CN111001891A - 一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺，包括移动平台、屏蔽罩和若干组加热丝，所述屏蔽罩的内表面靠近下端位置设置有滑轨。本发明所述的一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺，焊接时整个换热器与室温铜头焊接工装可以在焊接炉内滑动，便于人们放置和取出工装，焊接时将焊接组件移动至焊接炉内部，整个焊接过程完全由机器完成，无需人们手动辅助，焊接比较方便，焊接时换热器上的方形凸台与室温铜头上的方形孔连接处用不锈钢螺杆加弹簧拉紧，弹簧可以提供焊接所需的压力，使得换热器与室温铜头不会因为热应力导致焊接松动，从而提高换热器与室温铜头之间的焊接效果，带来更好的使用前景。

Description

一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺
技术领域
本发明涉及高温超导电流引线领域，特别涉及一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺。
背景技术
高温超导技术广泛应用于加速器、核聚变实验装置、磁体和贮能磁体等，高温超导电流引线为低温超导磁体供电，同时是磁体主要的热负荷来源，采用高温超导电流引线可使致冷电耗节省很多，换热器与室温铜头焊接是高温超导电流引线一个重要环节。
换热器与室温铜头焊接应用于电流引线的关键技术问题之一就是换热器与室温铜头的焊接接头质量，特别对于大电流传输将直接影响换热器热负荷。换热器与室温铜头的焊接需要稳定可靠的质量，否则会直接影响高温电流引线的工作状态，而现有的换热器与室温铜头焊接时容易出现因为热应力导致焊接松动的情况，而且焊接不方便，不满足人们的使用要求，为此，我们提出一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺，包括移动平台、屏蔽罩和若干组加热丝，所述屏蔽罩的内表面靠近下端位置设置有滑轨，所述移动平台通过滑轨活动安装在屏蔽罩的内部，若干组所述加热丝呈环形均匀设置在屏蔽罩的内表面，所述屏蔽罩的内部位于移动平台的上方设置有室温铜头和换热器，所述室温铜头的一端开设有方形孔，所述换热器的两端均一体成型有方形凸台，靠近室温铜头的所述方形凸台位于方形孔内部，所述室温铜头远离换热器的一端和远离室温铜头的方形凸台的一端均设置有不锈钢压板，所述室温铜头的外表面上端靠近前端位置和室温铜头的外表面上端靠近后端位置均开设有凹形槽，所述凹形槽与方形孔连通，两组所述不锈钢压板之间设置有压紧装置。
优选的，所述压紧装置包括若干组螺杆和若干组弹簧，若干组所述螺杆对称设置在两组不锈钢压板的内表面靠近外侧位置，所述螺杆的数量为弹簧数量的两倍，若干组所述弹簧的两端分别与对称的两组螺杆的一端固定连接。
优选的，所述方形孔的前方和后方位于室温铜头和换热器的连接处均设置有温度计，所述温度计的感温面与室温铜头的铜面贴合。
优选的，所述屏蔽罩的形状为筒状，若干组所述加热丝均与屏蔽罩的中心轴线垂直。
优选的，一种换热器与室温铜头焊接工艺，包括以下步骤：
①、采用酒精清洗焊料丝，采用细颗粒砂纸打磨去除方形凸台与方形孔表面氧化层后，再采用酒精清洗方形凸台与方形孔，再将方形凸台与方形孔装配好，最后将清洗后的焊料丝放置在凹形槽中；
②、将焊接工装组装好后整体送入真空焊接炉中，将焊接炉抽真空至炉内真空度稳定至10-2Pa；
③、屏蔽罩中加热丝通电进行电加热，对室温铜头和换热器进行焊接；
④、屏蔽罩中加热丝断电停止加热，向真空焊接炉中充入冷却介质，让工件随真空焊接炉冷却至室温，然后取出工件。
优选的，步骤①中，焊料带熔点为210℃，焊料带中锡的含量为96.5％，焊料带中银的含量为3.0％，焊料带中铜的含量为0.5％。
优选的，步骤③中，在真空条件下，加热时根据温度计温差设定保温点，当温差超过15度需要设置一次保温点，当温度达到210度后再设置一次保温点，所有温度计温度稳定在210±3度后继续加热升温至超过焊料的熔点23-33℃，即加热至240-250℃，保温15分钟。
优选的，步骤④中，冷却介质为低温氮气或者是常温氮气。
优选的，步骤④中，充入冷却介质后监视真空焊接炉内压力，当炉内压力超过0.1MPa后，打开真空焊接炉的开关阀，使真空焊接炉内压强与大气压一致，同时调小充入的冷却介质流量，至工件冷却至210℃以下后，关闭真空焊接炉开关阀和冷却介质供给。
与现有技术相比，本发明提供了一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺，具有如下有益效果：
1、焊接时整个换热器与室温铜头焊接工装可以在焊接炉内滑动，便于人们放置和取出工装，焊接时将焊接组件移动至焊接炉内部，整个焊接过程完全由机器完成，无需人们手动辅助，焊接比较方便；
