35kV超导限流器直流励磁绕组的钎焊工艺

WeldingTechnolo胛V01．36No．3Jun．2007 ·焊接质量控制与管理· 69 文章编号：1002一025X{2007)03—0069_03 35kV超导限流器直流励磁绕组的钎焊工艺 高永全1，张敬因2，田 波2，龚伟志2 (1．天津市机电工业控股集团公司，天津300100；2．北京云电英纳超导电缆有限公司，北京100176) 摘要：介绍了用于35kV饱和铁芯型超导故障限流器中直流励磁绕组的钎焊工艺。在该工艺中采用了一种结构简单的钎焊接头以满足实 际要求，同时便于测量钎焊接头电阻。文中 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了采用该工艺的蓝要性，介绍了钎焊接头的结构形式、钎料的选择以及高低温两步焊 接的工艺流程，并计算了接头处的电阻和由此产生的功耗。 关键词：Bi2223，Ag超导带材；超导双饼；钎焊工艺 中图分类号：TG454 文献标识码：B 直流励磁绕组是35kV饱和铁芯型超导故障限流器中重要 的组成部分⋯．它由数十个Bi系列超导带材制成的超导双饼组 成，每个双饼都需与其他双饼或直流母线相连。钎焊是Bi系列 超导带材常见的连接方式12]。主要钎焊工艺步骤是先用腐蚀剂 将2根带材连接部位的银包套腐蚀掉，再将露出芯材的2根带材 连接部位搭接，对搭接部位施加非轴向压力．随后进行长时间 高温退火，以便使接头部位Bi2223晶粒结晶及加工中诱发的裂 纹焊合。文献[3】中介绍了另一种连接方法，即对带材连接部 位进行必要的处理后，直接用钎料将带材焊合．工艺过程比钎 焊简便，在适当的工艺下，也可以保证较高的钎焊质量和非常 小的接头电阻。上述两种方法都是将双饼末端指节钎焊，但对 于35kV饱和铁芯型超导故障限流器的直流励磁绕组并不合适。 首先，超导双饼边缘 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 有挡板。它阻隔了需要连接的超导带 材末端；二是需要焊合在一起的双饼数量较多，如果直接焊接 在一起．就很难保证每个焊点的焊接质量。因此．在焊接超导 带材时，根据实际需要设计了一种简易实用的接头，采用两步 焊接的工艺流程解决了上述问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 1直流励磁绕组焊接方式 35kV饱和铁芯型超导故障限流器的直流励磁绕组，是由 数十个Bi系列的超导带材制成的超导双饼堆叠而成，而超导双 饼均由超导带材缠绕在环氧玻璃板骨架上制成，每个双饼的 内、外径分别为1240mm，1320mm．单饼高度18mm。超 导双饼的结构示意图如图1所示。 为了保证一定的力学性能和绝缘性能．在超导骨架上设计 了隔板和挡板，将超导带材缠绕在这些挡板和隔板之间的槽 中。如果采用钎焊连接2个超导双饼，要么破坏骨架的挡板， 收稿日期：2007一04一16 要么让带材直接跨越挡板连接。前一种方法势必降低骨架的力 学性能和绝缘性能：后一种方法会使带材在跨越挡板的地方发 生弯折，其弯曲程度很可能使得该处的Bi2223／Ag超导带材失 效。采用直接搭焊时也存在同样的问题。 图1超导双饼结构示意圈 在焊接过程中可能会产生虚焊等缺陷．也可能会使超导带 材的临界电流减小，因此必须检验焊缝。如果采用直接焊接， 就必须对由多个双饼组成的构件进行测试。显然不利于测试每 个接头的质量。 综上，引入了一个接头和飞线绕过挡板以连接超导双饼． 即先将接头焊在带材末端，再将飞线焊在接头上。其中后一步 属于常规焊接，难度不大，而前一步是整个焊接工艺的关键。 由于在飞线焊接完成前各个双饼相互没有影响，因此，可方便 地对焊点质量进行检测．以保证焊接质量。 2接头的选择 在试制过程中，设计了两种接头。一种接头是铜或银质铸 件，有两个主要部分：一部分是细长金属片，可焊在超导带材 末端；另一部分是个圆筒，可以将飞线穿入其中，然后用钎料 封死，由于该焊头形状不规则，加工有一定的难度。另一种接 头是用2片银箔制件分别包裹一个超导带材末端后。跨过挡板 万方数据 70·焊接质量控制与管理· 焊接技术 第36卷第3期2007年6月 焊在一起即可，如图2所示。显然，后一种接头的结构比前一 种的简单。因此决定选用该接头。 超导 架 图2银箔绕过挡板连接双饼示意图 焊接接头用2片厚0．25mm的银箔折制成形，分为包片和插 片，其尺寸如图3所示。 