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CN102800433A - NbTi/Cu超导坯锭组装过程中空隙的填充方法 - Google Patents

NbTi/Cu超导坯锭组装过程中空隙的填充方法 Download PDF

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CN102800433A CN201210279517XA CN201210279517A CN102800433A CN 102800433 A CN102800433 A CN 102800433A CN 201210279517X A CN201210279517X A CN 201210279517XA CN 201210279517 A CN201210279517 A CN 201210279517A CN 102800433 A CN102800433 A CN 102800433A
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China
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copper bar
oxygen
nbti
oxygen copper
space
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CN201210279517XA
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Inventor
薛宇鑫
李建峰
万小波
杨波
刘向宏
冯勇
张平祥
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Western Superconducting Technologies Co Ltd
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Western Superconducting Technologies Co Ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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Abstract

本发明涉及一种NbTi/Cu超导坯锭组装过程中空隙的填充方法，其特征在于：将NbTi/Cu单芯棒添加完成后的无氧铜管截面垂直于地面水平放置，将圆形无氧铜棒插入到梯形或三角形空隙中集束夯实；将插入的圆形无氧铜棒端面整理平齐，将无氧铜管转方向，将圆形无氧铜棒插入空隙中；直至不再出现由于重力而产生的空隙。有益效果：采用两种规格无氧铜棒配合填充NbTi/Cu超导复合坯料组装过程中的空隙，通用性提高了NbTi/Cu超导复合包套组装的效率和坯料空隙填充材料的利用率，降低了NbTi/Cu超导材料的制造成本。

