高温超导电流引线电子束焊接夹具及工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高温超导电流引线电子束焊接夹具及工艺，夹具包括夹具导轨支架，夹具导轨支架沿长度方向的一端设有支撑架，另一端设有滑动架，滑动架靠近夹具导轨支架端部一侧的顶面上竖直设有卡盘机构，另一侧的顶面上竖直设有可调式支撑柱，支撑架顶面上竖直设有至少两组可调式支撑柱，夹具导轨支架外竖直设有至少一组的可调式支撑柱，位于支撑架顶面的可调式支撑柱之间还装配有直线度测量机构；工艺包括先焊接换热器及分流器组件，再焊接室温铜头与换热器等步骤。本发明专利技术方便对高温超导电流引线进行电子束焊接，同时也具有便于操作调整、工作强度低的优势，满足了高温超导电流引线的焊接要求。

【技术实现步骤摘要】
高温超导电流引线电子束焊接夹具及工艺
本专利技术涉及高温超导
，具体涉及一种高温超导电流引线电子束焊接夹具及工艺。
技术介绍
热核聚变将为人类提供取之不尽的清洁能源，国际热核聚变试验堆（ITER）计划将在未来十年内建成。高温超导电流引线为试验堆中的巨型低温超导磁体供电，同时连接室温(300K)与低温（4.5K）。高温超导电流引线是一个涉及超导、低温、真空、测控、电源、机械工艺等多学科的复杂系统项目，需要满足深低温、高真空、高电压绝缘、低热负荷、低超导接头电阻等各方面工作要求，而且其具有设计计算挑战大，制造工艺复杂，质量等级要求高的特点。高温超导电流引线在制造时，需要对室温段、热换器段与分流器段进行焊接，在焊接时不仅要考虑到上段所述的引线工作要求，而且还需考虑到引线的长度、重量（总长约3300mm，室温端重约300Kg、换热器段重约200Kg、分流器段重约100Kg）等现实问题。所以在高温超导电流引线的焊接过程中，不仅对焊接工艺，而且对焊接时各部件的装配、固定方法均具有严苛的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够实现高温超导电流引线中室温段、热换器段与分流器段高质量焊接的焊接夹具及工艺。一种高温超导电流引线电子束焊接夹具，包括夹具导轨支架，夹具导轨支架沿长度方向的一端设有支撑架，另一端设有滑动架，滑动架底面具有沿夹具导轨支架长度方向滑动的自由度，滑动架靠近夹具导轨支架端部一侧的顶面上竖直设有卡盘机构，另一侧的顶面上竖直设有可调式支撑柱，支撑架顶面上竖直设有至少两组可调式支撑柱，夹具导轨支架外竖直设有至少一组的可调式支撑柱，上述可调式支撑柱相互平行，且均具有沿底部安装面左右移动的自由度以及上下伸缩的自由度，其中位于支撑架顶面的可调式支撑柱之间还装配有直线度测量机构。作为对上述技术方案的进一步描述：所述所述可调式支撑柱包括底座及伸缩杆，伸缩杆的顶部设有滚轮。作为对上述技术方案的进一步描述：所述所述卡盘机构为可旋转的四爪卡盘机构。作为对上述技术方案的进一步描述：所述直线度测量机构为二维轨道百分表。一种高温超导电流引线电子束焊接工艺，使用上述高温超导电流引线电子束焊接夹具对高温超导电流引线进行焊接，所述焊接工艺包括以下步骤：（1）、将本夹具放入电子束焊机真空室中，夹具导轨支架适配安装在电子束焊机真空室中的导轨上；（2）、将套筒安装到换热器及分流器组件上；（3）、将换热器一端固定于卡盘机构，另一端支撑在滑动架的可调式支撑柱上，移动滑动架使换热器到达与分流器组件的待焊接处；（4）、将分流器组件支撑在支撑架顶面的可调式支撑柱上；（5）、利用直线度测量机构测量换热器及分流器组件之间的直线度，并配合各个可调式支撑柱进行换热器及分流器组件之间直线度的调整；（6）、直线度达到规定值后，关闭电子束焊机真空室，抽真空；（7）、真空度达到规定值后，利用电子束焊机中电子枪对换热器与分流器组件进行焊接；（8）、焊接完成后，打开电子束焊机真空室放气阀门，破真空；（9）、真空室内外气压平衡时，打开真空室，将换热器的端部从卡盘机构中取出，并将焊接后的换热器与分流器组件向另一端移动，通过调整支撑架上各个可调式支撑柱的水平位移，使其继续支撑在换热器与分流器组件的下方，分流器组件的尾部通过设置在夹具导轨支架外的可调式支撑柱配合完成支撑；（10）、将室温铜头的一端固定在卡盘机构上，另一端通过滑动架上的可调式支撑柱进行支撑，移动滑动架使室温铜头到达与换热器的待焊接处；（11）、利用直线度测量机构测量室温铜头及换热器之间的直线度，并配合各个可调式支撑柱进行室温铜头及换热器之间直线度的调整；（12）、直线度达到规定值后，关闭电子束焊机真空室，抽真空；（13）、真空度达到规定值后，利用电子束焊机中电子枪对换室温铜头及换热器进行焊接；（14）、焊接完成后，打开电子束焊机真空室放气阀门，破真空；（15）、真空室内外气压平衡时，打开真空室；（16）、取出高温超导电流引线组件。本专利技术通过卡盘机构、可调式支撑柱等的组合使用，与现有技术相比，使高温超导电流引线焊接工艺得到了优化，方便对高温超导电流引线进行电子束焊接（电子束焊具有电子束功率密度大、加热集中、热效率高，焊接成型速度快的优势，特别适合难熔金属及热敏感性强的金属材料的焊接），本专利技术同时也具有便于操作调整、工作强度低的优势，满足了高温超导电流引线的焊接要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构示意图（焊接换热器及分流器组件时）；图2为本专利技术的结构示意图（焊接室温铜头及换热器时）。