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CN102142301B - 一种300～1000芯复合超导坯料组装方法 - Google Patents

一种300～1000芯复合超导坯料组装方法 Download PDF

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朱思华
刘维涛
严凌霄
李建峰
王天成
刘向宏
冯勇
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Western Superconducting Technologies Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种300到1000芯复合超导坯料组装方法，其特征在于：采用沿组装外圈分区固定芯棒与圆插棒的方法，使外圈芯棒和圆插棒位置固定，同时解决了圆插棒易跑位的问题。另外组装结束后无需再补插棒，省时高效；优点：组装过程中无需使用特制工装，节省线材加工成本。芯数不同时，只需简单改动小分区设计即可，灵活性强，适用于量小的合同生产。

Description

一种300～1000芯复合超导坯料组装方法
技术领域
本发明涉及一种300到1000芯复合超导坯料组装方法，属于超导材料加工技术领域，涉及一种复合超导线材最终坯料组装的方法。
背景技术
随着超导材料在核磁共振成像仪(MRI)、核磁共振谱仪(NMR)、大型粒子加速器及超导储能系统(SMES)，磁约束核聚变装置(Tokamak)等多个领域的普遍应用，世界上对超导线材的需求日益增大，国内生产实用超导线材公司应运而生。实用超导线材设计普遍采用将超导材料细丝化并嵌入导电和导热良好的材料(如铜、铝等)中的思路。超导芯数从十几芯到几万芯不等，用途有别，设计相异。纵观整个超导线材生产过程，最终坯料的组装是其中尤为关键的一环。芯数不同采用的组装方法也不尽相同。选用的组装方法要根据芯数多寡，芯棒粗细等因素因地制宜，组装效果应要达到一方面使芯棒按设计要求排列整齐，确保在后续加工过程中芯丝不会因为排列不齐而变形不均，从而导致断芯；另一方面还须兼顾效率，选取有效，简便最有利于产业化生产的组装方法。
由于国内超导产业化生产尚处起步阶段，无现成范例可依，寻求适宜的组装方法成了超导线材生产中亟待跨跃的技术障碍。目前在生产300到1000芯复合坯料中，需要将300到1000芯复合坯料进行组装，由于芯棒尺寸小，数目多而易发生芯棒错位，使得排芯棒列不整齐，从而造成因芯棒排列不齐而导致的后续加工过程中芯丝变形不均从而发生的断芯，芯丝搭接等大幅减损股线性能的现象，影响线材性能和达不到设计预期。
发明内容
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种300到1000芯复合超导坯料组装方法，适宜300到1000芯复合超导坯料的组装方法，为超导线材生产提供了一条可行的路径。
一种300到1000芯复合超导坯料组装方法，其特征在于步骤如下：
步骤1；根据设计的超导线截面的六方芯棒支数，沿外圆周、相互间隔均匀排布六个正三角形和正六方；
步骤2：将每个正三角形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正三角小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正三角小分区；将每个正六方形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正六边小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正六边小分区；
步骤3：将圆周包套横卧，将步骤2捆扎好的一个正三角小分区置入圆周包套内，正三角小分区的一个角指向圆心；
步骤4：在置入的正三角小分区的两边各密合放置一个正六边小分区，然后在两个正六边小分区之间的空隙中密合填充六方芯棒；
步骤5：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充六方芯棒；
步骤6：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，然后在这两个正六边小分区之间的空隙中密合填充六方芯棒；
步骤7：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充六方芯棒；
步骤8：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，再将一个正三角小分区密合置入，形成圆周后，在空隙中密合填充六方芯棒；
步骤9：将装入的所有芯棒以及铜插棒端部推齐，使组装截面与包套盖平行，包套两端装上盖子，组装完成。
本发明提出一种300到1000芯复合超导坯料组装方法，采用沿组装外圈分区固定芯棒与圆插棒的方法，使外圈芯棒和圆插棒位置固定，同时解决了圆插棒易跑位的问题。另外组装结束后无需再补插棒，省时高效；本发明优点：组装过程中无需使用特制工装，节省线材加工成本。芯数不同时，只需简单改动小分区设计即可，灵活性强，适用于量小的合同生产。
本发明解决了300到1000芯复合坯料组装时因芯棒尺寸小，数目多而易发生芯棒错位，排列不整齐的技术难题，避免了因芯棒排列不齐而导致的后续加工过程中芯丝变形不均从而发生的断芯，芯丝搭接等大幅减损股线性能的现象，确保线材性能和设计预期相符。采用本发明组装坯料生产出的股线芯丝排列整齐，断芯和芯丝搭接现象极少，且效率高，适合大生产。
附图说明
图1是截面划分；
图2是分区设计；
图3是组装步骤演示；
图4是实例-NbTi/Cu 528芯复合超导线材；
(a)组装截面    (b)拉伸过程截面    (c)最终股线截面图
图5复合超导材料(917芯)组装截面划分图，六方芯棒对边尺寸5.518mm；
图6复合超导材料(305芯)组装截面划分图，六方芯棒对边尺寸9.546mm。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：以组装528芯，六方芯棒对边尺寸为6.580mm的NbTi/Cu复合超导最终坯料组装为例，并通过后续拉伸过程和最终股线截面与设计的对比，展示此组装方法的有效性见图4，具体步骤如下：
步骤1；根据设计的超导线截面的六方芯棒支数，沿外圆周、相互间隔均匀排布六个正三角形和正六方；正三角形的边为7根六方芯棒的边，正六方形的边为4根六方芯棒的边，见图1；
步骤2：将每个正三角形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正三角小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正三角小分区，见图2(a)；将每个正六方形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正六边小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正六边小分区，见图2(b)；
步骤3：将圆周包套横卧，将步骤2捆扎好的一个正三角小分区置入圆周包套内，正三角小分区的一个角指向圆心，见图3(a)；
步骤4：在置入的正三角小分区的两边各密合放置一个正六边小分区，见图3(b)；然后在两个正六边小分区之间的空隙中密合填充12根六方芯棒，见图3(c)；
步骤5：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充36根六方芯棒；
步骤6：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，然后在这两个正六边小分区之间的空隙中密合填充103根六方芯棒；
步骤7：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充36根六方芯棒；
步骤8：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，再将一个正三角小分区密合置入，形成圆周后，在空隙中密合填充12根六方芯棒；
步骤9：将装入的所有芯棒以及铜插棒端部推齐，使组装截面与包套盖平行，包套两端装上盖子，组装完成，见图3(d)。
实施例2：组装917芯，六方芯棒对边尺寸5.518mm复合坯料组装，具体步骤如下：
步骤1；根据设计的超导线截面的六方芯棒支数，沿外圆周、相互间隔均匀排布六个正三角形和正六方；正三角形的边为9根六方芯棒的边，正六方形的边为5根六方芯棒的边，见图5(a)；
步骤2：将每个正三角形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正三角小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正三角小分区，见图5(b)；将每个正六方形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正六边小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正六边小分区，见图5(c)；
步骤3：将圆周包套横卧，将步骤2捆扎好的一个正三角小分区置入圆周包套内，正三角小分区的一个角指向圆心；
步骤4：在置入的正三角小分区的两边各密合放置一个正六边小分区，见图3(b)；然后在两个正六边小分区之间的空隙中密合填充14根六方芯棒；
步骤5：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充62根六方芯棒；
步骤6：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，然后在这两个正六边小分区之间的空隙中密合填充117根六方芯棒；
步骤7：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充62根六方芯棒；
步骤8：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，再将一个正三角小分区密合置入，形成圆周后，在空隙中密合填充14根六方芯棒；
步骤9：将装入的所有芯棒以及铜插棒端部推齐，使组装截面与包套盖平行，包套两端装上盖子，组装完成。
实施例3：组装305芯NbTi/Cu复合超导最终坯料组装，芯棒对边尺寸为9.546mm，具体步骤如下：
步骤1；根据设计的超导线截面的六方芯棒支数，沿外圆周、相互间隔均匀排布六个正三角形和正六方；正三角形的边为5根六方芯棒的边，正六方形的边为3根六方芯棒的边，见图6(a)；
步骤2：将每个正三角形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正三角小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正三角小分区，见图6(b)；将每个正六方形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正六边小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正六边小分区，见图6(c)；
步骤3：将圆周包套横卧，将步骤2捆扎好的一个正三角小分区置入圆周包套内，正三角小分区的一个角指向圆心；
步骤4：在置入的正三角小分区的两边各密合放置一个正六边小分区；然后在两个正六边小分区之间的空隙中密合填充6根六方芯棒；
步骤5：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充26根六方芯棒；
步骤6：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，然后在这两个正六边小分区之间的空隙中密合填充61根六方芯棒；
步骤7：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充26根六方芯棒；
步骤8：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，再将一个正三角小分区密合置入，形成圆周后，在空隙中密合填充6根六方芯棒；
步骤9：将装入的所有芯棒以及铜插棒端部推齐，使组装截面与包套盖平行，包套两端装上盖子，组装完成。