2、焊接时换热器上的方形凸台与室温铜头上的方形孔连接处用不锈钢螺杆加弹簧拉紧，弹簧可以提供焊接所需的压力，使得换热器与室温铜头不会因为热应力导致焊接松动，从而提高换热器与室温铜头之间的焊接效果，而且整个换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺的操作方便，使用效果相对于传统方式更好，满足人们的使用要求，较为实用。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明一种换热器与室温铜头焊接工装的整体结构示意图；
图2为本发明一种换热器与室温铜头焊接工装的局部侧视图；
图3为本发明一种换热器与室温铜头焊接工装中换热器与室温铜头的固定图；
图4为本发明一种换热器与室温铜头的焊接方法的整体流程图。
图中：1、移动平台；2、屏蔽罩；3、加热丝；4、滑轨；5、室温铜头；6、换热器；7、方形孔；8、方形凸台；9、不锈钢压板；10、凹形槽；11、螺杆；12、弹簧；13、温度计。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺，如图1-4所示，包括移动平台1、屏蔽罩2和若干组加热丝3，屏蔽罩2的内表面靠近下端位置设置有滑轨4，移动平台1通过滑轨4活动安装在屏蔽罩2的内部，若干组加热丝3呈环形均匀设置在屏蔽罩2的内表面，屏蔽罩2的内部位于移动平台1的上方设置有室温铜头5和换热器6，室温铜头5的一端开设有方形孔7，换热器6的两端均一体成型有方形凸台8，靠近室温铜头5的方形凸台8位于方形孔7内部，室温铜头5远离换热器6的一端和远离室温铜头5的方形凸台8的一端均设置有不锈钢压板9，室温铜头5的外表面上端靠近前端位置和室温铜头5的外表面上端靠近后端位置均开设有凹形槽10，凹形槽10与方形孔7连通，两组不锈钢压板9之间设置有压紧装置。
焊接时整个换热器6与室温铜头5焊接工装可以在焊接炉内滑动，便于人们放置和取出工装，焊接时将焊接组件移动至焊接炉内部，整个焊接过程完全由机器完成，无需人们手动辅助，焊接比较方便。
压紧装置包括若干组螺杆11和若干组弹簧12，若干组螺杆11对称设置在两组不锈钢压板9的内表面靠近外侧位置，螺杆11的数量为弹簧12数量的两倍，若干组弹簧12的两端分别与对称的两组螺杆11的一端固定连接。
焊接时换热器6上的方形凸台8与室温铜头5上的方形孔7的连接处用螺杆11加弹簧12拉紧，螺杆11采用不锈钢螺栓，焊接时弹簧12的弹力可以提供焊接所需的压力，使得换热器6与室温铜头5不会因为热应力导致焊接松动，从而提高换热器6与室温铜头5之间的焊接效果，而且整个换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺的操作方便，使用效果相对于传统方式更好，满足人们的使用要求，较为实用。
方形孔7的前方和后方位于室温铜头5和换热器6的连接处均设置有温度计13，温度计13的感温面与室温铜头5的铜面贴合，温度计13采用PT100温度计，两组温度计13相互配合，能够便于人们精确掌握焊接温度。
屏蔽罩2的形状为筒状，若干组加热丝3均与屏蔽罩2的中心轴线垂直。
一种换热器与室温铜头的焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①、采用酒精清洗焊料丝，采用细颗粒砂纸打磨去除方形凸台8与方形孔7表面氧化层后，再采用酒精清洗方形凸台8与方形孔7，再将方形凸台8与方形孔7装配好，最后将清洗后的焊料丝放置在凹形槽10中，焊料带熔点为210℃，焊料带中锡的含量为96.5％，焊料带中银的含量为3.0％，焊料带中铜的含量为0.5％；
②、将焊接工装组装好后整体送入真空焊接炉中，将焊接炉抽真空至炉内真空度稳定至10-2Pa；
③、屏蔽罩2中加热丝3通电进行电加热，对室温铜头5和换热器6进行焊接，焊接时，在真空条件下，加热时根据温度计13温差设定保温点，当温差超过15度需要设置一次保温点，当温度达到210度后再设置一次保温点，所有温度计13温度稳定在210±3度后继续加热升温至超过焊料的熔点23-33℃，即加热至240-250℃，保温15分钟；
④、屏蔽罩2中加热丝3断电停止加热，向真空焊接炉中充入冷却介质，监视真空焊接炉内压力，当炉内压力超过0.1MPa后，打开真空焊接炉的开关阀，使真空焊接炉内压强与大气压一致，同时调小充入的冷却介质流量，至工件冷却至210℃以下后，关闭真空焊接炉开关阀和冷却介质供给，让工件随真空焊接炉冷却至室温，冷却介质为低温氮气或者是常温氮气，低温氮气能够在1-10分钟内将工件温度降低到熔点以下。
