焊接长度的增加，前支撑架和中支撑架以0.5～3mm/s的速率在导轨上移动，移动的位移与已焊接成接头的超导带长度相同，超导带上保持张力。随着缠绕成线圈形状的超导接头层数的增加，恒压弹簧收缩直至焊接到设置的接头长度。

技术领域

本发明涉及一种超导磁体的长超导接头焊接装置。

背景技术

随着超导技术的发展成熟，由REBa₂Cu₃O_7-x(REBCO))涂层导体构成的高温超导磁体在核磁共振仪器、高场磁体、高能粒子加速器和工业设备等方面的研发和应用越来越受到关注。对于各种应用，需要长长度的REBCO涂层导体。但目前REBCO涂层导体的最大长度约为1km，无法满足应用的要求。因此，有必要连接REBCO涂层导体。特别是在持续电流模式下作为线圈使用，如核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)，需要约10^-12Ω的接头电阻。

目前超导接头最常见的焊接工艺是钎焊，即采用In或者In-Sn作为焊料，将REBCO带子焊接在一起。钎焊工艺具有不需要特殊环境，易于焊接，成本低等优点；但是由于钎焊并没有在界面处完全形成冶金结合，存在接触电阻的影响，钎焊接头的电阻一般比较大。因此，需要通过增加接头长度来增大接头的接触面积来降低接头电阻。目前长超导接头的焊接过程是先在超导带表面均匀挂上焊料，再利用电烙铁进行点加热，一边加热一边缠绕超导带，缠绕成线圈形状的长超导接头。此焊接过程不仅需要一人用电烙铁进行点加热，同时还需要一人拉紧超导带来施加压力。因此，该过程不仅时间极长，耗人工，还无法保证长超导接头每一处的焊接压力相同导致接头的有效接触面积减小。

发明内容

本发明的目的是克服现有的长超导接头焊接方法存在的不完善，提出一种基于钎焊技术的长超导接头的焊接装置。本发明所要焊接的超导接头所用的超导带分为face面和back面，焊接时两根超导带的face面对face面进行焊接。利用恒压弹簧使长超导接头每一处的焊接压力相同。在焊接过程中，随着超导带焊接成接头并缠绕成线圈形状时，未焊接的超导带会在导轨上移动，移动的位移与已焊接成接头的超导带长度相同，以保证超导带上的张力不变。同时，利用上尼龙滚轮和下尼龙滚轮使上下两根超导带的face面紧密接触。因此，本发明和目前长超导接头焊接方法相比，具有成形均匀和能够达到更好的冶金结合的特点，使长超导接头每一处的焊接压力相同，从而增加了接头的有效接触面积，可制备出电阻率极低的超导接头。另外，本发明生产效率高，可以实现自动化，工艺参数和工艺过程可以精确控制，工艺性能稳定。

本发明的超导接头焊接装置包括导轨、前支撑架、中支撑架、尾端支撑座、上尼龙滚轮、下尼龙滚轮、后支撑架、中心支撑轴、接头骨架、紧固螺母、三爪卡盘、电烙铁焊头、恒压弹簧、焊头固定座。

所述的前支撑架与所述的尾端支撑座固定在一起，所述的上尼龙滚轮和下尼龙滚轮与所述的中支撑架固定在一起，上尼龙滚轮和下尼龙滚轮使上下两根超导带的face面紧密接触，所述的后支撑架与所述的三爪卡盘固定在一起。前支撑架、中支撑架和后支撑架均固定在导轨上，但前支撑架和中支撑架可在导轨上移动，后支撑架不可在导轨上移动。所述的恒压弹簧是固定在所述的焊头固定座上，所述的电烙铁焊头与恒压弹簧固定在一起，并且所述的电烙铁焊头是紧贴于超导带表面，在焊接过程中，随着缠绕成线圈形状的超导接头层数的增加，恒压弹簧收缩。所述的中心支撑轴是是固定在所述的三爪卡盘上，所述的接头骨架是套在所述的中心支撑轴上，所述的紧固螺母用于固定所述的接头骨架。

本发明所要焊接的超导接头所用的超导带尾部固定在尾端支撑座上，超导带首部用胶带固定在接头骨架上。