Description

NbTi/Cu超导坯锭组装过程中空隙的填充方法
技术领域
本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种NbTi/Cu超导坯锭组装过程中空隙的填充方法
背景技术
二次组装法是NbTi/Cu超导线材的制备的一种主要方法，其主要过程是将六方的NbTi/Cu单芯棒与六方的无氧铜棒按照设计的方式进行排列复合，并置于一个无氧铜管内，形成NbTi/Cu复合坯料。由于复合的组元横截面均是六方形，而坯锭的截面为圆形，所以在复合组元与无氧铜管之间不可避免的会存在空隙。为了保证挤压过程的顺利进行，避免NbTi芯丝在挤压过程中出现偏移。一般需要将空隙采用无氧铜棒进行填充。传统的方法是直接采用与空隙相对应的异形无氧铜棒进行填充，可以使得复合坯料的填充率可以达到96%以上。但是，由于NbTi/Cu超导线材的芯丝数量、铜超比等技术参数的不同，其设计存在一定的差别。而不同的设计需要配置不同的异形无氧铜棒，所以无法批量生产通用无氧铜棒，造成原材料的利用率不高。造成由于不同的产品只能采用不同形状的无氧铜棒，使得NbTi/Cu超导线的制备成本增加。此外，该方法对异形无氧铜棒、六方NbTi/Cu单芯棒、六方无氧铜棒的尺寸精度和不直度提出了很高的要求，增加了异形无氧铜棒材料加工的难度。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种NbTi/Cu超导坯锭组装过程中空隙的填充方法，通用性强，原材料利用率高，提高了NbTi/Cu超导线材的生产效率，降低了生产成本。
技术方案
一种NbTi/Cu超导坯锭组装过程中空隙的填充方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将NbTi/Cu单芯棒添加完成后的无氧铜管截面垂直于地面水平放置，将直径为2～3mm的圆形无氧铜棒，插入到梯形或三角形空隙中，插入深度控制在1/2～1/3NbTi/Cu单芯棒的长度，然后将插入空隙的无氧铜棒进行集束，然后向无氧铜管内夯实；
步骤2：将直径为1～1.5mm的圆形无氧铜棒插入步骤1完成后无氧铜棒与无氧铜管的缝隙中，插入深度与步骤1插入的圆形无氧铜棒的深度一致；
步骤3：将插入的圆形无氧铜棒端面整理平齐，并将步骤1和步骤2插入的圆形无氧铜棒的未插入部分扎紧，形成集束；
步骤4：将无氧铜棒集束敲入无氧铜管的复合坯料中，直至与其中的NbTi/Cu单芯棒平齐；
步骤1和步骤2中的插入步骤为：
步骤a：将圆形无氧铜棒圆周截面上垂直与地面，将圆形无氧铜棒插入由于重力而出现的空隙中；然后将无氧铜管转180度，将圆形无氧铜棒插入空隙中；
步骤b：不断旋转角度α重复步骤a，直至不再出现由于重力而产生的空隙；
所述旋转角度α等于旋转前已经完成的两个点形成夹角的1/2；
所述2mm～3mm的圆形无氧铜棒和1～1.5mm的圆形无氧铜棒的长度与NbTi/Cu单芯棒长度一致。
有益效果
本发明提出的一种NbTi/Cu超导坯锭组装过程中空隙的填充方法，采用两种规格无氧铜棒配合填充NbTi/Cu超导复合坯料组装过程中的空隙，通用性提高了NbTi/Cu超导复合包套组装的效率和坯料空隙填充材料的利用率，降低了NbTi/Cu超导材料的制造成本。
附图说明
图1：是NbTi/Cu复合坯料截面示意图；
图2：是现有技术中NbTi/Cu复合坯料空隙填充方法示意图；
图3：是本发明NbTi/Cu复合坯料空隙填充方法示意图；
图中，1.复合包套中的空隙，2.无氧铜管，3.NbTi/Cu单芯棒，4.梯形无氧铜棒，5.三角形无氧铜棒，6.圆形无氧铜棒1，7.圆形无氧铜棒2。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明实施例的方法步骤如下：
选取圆形无氧铜棒，其中圆形无氧铜棒1为主要填充材料，其直径范围控制在2～3mm之间；圆形无氧铜棒2为缝隙填充材料，其直径控制在1～1.5mm，其目的是填充圆形无氧铜棒1不能填充的小尺寸缝隙，提高NbTi/Cu复合坯料的填充率；所选取的圆形无氧铜棒长度与NbTi/Cu单芯棒长度一致，表面光洁，无毛刺、夹杂、油污、氧化等缺陷；
步骤1：选取圆形无氧铜棒2插入最上端的梯形或三角形空隙中，圆形无氧铜棒2的插入深度控制在1/2～1/3棒材长度；当无氧铜棒2无法再插入所选取空隙时，将插入空隙的无氧铜棒2集束夯实；
步骤2：选取圆形无氧铜棒1插入无氧铜棒2与无氧铜管之间的缝隙中，圆形无氧铜棒1的插入深度与步骤二中圆形无氧铜棒2的插入深度一致，在圆形无氧铜棒1的插入的过程中需要不停夯实无氧铜棒集束，直至无法将无氧铜棒1插入选取的空隙中。
步骤3：用铜块将插入选取空隙的无氧铜棒端面敲平整，并将无氧铜棒集束的未插入的部分用扎带捆紧，避免无氧铜棒集束散开；
步骤4：将捆扎好的无氧铜棒集束敲入复合坯料中，直至与NbTi/Cu单芯棒平齐；
按照上述步骤将剩余的空隙填充完毕，在填充过程中，保持被填充空隙在坯料截面的最上端，空隙的选择遵循对角原则。
具体实施例1
选取直径为圆形无氧铜棒1为主填充材料；直径为1mm圆形无氧铜棒2为缝隙填充材料；所选取的圆形无氧铜棒长度与NbTi/Cu单芯棒长度一致，表面光洁，无毛刺、夹杂、油污、氧化等缺陷；
步骤1：选取3mm圆形无氧铜棒2插入最上端的梯形或三角形空隙中，圆形无氧铜棒的插入深度控制在1/2棒材长度；当无氧铜棒2无法再插入所选取空隙时，将插入空隙的无氧铜棒2集束夯实；
步骤2：选取1mm圆形无氧铜棒1插入无氧铜棒2与无氧铜管之间的缝隙中，圆形无氧铜棒1的插入深度与步骤二中圆形无氧铜棒2的插入深度一致，在圆形无氧铜棒1的插入的过程中需要不停夯实无氧铜棒集束，直至无法将无氧铜棒1插入选取的空隙中。;
步骤3：用铜块将插入选取空隙的无氧铜棒端面敲平整，并将无氧铜棒集束的未插入的部分用扎带捆紧，避免无氧铜棒集束散开；
步骤4：将捆扎好的无氧铜棒集束敲入复合坯料中，直至与NbTi/Cu单芯棒平齐；
按照上述步骤将剩余的空隙填充完毕，在填充过程中，保持被填充空隙在坯料截面的最上端，空隙的选择遵循对角原则；
空隙填充耗时25分钟，空隙填充率达到97.5%。
实施例2
选取直径为2mm圆形无氧铜棒1为主填充材料；直径为1mm圆形无氧铜棒2为缝隙填充材料；所选取的圆形无氧铜棒长度与NbTi/Cu单芯棒长度一致，表面光洁，无毛刺、夹杂、油污、氧化等缺陷；
步骤1：选取2mm圆形无氧铜棒2插入最上端的梯形或三角形空隙中，圆形无氧铜棒2的插入深度控制在1/2棒材长度；当无氧铜棒2无法再插入所选取空隙时，将插入空隙的无氧铜棒2集束夯实；
步骤2：选取1mm圆形无氧铜棒1插入无氧铜棒2与无氧铜管之间的缝隙中，圆形无氧铜棒1的插入深度与步骤二中圆形无氧铜棒2的插入深度一致，在圆形无氧铜棒1的插入的过程中需要不停夯实无氧铜棒集束，直至无法将无氧铜棒1插入选取的空隙中。
步骤3：用铜块将插入选取空隙的无氧铜棒端面敲平整，并将无氧铜棒集束的未插入的部分用扎带捆紧，避免无氧铜棒集束散开；
步骤4：将捆扎好的无氧铜棒集束敲入复合坯料中，直至与NbTi/Cu单芯棒平齐；
按照上述步骤将剩余的空隙填充完毕，在填充过程中，保持被填充空隙在坯料截面的最上端，空隙的选择遵循对角原则；
空隙填充耗时30分钟，空隙填充率达到98.2%。
实施例3
选取直径为2.5mm圆形无氧铜棒1为主填充材料；直径为1.5mm圆形无氧铜棒2为缝隙填充材料；所选取的圆形无氧铜棒长度与NbTi/Cu单芯棒长度一致，表面光洁，无毛刺、夹杂、油污、氧化等缺陷；
步骤1：选取2.5mm圆形无氧铜棒2插入最上端的梯形或三角形空隙中，圆形无氧铜棒2的插入深度控制在1/2棒材长度；当无氧铜棒2无法再插入所选取空隙时，将插入空隙的无氧铜棒2集束夯实；
步骤2：选取1.5mm圆形无氧铜棒1插入无氧铜棒2与无氧铜管之间的缝隙中，圆形无氧铜棒1的插入深度与步骤二中圆形无氧铜棒2的插入深度一致，在圆形无氧铜棒1的插入的过程中需要不停夯实无氧铜棒集束，直至无法将无氧铜棒1插入选取的空隙中。
步骤3：用铜块将插入选取空隙的无氧铜棒端面敲平整，并将无氧铜棒集束的未插入的部分用扎带捆紧，避免无氧铜棒集束散开；
步骤4：将捆扎好的无氧铜棒集束敲入复合坯料中，直至与NbTi/Cu单芯棒平齐；
按照上述步骤将剩余的空隙填充完毕，在填充过程中，保持被填充空隙在坯料截面的最上端，空隙的选择遵循对角原则。
空隙填充耗时27分钟，空隙填充率达到97.3%。
从上述三个实施例可以看出，采用本发明NbTi/Cu超导坯料组装过程中空隙的填充方法，复合坯料的填充率可以达到97%以上，空隙填充时间可以控制在半小时以内，填充材料尺寸通用性强，提高了材料的利用率和复合坯料的组装效率。

