一种超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位的焊接方法技术

技术编号:18963616 阅读:35 留言:0更新日期:2018-09-19 00:17
本发明专利技术公开了一种超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位的焊接方法,包括以下步骤:焊接前进行反应力变形固定并布设焊接点;焊接完成之后,将工装夹具继续保持两工件的焊接位置适当时间,保证焊接后工件的变形量小于0.2mm;解决了超导回旋加速器不同壁厚工件焊接在一起时,因受热时间相同,散热速度不同而造成的薄壁工件发生变形的新的技术难题,达到了焊接后工件的变形量小于0.2mm的效果。

Welding method for a superconducting cyclotron vacuum chamber

The invention discloses a welding method for welding parts with different wall thicknesses in the vacuum chamber of a superconducting cyclotron, which comprises the following steps: the reaction force is deformed and fixed before welding and the welding joints are arranged; after welding, the fixture keeps the welding position of the two workpieces for an appropriate time to ensure that the deformation of the workpiece after welding is small. The invention solves the new technical problem of deformation of thin-walled workpiece caused by the same heating time and different heat dissipation speed when the workpiece with different wall thickness of the superconducting cyclotron is welded together, and achieves the effect that the deformation of the workpiece after welding is less than 0.2 mm; the invention solves the workpiece with different material of the superconducting cyclotron. When welded together, because the weld is large and deep, it has to be welded many times, which easily leads to new technical problems of weld defects (such as porosity, cracks, slag inclusion, etc.). The effect of 100% leakage-free after welding in superconducting cyclotron vacuum chamber is achieved, which fills in the domestic welding process of superconducting cyclotron vacuum chamber. Blank.

