專利名稱：超導帶材的焊接裝置及其焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超導電纜制造領域的超導帶材的焊接裝置及其使用該焊接裝置的超導帶材的焊接方法。
背景技術：
超導電纜用超導帶材纏繞制成，超導帶材是銀合金所包覆的陶瓷氧化物帶狀材料，其物理性質較脆，其外型尺寸的寬度為4.0～4.5毫米，厚度為0.22～0.23毫米，焊接時需將銀合金打磨干凈，再將其陶瓷芯焊結牢固。由于超導帶材的特殊結構和特殊性能，現(xiàn)有的焊接方法均為人工進行焊接，焊接速度慢，焊接質量得不到保證，影響了超導電纜生產(chǎn)的速度和質量，尤其是在批量生產(chǎn)超導電纜時，問題更顯突出。然而，至今為止，在現(xiàn)有公開的文獻資料中，尚未發(fā)現(xiàn)任何有關克服上述缺陷的相關超導帶材的焊接裝置及其焊接方法的現(xiàn)有技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足與缺陷，提出一種超導帶材的焊接裝置及其焊接方法，利用該機械化裝置對超導帶材的端部進行焊接，由于所設計的裝置較為巧妙，所使用的工藝較為嚴謹，在焊接時即避免損傷帶材又使帶材的端部能緊密而均勻地焊接，批量生產(chǎn)時可以使超導帶材的端部焊接速度加快，焊接質量大大提高，使每個超導帶材的端部焊接質量得到統(tǒng)一，從而保證超導電纜的質量。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種超導帶材的焊接裝置，其包括1)定位裝置，其進一步包括a.一基座，為一矩形截面的長條狀鋁質底板，在其上表面的長度方向的一側有一貫通凸臺，靠近上表面的中部、沿其長度方向有一圓柱狀長孔，在圓柱狀長孔橫截面的側上方、凸臺的上表面下有一與圓柱狀長孔平行的小長孔，在基座長度方向有凸臺的一側面均布有2～4個螺孔，在基座長度方向的另一側另外均布有2～4個小螺孔；b.一導軌座，為鋼質的，與所述的基座平行，在與所述的基座長度方向有凸臺的一側面的螺孔相應位置有相應的2～4個通孔，并通過螺栓與所述的基座的該一側面的螺孔螺合而達到縱向緊密連接，導軌座的上表面有一導槽，貫通導軌座的長度方向；c.一縱向定位滑塊，為一橫截面為“”形的鋼質滑塊，其豎塊下部有與所述的導槽相配合的導塊，在其橫臂上與所述的基座相應部位有一縱向貫通的螺孔；d.一縱向定位擋柱，包括一與所述的縱向定位滑塊上的螺孔相配合的螺桿，一螺桿頭，位于螺桿的上部，以及一位于螺桿底部的圓凸臺，圓凸臺的直徑略小于所述的超導帶材的寬度；e.一寬度方向定位塊，為一比所述的基座高度高的鋼質矩形截面長條塊，在靠近所述的基座上表面處有一沿長度方向的側凸緣，該側凸緣搭在所述的基座的上表面的邊部上，其高度即為比所述的基座高度高出的部分，在寬度方向定位塊的外側面均布有4～8個孔，其中一半為小螺孔，另一半為小通孔，而且小螺孔和小通孔相間布置，其中的小通孔分別與所述的基座長度方向的另一側均布的2～4個小螺孔相對應，并通過小螺栓連接，其中的小螺孔配合有螺釘，螺釘?shù)捻敳康謮涸谒龅幕L度方向的另一側面上；2)加壓裝置，其進一步包括a.一加壓滑塊，為一橫截面為“”形的鋼質滑塊，其豎塊下部有與所述的導軌座上表面的導槽相配合的加壓導塊，在其橫臂上與所述的基座相應部位有一縱向貫通的加壓螺孔；b.一加壓桿，包括一與所述的加壓螺孔相配合的加壓螺桿，在加壓螺桿上部為加壓螺桿頭，在加壓螺桿底部固定有一圓盤，圓盤的直徑大于超導帶材的寬度；c.一加壓塊，為一矩形鋼質長塊，其上面有與所述的加壓桿底部的圓盤松動配合的縱向貫通凹槽，凹槽頂部的寬度與所述的加壓螺桿相適應，比加壓螺桿外徑略大，其下面有縱向貫通的壓頭，壓頭表面光滑平整，無任何凸起和毛刺；3)加溫裝置，其進一步包括a.一加熱棒，插在所述的基座的圓柱狀長孔內；b.一溫度傳感器，置于所述的基座的小長孔內，靠近基座的上表面；c.溫控儀，與加熱棒和溫度傳感器相連接，通過讀取溫度傳感器的輸入電流/電壓，從而控制加熱棒的電壓，達到控制加熱棒的溫度。