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。参见图1及图2，本专利技术提供的一种高温超导电流引线电子束焊接夹具，包括夹具导轨支架1，夹具导轨支架1沿长度方向的一端设有支撑架2，另一端设有滑动架3，滑动架3底面具有沿夹具导轨支架1长度方向滑动的自由度，滑动架3靠近夹具导轨支架1端部一侧的顶面上竖直设有卡盘机构4，另一侧的顶面上竖直设有可调式支撑柱5，支撑架2顶面上竖直设有至少两组可调式支撑柱5，夹具导轨支架1外竖直设有至少一组的可调式支撑柱5，上述可调式支撑柱5相互平行，且均具有沿底部安装面左右移动的自由度以及上下伸缩的自由度，其中位于支撑架2顶面的可调式支撑柱5之间还装配有直线度测量机构6。一种高温超导电流引线电子束焊接工艺，使用上述高温超导电流引线电子束焊接夹具对高温超导电流引线进行焊接，所述焊接工艺包括以下步骤：如图1所示：（1）、将本夹具放入电子束焊机真空室中，夹具导轨支架1适配安装在电子束焊机真空室中的导轨上；（2）、将套筒7安装到换热器8及分流器组件9上（套筒7通常为铝合金半HALF结构部件装夹套筒）；（3）、将换热器8一端固定于卡盘机构4，另一端支撑在滑动架3的可调式支撑柱5上，移动滑动架3使换热器8到达与分流器组件9的待焊接处；（4）、将分流器组件9支撑在支撑架2顶面的可调式支撑柱5上；（5）、利用直线度测量机构6测量换热器8及分流器组件9之间的直线度，并配合各个可调式支撑柱5进行换热器8及分流器组件9之间直线度的调整；（6）、直线度达到规定值后，关闭电子束焊机真空室，抽真空；（7）、真空度达到规定值后，利用电子束焊机中电子枪对换热器8与分流器组件9进行焊接；（8）、焊接完成后，打开电子束焊机真空室放气阀门，破真空；如图2所示：（9）、真空室内外气压平衡时，打开真空室，将换热器8的端部从卡盘机构4中取出，并将焊接后的换热器8与分流器组件9向另一端移动，通过调整支撑架2上各个可调式支撑柱5的水平位移，使其继续支撑在换热器8与分流器组件9的下方，分流器组件9的尾部通过设置在夹具导轨支架1外的可调式支撑柱5配合完成支撑；（10）、将室温铜头10的一端固定在卡盘机构4上，另一端通过滑动架3上的可调式支撑柱5进行支撑，移动滑动架3使室温铜头10到达与换热器8的待本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温超导电流引线电子束焊接夹具，其特征在于：包括夹具导轨支架，夹具导轨支架沿长度方向的一端设有支撑架，另一端设有滑动架，滑动架底面具有沿夹具导轨支架长度方向滑动的自由度，滑动架靠近夹具导轨支架端部一侧的顶面上竖直设有卡盘机构，另一侧的顶面上竖直设有可调式支撑柱，支撑架顶面上竖直设有至少两组可调式支撑柱，夹具导轨支架外竖直设有至少一组的可调式支撑柱，上述可调式支撑柱相互平行，且均具有沿底部安装面左右移动的自由度以及上下伸缩的自由度，其中位于支撑架顶面的可调式支撑柱之间还装配有直线度测量机构。

【技术特征摘要】
1.一种高温超导电流引线电子束焊接夹具，其特征在于：包括夹具导轨支架，夹具导轨支架沿长度方向的一端设有支撑架，另一端设有滑动架，滑动架底面具有沿夹具导轨支架长度方向滑动的自由度，滑动架靠近夹具导轨支架端部一侧的顶面上竖直设有卡盘机构，另一侧的顶面上竖直设有可调式支撑柱，支撑架顶面上竖直设有至少两组可调式支撑柱，夹具导轨支架外竖直设有至少一组的可调式支撑柱，上述可调式支撑柱相互平行，且均具有沿底部安装面左右移动的自由度以及上下伸缩的自由度，其中位于支撑架顶面的可调式支撑柱之间还装配有直线度测量机构。2.根据权利要求1所述的高温超导电流引线电子束焊接夹具，其特征在于：所述所述可调式支撑柱包括底座及伸缩杆，伸缩杆的顶部设有滚轮。3.根据权利要求1或2所述的高温超导电流引线电子束焊接夹具，其特征在于：所述卡盘机构为可旋转的四爪卡盘机构。4.根据权利要求1或2所述的高温超导电流引线电子束焊接夹具，其特征在于：所述直线度测量机构为二维轨道百分表。5.一种高温超导电流引线电子束焊接工艺，使用如权利要求1-4中任意一项所述高温超导电流引线电子束焊接夹具对高温超导电流引线进行焊接，其特征在于：所述焊接工艺包括以下步骤：（1）、将本夹具放入电子束焊机真空室中，夹具导轨支架适配安装在电子束焊机真空室中的导轨上；（2）、将套筒安装到换热器及分流器组件上；（3）、将换热器一端固定于卡盘机构，另一端支撑在滑动架的可调式支撑柱上，移...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐朝胜，彭黎明，史磊，马兆龙，沈旭，陈建林，
申请(专利权)人：合肥聚能电物理高技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34