需要说明的是，本发明为一种换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺，使用时，屏蔽罩2的内壁未设置加热丝3时，可将换热器6和室温铜头5接入电流利用自身电阻加热，或者利用箍装加热器传导加热；
焊接时整个换热器6与室温铜头5焊接工装可以在焊接炉内滑动，便于人们放置和取出工装，焊接时将焊接组件移动至焊接炉内部，整个焊接过程完全由机器完成，无需人们手动辅助，焊接比较方便；
焊接时换热器6上的方形凸台8与室温铜头5上的方形孔7的连接处用螺杆11加弹簧12拉紧，螺杆11采用不锈钢螺栓，焊接时弹簧12的弹力可以提供焊接所需的压力，使得换热器6与室温铜头5不会因为热应力导致焊接松动，从而提高换热器6与室温铜头5之间的焊接效果，而且整个换热器与室温铜头焊接工装及焊接工艺的操作方便，使用效果相对于传统方式更好，满足人们的使用要求，较为实用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种换热器与室温铜头焊接工装，其特征在于：包括移动平台(1)、屏蔽罩(2)和若干组加热丝(3)，所述屏蔽罩(2)的内表面靠近下端位置设置有滑轨(4)，所述移动平台(1)通过滑轨(4)活动安装在屏蔽罩(2)的内部，若干组所述加热丝(3)呈环形均匀设置在屏蔽罩(2)的内表面，所述屏蔽罩(2)的内部位于移动平台(1)的上方设置有室温铜头(5)和换热器(6)，所述室温铜头(5)的一端开设有方形孔(7)，所述换热器(6)的两端均一体成型有方形凸台(8)，靠近室温铜头(5)的所述方形凸台(8)位于方形孔(7)内部，所述室温铜头(5)远离换热器(6)的一端和远离室温铜头(5)的方形凸台(8)的一端均设置有不锈钢压板(9)，所述室温铜头(5)的外表面上端靠近前端位置和室温铜头(5)的外表面上端靠近后端位置均开设有凹形槽(10)，所述凹形槽(10)与方形孔(7)连通，两组所述不锈钢压板(9)之间设置有压紧装置。
2.根据权利要求1所述的一种换热器与室温铜头焊接工装，其特征在于：所述压紧装置包括若干组螺杆(11)和若干组弹簧(12)，若干组所述螺杆(11)对称设置在两组不锈钢压板(9)的内表面靠近外侧位置，所述螺杆(11)的数量为弹簧(12)数量的两倍，若干组所述弹簧(12)的两端分别与对称的两组螺杆(11)的一端固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种换热器与室温铜头焊接工装，其特征在于：所述方形孔(7)的前方和后方位于室温铜头(5)和换热器(6)的连接处均设置有温度计(13)，所述温度计(13)的感温面与室温铜头(5)的铜面贴合。
4.根据权利要求1所述的一种换热器与室温铜头焊接工装，其特征在于：所述屏蔽罩(2)的形状为筒状，若干组所述加热丝(3)均与屏蔽罩(2)的中心轴线垂直。
5.一种换热器与室温铜头的焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①、采用酒精清洗焊料丝，采用细颗粒砂纸打磨去除方形凸台(8)与方形孔(7)表面氧化层后，再采用酒精清洗方形凸台(8)与方形孔(7)，再将方形凸台(8)与方形孔(7)装配好，最后将清洗后的焊料丝放置在凹形槽(10)中；
②、将焊接工装组装好后整体送入真空焊接炉中，将焊接炉抽真空至炉内真空度稳定至10-2Pa；
③、屏蔽罩(2)中加热丝(3)通电进行电加热，对室温铜头(5)和换热器(6)进行焊接；
④、屏蔽罩(2)中加热丝(3)断电停止加热，向真空焊接炉中充入冷却介质，让工件随真空焊接炉冷却至室温，然后取出工件。
6.根据权利要求5所述的一种换热器与室温铜头的焊接工艺，其特征在于：步骤①中，焊料带熔点为210℃，焊料带中锡的含量为96.5％，焊料带中银的含量为3.0％，焊料带中铜的含量为0.5％。
7.根据权利要求5所述的一种换热器与室温铜头的焊接工艺，其特征在于：步骤③中，在真空条件下，加热时根据温度计(13)温差设定保温点，当温差超过15度需要设置一次保温点，当温度达到210度后再设置一次保温点，所有温度计(13)温度稳定在210±3度后继续加热升温至超过焊料的熔点23-33℃，即加热至240-250℃，保温15分钟。
8.根据权利要求5所述的一种换热器与室温铜头的焊接工艺，其特征在于：步骤④中，冷却介质为低温氮气或者是常温氮气。
9.根据权利要求5所述的一种换热器与室温铜头的焊接工艺，其特征在于：步骤④中，充入冷却介质后监视真空焊接炉内压力，当炉内压力超过0.1MPa后，打开真空焊接炉的开关阀，使真空焊接炉内压强与大气压一致，同时调小充入的冷却介质流量，至工件冷却至210℃以下后，关闭真空焊接炉开关阀和冷却介质供给。
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