作為一種較佳的實施方式，所述的導軌座上的導槽為燕尾槽，與其相配合的所述的縱向定位滑塊上的導塊和加壓滑塊上的加壓導塊為燕尾塊。
所述的縱向定位擋柱底部的圓凸臺的直徑為2～4毫米。
所述的加壓桿底部的圓盤直徑為10～12毫米。
所述的加壓塊下面的壓頭的寬度為2～4毫米。
所述的寬度方向定位塊比所述的基座上表面高出的高度，也即為所述的凸緣的高度為0.8～1.2毫米，凸緣的寬度為2～3毫米。
所述的導軌座上有長度方向的長度刻度。
所述的基座上的圓柱狀長孔的孔口有兩個擋片，在加熱棒插入該孔后用以擋住加熱棒。
為達上述目的，本發(fā)明還提供一種使用上述的超導帶材的焊接裝置的超導帶材的焊接方法，該方法包括步驟
1)打磨，對超導帶材的兩個焊接端頭用細砂紙進行打磨，然后進行掛錫；2)定位，利用超導帶材的焊接裝置的定位裝置，將超導帶材的兩個掛錫后的焊接端頭相對插入所述的定位裝置的基座上表面上，經(jīng)定位使兩個端頭縱向搭接，然后再在帶材的寬度方向定位對齊，完成定位；3)加壓，利用超導帶材的焊接裝置的加壓裝置，對超導帶材的已定位對齊的端頭搭接部位及其附近施加垂直方向的壓力，以使兩搭接端頭緊密靠合；4)加溫，通過超導帶材的焊接裝置的加溫裝置，對超導帶材的兩搭接端頭及其附近進行加溫，加溫的溫度范圍為140～220℃，保溫時間為4～8秒鐘，然后斷電自然冷卻；5)去除壓力，放松超導帶材的焊接裝置的加壓裝置，去除壓力，取出焊接好的超導帶材；6)完成超導帶材的焊接。
所述的超導帶材的端部搭接部位的長度為20～100毫米。
本發(fā)明的優(yōu)點在于利用本發(fā)明所提供的超導帶材的焊接裝置對超導帶材的端部進行焊接，由于所設計的裝置較為巧妙，所使用的方法較為嚴謹，在焊接時即避免損傷帶材又使帶材的端部能緊密而均勻地焊接，批量生產(chǎn)時可以使超導帶材的端部焊接速度加快，焊接質量大大提高，使每個超導帶材的端部焊接質量得到統(tǒng)一，從而保證超導電纜的質量。


圖1A為超導帶材的焊接裝置的正視圖；圖1B為超導帶材的焊接裝置的左側視圖；圖2A為定位裝置中縱向定位滑塊和縱向定位擋柱的正視圖；圖2B為定位裝置中縱向定位滑塊和縱向定位擋柱的左側視圖；
圖3A為定位裝置中寬度方向定位滑塊的正視圖；圖3B為圖3A定位裝置中寬度方向定位滑塊的a-a處和基座配合的左側視圖；圖3C為圖3A定位裝置中寬度方向定位滑塊的b-b處和基座配合的左側視圖；圖4A為加壓裝置的正視圖；圖4B為加壓裝置的左側視圖；圖5A為加壓塊與加壓桿配合的正視剖視圖；圖5B為加壓塊與加壓桿配合的左側剖視圖；圖6A為加溫裝置中加熱棒安裝的正視剖視圖；圖6B為加溫裝置中加熱棒和溫度傳感器安裝的左側示意圖；圖7為加溫裝置溫度控制流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。
本發(fā)明所提供的一種超導帶材的焊接裝置，其包括1)定位裝置1，如圖1A和圖1B所示，其進一步包括a.一基座11，為一矩形截面的長條狀鋁質底板，在其上表面的長度方向的一側有一貫通凸臺111，靠近上表面的中部、沿其長度方向有一圓柱狀長孔112，在圓柱狀長孔橫截面的側上方、凸臺的上表面下有一與圓柱狀長孔平行的小長孔113，在基座長度方向有凸臺的一側面均布有2～4個螺孔114，在基座長度方向的另一側另外均布有2～4個小螺孔115；b.