5 l 5 20 10 (8)包片 导 'n 5 l 5 (b)插片 图3银箔接头的下料尺寸及折后形状 3钎料的选择 根据设计的接头结构。在钎焊过程中需分两步进行：首先 将2片银箔分别包裹住2根超导带材的末端，并将其焊成1个整 体：然后再将折好的2片银箔接头焊在一起。由于银的热导率 高，银箔本身的体积又很小。因此在第二步焊接时可能会使第一 步焊好的焊点脱焊。为解决这个问题，采用了高低温钎焊工艺。 即第一步采用熔点较高的钎料进行钎焊，第二步采用熔点较低的 钎料进行钎焊。同时，由于钎焊时的高温可能减小超导带材的临 界电流，因此在第一步钎焊时需要采用熔点低于350℃的低温钎 料翻。即选用了Sn63Pb37钎料．熔点为183cC。在第二步钎焊时， 选用了长城达博公司配制的锡铅钎料，熔点为130℃。 4钎焊工艺 (1)第一步钎焊：用酸溶液清理超导带材和银箔，将银箔 包裹住超导带材末端．再用特制的加热钳夹持加热至钎料熔 化，然后自然冷却至室温，即可使银箔和带材钎焊牢固。 (2)低温检测：采用四线法在液氮中测量第1次钎焊的接 头电阻。该方法测量准确，并可检测出虚焊等缺陷。 (3)第二步钎焊：将检测合格的双饼按设计顺序叠放在一 起．采用熔点较低的钎料钎焊相应组装好的包片和插片。为保 证第1步钎焊的焊点不被熔化，可将待焊的双饼置于水中。焊 合后。使用特制的工具夹持接头，自然冷却至室温。钎焊后的 接头形状如图4所示。 图4银箔接头形状 5接头电阻 接头处的电阻由3部分组成，分别为银箔与超导带材之间 的接头电阻R，(图4中l处的电阻)、两片银箔之间的接头电阻 尺：(图4中2处的电阻)以及银箔自身的电阻R3(图4中3处的电 阻)。 R·弧鲁巾} (1) 式中，Js。为钎焊接触面面积；如为钎料层厚度；6为接触层的 等效厚度；p。为钎料的电阻率；p是接触层的等效电阻率。根 据测试结果，R，一10。Q。类似有： 脚sn鲁巾妻， (2) 式中，S：为钎焊接触面面积。经计算，只2—10。Q。 风砜赞一， (3’ 式中，S：为银箔截面积，为10mm2；k为银箔接头的等效长 度，取k=20mm，p^g是银的电阻率。经计算，飓一3×10’6Q， 远大于尺。和R：，因此在保证钎焊质量的前提下，接头处的电阻 主要决定于银接头的尺寸。 根据直流绕组设计，这种接头共有39个，正常工作时，通 过每个接头的电流为60A，总功耗为： ．P兰39×，氇=39×602×3×10_6≈0．42J矿，(4) 该功率远小于制冷系统制冷能力的设计值。 6结论 针对超导双饼的钎焊要求，设计了一种钎焊接头，采用r 两步钎焊的工艺，满足了35kV饱和铁芯型超导故障限流器直 流励磁绕组的钎焊要求，便于双饼的低温测试。接头处的电阻 万方数据 坠!!i2竖!宝￡!竺12臣∑21：i垒型!：i＆呈：兰塑Z ：生三查垄： ：! 文章缩号：1002—025X(2007)03—00r7l一02 新型C02气体保护焊在新港船厂船舶建造中的应用 纪执中 (天津新港船厂焊接试验室，天津300456) 关键词：船舶管系；打底蛘；表面张力过渡焊；焊接效率；焊接质量；经济效益 中圉分类号：7I、弘44．73 文献标识码：B 近两年来本厂建造了大量的出口船舶．生产任务十分艰 巨。随着船舶建造速度和质量的提高，船舶管系的加工量也随 之大幅增加，原先的管子焊接工艺不仅效率低，而且存在许多 难以解决的问题： (1)用焊条电弧焊打底，管子装配要求严格，对焊工操作 技术水平要求也高，而且焊缝内部药皮无法清理干净，焊接质 量很难保证。 (2)用药芯焊丝气体保护焊打底，虽然焊接效率提高了， 但是根部飞溅很大，无法清理，并且管子背面焊缝成形不能满 足要求，导致拍片的合格率很低。 (3)用氩弧焊打底，虽然根部无渣，焊缝成形好，并且焊 缝内部质量好，但焊接速度慢，效率低，无法适应大生产的需 要。 为此，本厂一直寻求一种焊缝成形好、质量稳定、焊接效 率高、成本低的焊接工艺。经林肯公司介绍，通过本试验室对 新型的C0：气保焊焊接方法进行了试验，取得了满意的效果， 并在本厂管加工车间得到了推广应用。 l 新型Co：气保焊原理及焊接特点 新型C0：气保焊又称表面张力过渡焊(SumceTension TraJls伯卜S’rr)，它是一种全新的焊接方法，不同于常规的焊接 电源．可以理解为导致一个熔滴完成过渡全过程的主要作用力 为表面张力。 表面张力过渡焊可精确控制焊接中每一个过程的焊接电流 及送丝速度，可保证焊接过程中电弧稳定、熔滴过渡平稳、控 制焊缝成形及焊接热输入。 