【技术实现步骤摘要】
一种超导回旋加速器真空室的焊接方法
本专利技术涉及超导回旋加速器领域,更具体地说,它涉及一种超导回旋加速器真空室的焊接方法。
技术介绍
质子治疗是目前全球先进的肿瘤放射治疗技术,其能够利用微观的质子、重离子射线治疗肿瘤,并且对周围正常细胞有很少的伤害和副作用,疗效显著,具有良好的发展前景和巨大的商业价值,目前仅有个别发达国家掌握并应用该技术。而超导回旋加速器是质子治疗的重要设备之一。超导回旋加速器是一种粒子加速器,其利用磁场和电场的共同作用,使带电粒子作回旋运动,并以高频电场对回旋运动的带电粒子进行反复加速的装置。其中真空系统是超导回旋加速器的基本组成之一,粒子在超导回旋加速器真空室内做回旋加速运动,经过加速间隙获得能量被加速。真空度的好坏对束流的品质和束流损失有重大影响,因此为了保证良好的真空环境,需要保证整个真空室的漏率不大于1.0e-10mbarL/s相对于常规的回旋加速器的真空室,不同点在于,如图1所示,超导回旋加速器采用了真空室与低温恒温器合二为一的结构,这种结构可以减小超导回旋加速器的尺寸,避免出现真空室与恒温器之间夹层,但是这样的结构相对较复杂,焊接位置较多:由于其上还布置了静电偏转板引出电极支撑筒1-6、束流引出系统支撑筒1-5、径向束流探测靶支撑筒1-4、悬挂系统上支撑筒1-1若干个、悬挂系统下支撑筒1-2若干个、悬挂系统横向支撑筒1-3若干个,且还有多处是两种不同的材料焊接、不同壁厚的工件焊接,导致超导回旋加速器其焊接处较多,焊缝较大,容易导致焊缝缺陷(诸如气孔、裂纹、夹渣等),变形太大,焊后应力大等诸多问题。总之,超导回旋加速器真空室焊接工艺难,加工质量难以保证。现有技术中并没有关于超导回旋器加速器焊接方法的报道,申请公布号为CN106944697A的中国专利,公开了一种四翼八边形射频四极场加速器腔体的焊接方法。但由于其结构与超导回旋加速器并不相同,因此,并没有指导意义。为了保证真空室加工的质量要求,需要开发一种针对超导回旋加速器真空室的焊接工艺方法,填补国内空白。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足,提出一种超导回旋加速器真空室的焊接方法,目的在于解决不同壁厚、不同材质工件焊接时容易产生变形和沙漏的问题。本专利技术为解决其技术问题是采取以下方案实现的:一种超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位的焊接方法,其特点是:包括以下步骤:步骤一:焊接前进行反应力变形固定并布设焊接点;具体操作如下:1.将两工件需要焊接的位置进行对准安装;2.采用工装夹具对薄壁工件进行反应力变形固定;3.在ΦA的焊缝圆周上,均匀分布B个圆形截面的焊点;步骤二:采用适合于溶池中不同壁厚工件融化的焊丝直径、焊接电流、焊接速度,将两工件连接处进行连续焊;步骤三:焊接完成之后,将工装夹具继续保持两工件的焊接位置适当时间,保证焊接后工件的变形量小于0.2mm;步骤四:检验满焊焊缝,对整个工件进行内部抽真空,进行氦质谱检漏,保证其漏率小于1.0e-10mbarL/s,对有缺陷的位置,进行局部的补焊。所述步骤一的工装夹具为三爪式工装夹具、用于固定筒状工件,所述的三爪为分布在该工装夹具圆环上的三颗螺钉,将被夹持筒状工件靠近焊接的部位夹持在三颗螺钉中间,并且该筒状工件轴向与三颗螺钉组成的平面相垂直,通过调节三颗螺钉的长度进而起到固定筒状工件的作用。所述步骤一的圆形截面的半径为R=3H;其中:A为等效焊缝圆周直径;B为点焊的个数;H为薄壁工件的厚度。所述所述一的ΦA和点焊个数B的对应关系为:A=10~70,B=4;A=80~200,B=8;A=200~600,B=12;A=600~1200,B=20;A=1200~1800,B=32;如若焊缝不是圆周形式,可以将焊缝周长等效为同等ΦA圆的周长,选取相应的焊接点数。所述步骤二的焊丝直径、焊接电流、焊接速度,具体为:焊丝直径为1.2~2.0,焊接电流为80~120A,焊接速度为300mm/min~500mm/min;所述步骤三的适当时间为30分钟。一种超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位的焊接方法,其特点是:包括如下步骤:步骤一:对同一个平面内外连接的不同材质工件的上端和下端分别开坡口,将不同材料的两个坡口对接后形成截面积为锥形的焊接沟槽;步骤二:去除焊丝表面的氧化层;步骤三:采用适合于坡口底部焊接的焊丝与电流,对两工件进行第一次满焊,满焊的过程中一定要保证溶池中的低碳钢和不锈钢都融化;步骤四:利用砂纸打磨掉底层焊缝表面的氧化层,同时查看焊缝的缺陷;步骤五:采用适合于坡口上部焊接的焊丝与电流,对所述的工件进行第二次焊接,满焊的过程中一定要保证溶池中的两种不同的材料都融化;步骤六:检验第二次焊后是否存在焊缝缺陷,并针对缺陷处进行修补。所述步骤三、步骤五的适合于坡口底部和坡口上部的焊丝直径为1.6~2.5mm。所述步骤三、步骤五的适合于坡口底部和坡口上部焊接电流为140~180A。本专利技术的优点效果1、本专利技术通过焊接前对超导回旋加速器的薄壁工件进行反应力变形的固定、焊接后对该薄壁工件继续保持一定的固定时间,解决了超导回旋加速器不同壁厚工件焊接在一起时,因受热时间相同,散热速度不同而造成的薄壁工件发生变形的新的技术难题,达到了焊接后工件的变形量小于0.2mm的效果,填补了国内超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接工艺的空白。2、本专利技术通过对嵌入式连接的不同材质工件分别开坡口、通过对深沟槽焊接处进行第一次满焊、第二次满焊,通过打磨底层焊缝表面的氧化层等手段,解决了超导回旋加速器不同材质工件焊接在一起时,因为焊缝较大较深不得不多次焊接,容易导致焊缝缺陷(诸如气孔、裂纹、夹渣等)的新的技术难题,达到了超导回旋加速器真空室焊接后百分之百无漏孔的效果,填补了国内超导回旋加速器真空室不同材质焊接工艺的空白。附图说明图1为本专利技术超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位示意图一;图2为本专利技术超导回旋加速器真空室不同材质焊接部位示意图二;图3为本专利技术超导回旋加速器真空室不同材质工件形状示意图;图4为本专利技术超导回旋加速器真空室应用工件夹具反应力变形示意图。图中,0:回旋加速器真空室;0-1:上法兰;0-2:下法兰;0-3:外筒体;0-4:内筒体;1-1:悬挂系统上支撑筒;1-2:悬挂系统下支撑筒;1-3:悬挂系统横向支撑筒;1-4:径向束流探测靶支撑筒;1-5:束流引出系统支撑筒;1-6:静电偏转板引出电极支撑筒;2:低碳钢;3:三爪式工装夹具;4:固定板。具体实施方式专利技术原理1、超导回旋加速器真空室的结构,如图1所示:主要由环形真空室0、环形真空室上的支撑筒组成;所述的环形真空室包括上法兰、下法兰、外筒体、内筒体组成,在环形真空室的上法兰面上布设有4个两两相对的悬挂系统上支撑筒1-1、在环形真空室的下法兰面上布设有4个两两相对的悬挂系统下支撑筒1-2、在环形真空室的外筒体上布设有4个两两相对的悬挂系统横向支撑筒1-3,同时,在环形真空室的外筒体上还分别布设有静电偏转板引出电极支撑筒1-6、束流引出系统支撑筒1-5、径向束流探测靶支撑筒1-4,在环形真空室的内筒体上还布设有与筒体不同材质的低碳钢,低碳钢2的嵌入位置如图2所示,低碳钢的形状如图3所示。2、超导回旋加速器真空室焊接工艺难点来自三个方面,一、焊接位置较多本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位的焊接方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:焊接前进行反应力变形固定并布设焊接点;具体操作如下:1.将两工件需要焊接的位置进行对准安装;2.采用工装夹具对薄壁工件进行反应力变形固定;3.在ΦA的焊缝圆周上,均匀分布B个圆形截面的焊点;步骤二:采用适合于溶池中不同壁厚工件融化的焊丝直径、焊接电流、焊接速度,将两工件连接处进行连续焊;步骤三:焊接完成之后,将工装夹具继续保持两工件的焊接位置适当时间,保证焊接后工件的变形量小于0.2mm;步骤四:检验满焊焊缝,对整个工件进行内部抽真空,进行氦质谱检漏,保证其漏率小于1.0e‑10mbarL/s,对有缺陷的位置,进行局部的补焊。