一導軌座12，為鋼質的，與所述的基座11平行，在與所述的基座11長度方向有凸臺111的一側面的螺孔114相應位置有相應的2～4個通孔121，并通過螺栓122與所述的基座11的該一側面的螺孔114螺合而達到縱向緊密連接，導軌座12的上表面有一導槽123，貫通導軌座12的長度方向；c.一縱向定位滑塊13，如圖2A和圖2B所示，為一橫截面為“”形的鋼質滑塊，其豎塊下部有與所述的導槽123相配合的導塊131，在其橫臂上與所述的基座11相應部位有一縱向貫通的螺孔132；d.一縱向定位擋柱14，包括一與所述的縱向定位滑塊13上的螺孔132相配合的螺桿141，一螺桿頭142，位于螺桿141的上部，以及一位于螺桿141底部的圓凸臺143，圓凸臺143的直徑略小于所述的超導帶材4的寬度；e.一寬度方向定位塊15，如圖3A、3B、3C所示，為一比所述的基座11高度高的鋼質矩形截面長條塊，在靠近所述的基座11上表面處有一沿長度方向的側凸緣151，該側凸緣151搭在所述的基座11的上表面的邊部上，其高度即為比所述的基座11高度高出的部分，在寬度方向定位塊15的外側面均布有4～8個孔，其中一半為小螺孔152，另一半為小通孔153，而且小螺孔和小通孔相間布置，其中的小通孔153分別與所述的基座11長度方向的另一側均布的2～4個小螺孔115相對應，并通過小螺栓154連接，其中的小螺孔152配合有螺釘155，螺釘155的頂部抵壓在所述的基座11長度方向的另一側面上；4)加壓裝置2，如圖1A、圖4A和圖4B所示，其進一步包括a.一加壓滑塊21，為一橫截面為“”形的鋼質滑塊，其豎塊下部有與所述的導軌座12上表面的導槽123相配合的加壓導塊211，在其橫臂上與所述的基座11相應部位有一縱向貫通的加壓螺孔212；b.一加壓桿22，包括一與所述的加壓螺孔212相配合的加壓螺桿221，在加壓螺桿221上部為加壓螺桿頭222，請同時參考圖5A和5B，在加壓螺桿221底部固定有一圓盤223，圓盤223的直徑大于超導帶材的寬度；c.一加壓塊23，為一矩形鋼質長塊，其上面有與所述的加壓桿22底部的圓盤223松動配合的縱向貫通凹槽231，凹槽頂部2311的寬度與所述的加壓螺桿221相適應，比加壓螺桿221外徑略大，其下面有縱向貫通的壓頭232，壓頭232表面光滑平整，無任何凸起和毛刺；5)加溫裝置3，如圖6A和6B所示，其進一步包括a.一加熱棒31，插在所述的基座11的圓柱狀長孔112內；b.一溫度傳感器32，置于所述的基座11的小長孔113內，靠近基座11的上表面；c.溫控儀33，與加熱棒31和溫度傳感器32相連接，通過讀取溫度傳感器32的輸入電流/電壓，從而控制加熱棒31的電壓，達到控制加熱棒31的溫度。
具體加溫裝置的溫度控制流程如圖7所示。
作為一種較佳的實施方式，所述的導軌座12上的導槽123為燕尾槽，與其相配合的所述的縱向定位滑塊13上的導塊131和加壓滑塊21上的加壓導塊211為燕尾塊。
本實施例的縱向定位擋柱14底部的圓凸臺143的直徑為4毫米。
本實施例的加壓桿22底部的圓盤223的直徑為10～12毫米。加壓塊23下面的壓頭232的寬度為2～4毫米。
本實施例的寬度方向定位塊15比所述的基座11上表面高出的高度，也即為所述的凸緣151的高度為0.8～1.2毫米，凸緣151的寬度為2～3毫米。
所述的導軌座12上有長度方向的長度刻度，如圖1A和圖2A所示的0～100的刻度。
在所述的基座11上的圓柱狀長孔112的孔口有兩個擋片33，在加熱棒31插入該孔后用以擋住加熱棒31，防止其滑出。