收稿日期：2006—11—27 另外，该焊接方法与传统的C0：气体保护焊还有一个区别 是焊接电流控制独立于送丝速度控制，使用的焊接电源通过不 同时期分别提供脉冲峰值电流和基值电流。控制熔池的总热输 入量，控制熔深，以控制焊缝的背面成形，减小飞溅和焊接烟 尘。 2表面张力过渡焊焊接工艺评定 (1)焊接设备 焊接设备选用林肯公司最新生产的INVERTECS7rr—II电源 和外10送丝机构。 (2)焊接材料 焊接时焊丝选用锦泰公司生产的JM一56镀铜实心焊丝，直 径1．2舢，符合AWSA5．18E70S—G 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，焊丝熔敷金属化学 成分及力学性能见表l。 表1焊丝熔敷金属化学成分及力学性能 化学成分(质量分数) (％) C Si Mn P S Cu Ti 0．07 O．82 1．43 0．008 0．005 O．09 0．13 力学性能 口埘Pa 以舢Pa 研％) 冲击吸收功，J(一20℃) 565 468 28 75 (3)焊接试管 焊接时采用碳钢钢管，牌号为GL410II，符合Rule8for MaterialsofGL，试管直径168mm，壁厚为8mm，母材的化学 成分及力学性能见表2。 表2 GL410Ⅱ化学成分及力学性能 化学成分(质量分数) (％) C Si Mn P S Cu Ni ￡r O．19 0．21 0．51 0．015 O．018 O．18 O．05 O．09 力学性能 盯棚Pa l矿／MPa 一 烈％) 507 36l 28 约为3×10西n，总功耗为0．42W，远小于制冷系统制冷能力的 设计值，满足设计要求。 参考文献： [1】 云电英钠超导电缆有限公司．35kV饱和铁芯型超导故障限流器设 计书[z】． 【21黄晖，王秋良．Bi2223，Ag高温超导带材连接技术的研究【J】．，低 温物理学报，2005，25(增刊)：200—202． 【3】 张京业，陈敬林。许爱霞，等．Bi2223／Ag带}rrs双饼线圈中的接 头焊接【J】．低温与超导，2004，32(1)：36—38． 万方数据 35kV超导限流器直流励磁绕组的钎焊工艺 作者： 高永全， 张敬因， 田波， 龚伟志 作者单位： 高永全(天津市机电工业控股集团公司,天津,300100)， 张敬因,田波,龚伟志(北京云电英纳 超导电缆有限公司,北京,100176) 刊名： 焊接技术 英文刊名： WELDING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2007,36(3) 参考文献(3条) 1.张京业;陈敬林;许爱霞 Bi2223/Ag带HTS双饼线圈中的接头焊接[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-低温与超导 2004(01) 2.黄晖;王秋良 Bi2223/Ag高温超导带材连接技术的研究[期刊论文]-低温物理学报 2005(zk) 3.云电英钠超导电缆有限公司 35 kV饱和铁芯型超导故障限流器设计书 本文读者也读过(9条) 1. 王晓军.WANG Xiaojun 聚晶金刚石车刀钎焊工艺应用研究[期刊论文]-制造技术与机床2005(8) 2. 孙燏伟.胡晓明.龚伟志.王建中.田波.信赢 饱和铁心型超导限流器的直流励磁系统[会议论文]-2009 3. 张毓新.李少青.芦凤桂.姚舜.ZHANG Yu-xin.LI Shao-qing.LU Feng-gui.Yao Shun 毛细管板接头真空电子束钎 焊工艺[期刊论文]-机械工程材料2005,29(7) 4. 高永全.洪辉.田波.龚伟志.GAO Yong-quan.HONG Hui.TIAN Bo.GONG Wei-zhi 35kV超导限流器中超导绕组骨架 的设计[期刊论文]-机械设计2007,24(9) 5. 林良真.肖立业 超导限流器的工作原理、发展状况及研究建议[会议论文]-1999 6. 肖鑫.程方杰.张建优.靳文姗 定子线圈电阻钎焊专用电极设计及钎焊工艺[期刊论文]-焊接技术2011,40(4) 7. 刘文明.龙伟民.钟素娟 不锈钢眼镜架的钎焊工艺[期刊论文]-焊接技术2004,33(3) 8. 邹立峰.周海.熊志全.司大军.龚伟志.信赢.ZHOU Lifeng.ZHOU Hai.XIONG Zhiquan.SI Dajun.GONG Weizhi. 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