Claims (1)

1.一种300到1000芯复合超导坯料组装方法，其特征在于步骤如下：
步骤1；根据设计的超导线截面的六方芯棒支数，沿外圆周、相互间隔均匀排布六个正三角形和六个正六方；
步骤2：将每个正三角形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正三角小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正三角小分区；将每个正六方形内的六方芯棒与其和圆周之间的铜插棒组成正六边小分区，并采用铜丝或扎带捆扎得到六个正六边小分区；
步骤3：将圆周包套横卧，将步骤2捆扎好的一个正三角小分区置入圆周包套内，正三角小分区的一个角指向圆心；
步骤4：在置入的正三角小分区的两边各密合放置一个正六边小分区，然后在两个正六边小分区之间的空隙中密合填充六方芯棒；
步骤5：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充六方芯棒；
步骤6：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，然后在这两个正六边小分区之间的空隙中密合填充六方芯棒；
步骤7：沿着两个正六边小分区各密合置入一个正三角小分区，然后在这两个正三角小分区之间的空隙中密合填充六方芯棒；
步骤8：沿着两个正三角小分区各密合置入一个正六边小分区，再将一个正三角小分区密合置入，形成圆周后，在空隙中密合填充六方芯棒；
步骤9：将装入的所有芯棒以及铜插棒端部推齐，使组装截面与包套盖平行，包套两端装上盖子，组装完成。
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