為達上述目的，本發(fā)明還提供一種使用上述的超導帶材的焊接裝置的超導帶材的焊接方法，該方法包括步驟2)打磨，對超導帶材4的兩個焊接端頭用細砂紙進行打磨，然后進行掛錫；3)定位，利用超導帶材4的焊接裝置的定位裝置1，將超導帶材4的兩個掛錫后的焊接端頭相對插入所述的定位裝置1的基座11上表面上，經(jīng)定位使兩個端頭縱向搭接，然后再在帶材的寬度方向定位對齊，完成定位；4)加壓，利用超導帶材的焊接裝置的加壓裝置2，對超導帶材4的已定位對齊的端頭搭接部位及其附近施加垂直方向的壓力，以使兩搭接端頭緊密靠合；5)加溫，通過超導帶材的焊接裝置的加溫裝置3，對超導帶材4的兩搭接端頭及其附近進行加溫，加溫的溫度范圍為140～220℃，保溫時間為4～8秒鐘，然后斷電自然冷卻，對于加溫溫度一般需視超導帶材本身的性質在上述溫度范圍內的選擇，同時保溫時間需視加溫溫度的高低在上述時間范圍內選擇，溫度高時保溫時間可短些，溫度低時保溫時間可長些；6)去除壓力，放松超導帶材的焊接裝置的加壓裝置2，去除壓力，取出焊接好的超導帶材；7)完成超導帶材的焊接。
一般情況下，所述的超導帶材4的端部搭接部位的長度為20～100毫米，主要是為了保證焊接截面積，較佳為40～60毫米。
本發(fā)明的超導帶材的焊接裝置和焊接方法在使用時，根據(jù)所需要的焊接截面積，可以通過縱向定位滑塊13、縱向定位擋柱14，利用導軌座12上長度方向的長度刻度，準確調整長度方向定位，然后將縱向定位擋柱14的螺桿頭142擰動到底，于是保證了焊接帶材4的長度重疊位置。再利用寬度方向定位塊15及其上的2～4個小通孔153，并通過小螺栓154擰入基座11上的2～4個小螺孔115，在寬度方向將超導帶材擠住，同時通過小螺孔152配合螺釘155，將螺釘155的頂部抵壓在所述的基座11長度方向的另一側面上，此時保證了超導帶材4的焊接部位被適當?shù)胤€(wěn)穩(wěn)地定位在定位裝置1上，而且在焊接時可固定不動。然后利用加壓裝置2的加壓滑塊21在導軌座12上滑動，并對準焊接部位，通過加壓桿22，加壓塊23，將表面光滑平整、無任何凸起和毛刺壓頭232壓在重疊的超導帶材焊接部位及其附近，使兩搭接端頭緊密靠合。接著就可以利用加溫裝置3進行加溫焊接。焊接好并冷卻后，放松加壓裝置2，去除壓力，取出焊接好的超導帶材，完成超導帶材4的焊接。
權利要求
1.一種超導帶材的焊接裝置，其特征在于，包括1)定位裝置，其進一步包括a.一基座，為一矩形截面的長條狀鋁質底板，在其上表面的長度方向的一側有一貫通凸臺，靠近上表面的中部、沿其長度方向有一圓柱狀長孔，在圓柱狀長孔橫截面的側上方、凸臺的上表面下有一與圓柱狀長孔平行的小長孔，在基座長度方向有凸臺的一側面均布有2～4個螺孔，在基座長度方向的另一側另外均布有2～4個小螺孔；b.一導軌座，為鋼質的，與所述的基座平行，在與所述的基座長度方向有凸臺的一側面的螺孔相應位置有相應的2～4個通孔，并通過螺栓與所述的基座的該一側面的螺孔螺合而達到縱向緊密連接，導軌座的上表面有一導槽，貫通導軌座的長度方向；c.一縱向定位滑塊，為一橫截面為“”形的鋼質滑塊，其豎塊下部有與所述的導槽相配合的導塊，在其橫臂上與所述的基座相應部位有一縱向貫通的螺孔；d.一縱向定位擋柱，包括一與所述的縱向定位滑塊上的螺孔相配合的螺桿，一螺桿頭，位于螺桿的上部，以及一位于螺桿底部的圓凸臺，圓凸臺的直徑略小于所述的超導帶材的寬度；e.一寬度方向定位塊，為一比所述的基座高度高的鋼質矩形截面長條塊，在靠近所述的基座上表面處有一沿長度方向的側凸緣，該側凸緣搭在所述的基座的上表面的邊部上，其高度即為比所述的基座高度高出的部分，在寬度方向定位塊的外側面均布有4～8個孔，其中一半為小螺孔，另一半為小通孔，而且小螺孔和小通孔相間布置，其中的小通孔分別與所述的基座長度方向的另一側均布的2～4個小螺孔相對應，并通過小螺栓連接，其中的小螺孔配合有螺釘，螺釘?shù)捻敳康謮涸谒龅幕L度方向的另一側面上；2)加壓裝置，其進一步包括a.一加壓滑塊，為一橫截面為“”形的鋼質滑塊，其豎塊下部有與所述的導軌座上表面的導槽相配合的加壓導塊，在其橫臂上與所述的基座相應部位有一縱向貫通的加壓螺孔；b.