[發明專利]一種用于大型超導磁體線圈氦管的自動TIG焊接方法

有效

• 申請號: 201910811796.1
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110695497B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 宋云濤;杜雙松;信紀軍;吳維越;沈光;文偉;陸坤;衛靖
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K37/04;B23K101/06
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種用于大型超導磁體線圈氦管的自動TIG焊接方法，采用多層多道焊的方法，在大型超導線圈上開跑道型氦孔，在氦嘴上通過精密加工適合自動TIG焊接的坡口結構，采用自動的TIG焊接機頭，焊接時采用水冷工裝冷卻焊縫周圍，防止熱量大范圍擴散，并將氦嘴焊接到大型超導線圈上，具體工藝步驟如下：（1、）安裝氦管并定位，（2、）點焊，（3、）自動焊準備，（4）、打底焊，（5）、填充。本發明具有氦管焊接變形小，焊接時，超導纜位置焊接溫度低，焊縫背面成形質量好，焊縫圓滑過渡應力集中系數小，焊縫外形美觀，焊接質量穩定可靠，并能很好地滿足核聚變裝置對磁導率的嚴格要求。

技術領域：

本發明涉及核聚變大型超導磁體制造領域，主要涉及一種用于大型超導磁體線圈氦管的自動TIG焊接方法。

背景技術：

超導磁體是核聚變裝置的關鍵部件。國內首次制造的該大型超導磁體采用無磁的超低碳奧氏體不銹鋼材料；氦管焊接時，屬于在線作業，焊縫屬于T型焊縫，且屬于薄壁氦嘴管接到厚壁超導磁體的不等厚焊接；焊接時，要求采用全焊透焊接工藝；焊接時，要求控制超導纜的焊接溫度，要求溫度不高于250℃，以保證超導纜的導電性能；要嚴格控制焊縫區磁導率，關鍵是控制焊縫區鐵素體的含量。一般都采用手工TIG焊接方法進行焊接，焊接時，超導纜位置溫度容易超標，焊縫背面成形易出現大的內凹缺陷，焊縫表面質量不美觀，且應力集中系數大，焊縫質量受人的因素影響很大，心里波動，身體狀態等均會影響到焊縫焊接質量。

發明內容：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種用于大型超導磁體線圈氦管的自動TIG焊接方法，以解決現有技術在氦管焊接方面存在的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種用于大型超導磁體線圈氦管的自動TIG焊接方法,其特征在于：采用多層多道焊的方法，在大型超導線圈上開跑道型氦孔，在氦管上通過精密加工適合自動TIG焊接的坡口結構，采用自動的TIG焊接機頭，焊接時采用水冷工裝冷卻焊縫周圍，防止熱量大范圍擴散，并將氦管焊接到大型超導線圈上；具體工藝步驟如下：

(1、)氦管安裝及點焊

采用專用定位工裝將氦管安裝到超導線圈上，安裝精度控制在0.3mm以內，然后采用普通TIG焊機進行自熔點焊，點焊分為圓周方向上間隔式的多點式點焊方式，首先，點焊一點，然后檢查氦管安裝精度，檢查完成后，如果滿足精度要求，繼續點焊下一個，否則取下氦管重新定位安裝，直至所有的點點焊；

(2、)自動焊準備

安裝TIG自動焊接機頭，工件與鎢極角度為43°～45°，鎢極伸出鎢極夾的長度為24～27mm；氦管左右布置水冷塊，安裝水冷塊，水冷塊距離左右氦管距離為30mm左右；

(3)、打底焊

打底焊接采用順時針焊接的方式，焊縫分為多道順序連接式結構，且分多次間隔式依次焊接，每相鄰的焊接之間停留3-5min進行冷卻,其冷卻采用自然冷卻方式即可，當焊縫區溫度降低至50℃以下，才能再次焊接緊鄰的一道焊縫，重復上述冷卻步驟，直至整個焊接部分完成焊接為止；

(4)、填充焊

填充焊采用逆時針焊接的方式，焊縫也分為多道順序連接式結構，且分多次間隔式依次焊接，每相鄰的焊接之間停留3-5min進行冷卻,其冷卻采用自然冷卻方式即可，當焊縫區溫度降低至50℃以下，才能再次焊接緊鄰的一道焊縫，重復上述冷卻步驟，直至整個焊接部分完成焊接為止。

所述的采用專用定位工裝將氦嘴安裝到超導線圈上，焊接時，需進行背面氬氣氣體保護，背面保護氣體流量為4～6L/min。