Claims (1)

1.一种NbTi/Cu超导坯锭组装过程中空隙的填充方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将NbTi/Cu单芯棒添加完成后的无氧铜管截面垂直于地面水平放置，将直径为2～3mm的圆形无氧铜棒，插入到梯形或三角形空隙中，插入深度控制在1/2～1/3NbTi/Cu单芯棒的长度，然后将插入空隙的无氧铜棒进行集束，然后向无氧铜管内夯实；
步骤2：将直径为1～1.5mm的圆形无氧铜棒插入步骤1完成后无氧铜棒与无氧铜管的缝隙中，插入深度与步骤1插入的圆形无氧铜棒的深度一致；
步骤3：将插入的圆形无氧铜棒端面整理平齐，并将步骤1和步骤2插入的圆形无氧铜棒的未插入部分扎紧，形成集束；
步骤4：将无氧铜棒集束敲入无氧铜管的复合坯料中，直至与其中的NbTi/Cu单芯棒平齐；
步骤1和步骤2中的插入步骤为：
步骤a：将圆形无氧铜棒圆周截面上垂直与地面，将圆形无氧铜棒插入由于重力而出现的空隙中；然后将无氧铜管转180度，将圆形无氧铜棒插入空隙中；
步骤b：不断旋转角度α重复步骤a，直至不再出现由于重力而产生的空隙；
所述旋转角度α等于旋转前已经完成的两个点形成夹角的1/2；
所述2mm～3mm的圆形无氧铜棒和1～1.5mm的圆形无氧铜棒的长度与NbTi/Cu单芯棒长度一致。
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