一加壓桿，包括一與所述的加壓螺孔相配合的加壓螺桿，在加壓螺桿上部為加壓螺桿頭，在加壓螺桿底部固定有一圓盤，圓盤的直徑大于超導帶材的寬度；c.一加壓塊，為一矩形鋼質長塊，其上面有與所述的加壓桿底部的圓盤松動配合的縱向貫通凹槽，凹槽頂部的寬度與所述的加壓螺桿相適應，比加壓螺桿外徑略大，其下面有縱向貫通的壓頭，壓頭表面光滑平整，無任何凸起和毛刺；3)加溫裝置，其進一步包括a.一加熱棒，插在所述的基座的圓柱狀長孔內；b.一溫度傳感器，置于所述的基座的小長孔內，靠近基座的上表面；c.溫控儀，與加熱棒和溫度傳感器相連接，通過讀取溫度傳感器的輸入電流/電壓，從而控制加熱棒的電壓，達到控制加熱棒的溫度。
2.根據(jù)權利要求1所述的超導帶材的焊接裝置，其中，所述的導軌座上的導槽為燕尾槽，與其相配合的所述的縱向定位滑塊上的導塊和加壓滑塊上的加壓導塊為燕尾塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的超導帶材的焊接裝置，其中，所述的縱向定位擋柱底部的圓凸臺的直徑為2～4毫米。
4.根據(jù)權利要求1所述的超導帶材的焊接裝置，其中，所述的加壓桿底部的圓盤直徑為10～12毫米。
5.根據(jù)權利要求1所述的超導帶材的焊接裝置，其中，所述的加壓塊下面的壓頭的寬度為2～4毫米。
6.根據(jù)權利要求1所述的超導帶材的焊接裝置，其中，所述的寬度方向定位塊比所述的基座上表面高出的高度，也即為所述的凸緣的高度為0.8～1.2毫米，凸緣的寬度為2～3毫米。
7.根據(jù)權利要求1所述的超導帶材的焊接裝置，其中，所述的導軌座上有長度方向的長度刻度。
8.根據(jù)權利要求1所述的超導帶材的焊接裝置，其中，所述的基座上的圓柱狀長孔的孔口有兩個擋片，在加熱棒插入該孔后用以擋住加熱棒。
9.一種使用權利要求1所述的超導帶材的焊接裝置的超導帶材的焊接方法，其特征在于，包括步驟1)打磨，對超導帶材的兩個焊接端頭用細砂紙進行打磨，然后進行掛錫；2)定位，利用超導帶材的焊接裝置的定位裝置，將超導帶材的兩個掛錫后的焊接端頭相對插入所述的定位裝置的基座上表面上，經(jīng)定位使兩個端頭縱向搭接，然后再在帶材的寬度方向定位對齊，完成定位；3)加壓，利用超導帶材的焊接裝置的加壓裝置，對超導帶材的已定位對齊的端頭搭接部位及其附近施加垂直方向的壓力，以使兩搭接端頭緊密靠合；4)加溫，通過超導帶材的焊接裝置的加溫裝置，對超導帶材的兩搭接端頭及其附近進行加溫，加溫的溫度范圍為140～220℃，保溫時間為4～8秒鐘，然后斷電自然冷卻；5)去除壓力，放松超導帶材的焊接裝置的加壓裝置，去除壓力，取出焊接好的超導帶材；6)完成超導帶材的焊接。
10.根據(jù)權利要求8所述的超導帶材的焊接方法，其中，所述的超導帶材的端部搭接部位的長度為20～100毫米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超導帶材的焊接裝置，其包括定位裝置，對超導帶材的兩個焊接端部進行縱向和寬度方向的定位；加壓裝置，將超導帶材的兩個焊接端部緊密壓靠；加溫裝置，對超導帶材的兩個焊接端部進行加溫和焊接。本發(fā)明還提供一種使用上述超導帶材的焊接裝置的超導帶材的焊接方法。通過以上的裝置和方法，在焊接時既可避免損傷帶材又可使帶材的端部能緊密而均勻地焊接，批量生產(chǎn)時可以使超導帶材的端部焊接速度加快，焊接質量大大提高，使每個超導帶材的端部焊接質量得到統(tǒng)一，從而保證超導電纜的質量。
文檔編號B23K31/02GK1608793SQ200310101459
公開日2005年4月27日 申請日期2003年10月20日 優(yōu)先權日2003年10月20日
發(fā)明者袁鋒, 侯波 申請人:北京云電英納超導電纜有限公司