【技术特征摘要】
1.一种超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位的焊接方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:焊接前进行反应力变形固定并布设焊接点;具体操作如下:1.将两工件需要焊接的位置进行对准安装;2.采用工装夹具对薄壁工件进行反应力变形固定;3.在ΦA的焊缝圆周上,均匀分布B个圆形截面的焊点;步骤二:采用适合于溶池中不同壁厚工件融化的焊丝直径、焊接电流、焊接速度,将两工件连接处进行连续焊;步骤三:焊接完成之后,将工装夹具继续保持两工件的焊接位置适当时间,保证焊接后工件的变形量小于0.2mm;步骤四:检验满焊焊缝,对整个工件进行内部抽真空,进行氦质谱检漏,保证其漏率小于1.0e-10mbarL/s,对有缺陷的位置,进行局部的补焊。2.根据权利要求1所述一种超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位的焊接方法,其特征在于:所述步骤一的工装夹具为三爪式工装夹具、用于固定筒状工件,所述的三爪为分布在该工装夹具圆环上的三颗螺钉,将被夹持筒状工件靠近焊接的部位夹持在三颗螺钉中间,并且该筒状工件轴向与三颗螺钉组成的平面相垂直,通过调节三颗螺钉的长度进而起到固定筒状工件的作用。3.根据权利要求1所述一种超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位的焊接方法,其特征在于:所述步骤一的圆形截面的半径为R=3H;其中:A为等效焊缝圆周直径;B为点焊的个数;H为薄壁工件的厚度。4.根据权利要求1所述一种超导回旋加速器真空室不同壁厚焊接部位的焊接方法,其特征在于:所述所述步骤一的ΦA和点焊个数B的对应关系为:A=10~70,B=4;A=80~200,B=8;A...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱晓锋张素平潘高峰
申请(专利权)人:中国原子能科学研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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