[發明專利]高溫超導帶材焊接壓力控制、性能測試裝置

有效

• 申請號: 201810488327.6
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108762328B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 劉偉;李超;張文濤;李勇
• 申請（專利權）人: 西安聚能超導磁體科技有限公司
• 主分類號: G05D15/01
• 分類號: G05D15/01;G01R31/00;G01M13/00
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

高溫超導帶材焊接壓力控制、性能測試裝置，包括有一焊接壓力主支架，焊接壓力主支架的前側設有通槽，通槽內設有位置調節塊；位置調節塊下方設有樣品壓力施加塊；樣品壓力施加塊上設有超磁滯伸縮驅動器；通槽的下側框體中設有加熱器；調節螺栓中設有力傳感器；將高溫超導樣品表面涂抹焊錫膏材料，將兩個樣品涂抹好焊錫材料的面對接到一起，置于夾具中；調節調節螺栓，使位置調節塊帶動樣品壓力施加塊下移，設定驅動線圈中的勵磁電流，采用PID利用焊接壓力作為目標值，控制勵磁電源的電流強度，達到控制超磁致伸縮棒材的伸縮量，使焊接壓力的大小恒定；用加熱器對高溫超導樣品加熱焊接；具有結構簡單、經濟實用、集成度高、操作簡單的特點。

技術領域

本發明屬于高溫超導帶材的焊接技術領域，具體涉及高溫超導帶材焊接壓力控制、性能測試裝置。

背景技術

近幾十年來，高溫超導帶材的接頭問題一直是高溫超導研究及應用領域研究熱點及難點問題。實際應用中，由于高溫帶材受諸如晶界角、材料的各項異性等特殊的物理性質對其臨界電流的影響，導致其制備難度非常高，目前世界最好的制備工藝所能制備的YBCO涂層導體長度也僅僅只有千米量級，然而現實制備高溫超導磁體所需要的高溫超導帶材往往超導幾十千米，因此，在磁體制備中，高溫超導帶材與帶材之間的間接接頭問題是不可避免的。同時，研究發現接頭的電學、力學性能直接決定著整個磁體的安全穩定性和使用壽命。截止目前，基于國內外研究表明，高溫超導接頭的電學性能及機械性能與接頭的制作工藝緊密相關，同時結合理論分析，可以發現接頭處焊接層焊錫的厚度、分布的均勻性等因素都會影響接頭的電阻大小與力學性能。然而，由于國內高溫超導研究起步相對落后于國外，加之目前研究多處在理論階段，對實際應用尚處在初期，缺乏對高溫超導接頭制作工藝展開全面細致的研究測試。

根據已有的文獻調研可知，截止目前，國內外研究上還沒有對焊接壓力展開研究，然而通過理論分析及前期的研究可知，焊錫層的厚度對接頭的總電阻存在影響，因此從研究方面該裝置有提出的理論及實驗依據。高溫超導接頭的制作，對傳統的電烙鐵焊接方式提出了挑戰，高溫超導如YBCO涂層導體為陶瓷脆性材料，因此對研究壓力是有嚴格要求的，過大可能將其壓損，過小無法達到將焊錫層控制到想要的厚度。同時，針對目前國內已申請的發明專利，如劉會霞等人在2015年申請的《一種多滾輪式激光投射焊接加緊裝置》發明裝置。采用液壓控制系統，針對的是大型焊接件，無法精確的控制位移等參數，因此對于現實情況，也有必要提出一套更能滿足高溫超導接頭現實需求的焊接裝置。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明的目的是提供高溫超導帶材焊接壓力控制、性能測試裝置，既可以研究焊接壓力對高溫超導接頭電阻影響的研究。同時，還可以利用超磁滯伸縮材料的高頻相應快、機械轉化效率高的優越性能，研究測試高溫超導接頭在低溫環境下（77K或者4.2K），外加循環壓力對其壽命影響的問題；具有結構簡單、經濟實用、集成度高、操作簡單的特點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：高溫超導帶材焊接壓力控制、性能測試裝置，包括有一焊接壓力主支架，焊接壓力主支架的前側設有通槽，通槽內設有位置調節塊；位置調節塊下方設有樣品壓力施加塊；樣品壓力施加塊上設有超磁滯伸縮驅動器；通槽的下側框體中設有加熱器；調節螺栓中設有力傳感器。

所述的力傳感器直接嵌套在調節螺栓的下端，它的下表面與位置調節塊的上表面接觸。

所述的超磁滯伸縮驅動器整體嵌套于樣品壓力施加塊的內部，其上表面與位置調節塊接觸，當驅動器在外磁場驅動下動作時，直接將位移變化傳遞給位置調節塊, 位置調節塊再將位置的變化量傳遞給力傳感器，最終由力傳感器把位移信號轉化為力信號；超磁滯伸縮驅動器的數量有三個。

所述的加熱器嵌套在焊接壓力主支架的內部，通過通電加熱主支架，再通過熱傳導的方式加熱樣品；加熱器的數量有三個，保證加熱溫度更加均勻。

所述的樣品壓力施加塊下側放置高溫超導帶材樣品。

本發明的有益效果是：