一种用于超导磁铁的加长型bladder气囊电子束焊接工艺
阅读说明：本技术 一种用于超导磁铁的加长型bladder气囊电子束焊接工艺 (Lengthened blade air bag electron beam welding process for superconducting magnet ) 是由 王旺林 姚俊杰 雷超 俞树孝 于 2021-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于超导磁铁的加长型bladder气囊电子束焊接工艺,包括以下步骤：1)下料；2)刻印找正线；3)焊接水接头；4)bladder焊接；5)切割bladder；6)气密性测试；本发明采用卧式装夹固定,便于找正对齐bladder上板和下板,大大降低了焊接找正难度,有助于提高焊接精度,保证焊接质量；通过本工艺制造bladder气囊一次合格率由不足10%提高至99%,大大提高产品的合格率。(The invention discloses an electron beam welding process of an elongated blade air bag for a superconducting magnet, which comprises the following steps of: 1) blanking; 2) marking alignment lines; 3) welding a water joint; 4) performing blader welding; 5) cutting the blader; 6) testing air tightness; the invention adopts horizontal clamping for fixation, is convenient for aligning the upper plate and the lower plate of the blade, greatly reduces the welding alignment difficulty, is beneficial to improving the welding precision and ensures the welding quality; the one-time qualification rate of the bladder air bag manufactured by the process is improved from less than 10% to 99%, and the qualification rate of products is greatly improved.)
技术领域
本发明属于焊接工艺
技术领域
，具体涉及一种用于超导磁铁的加长型bladder气囊电子束焊接工艺。背景技术
最新研制的强流重离子加速器装置和低能量强流离子加速器装置都将采用运行于45GHz的世界首台第四代电子回旋共振离子源FECR。为满足装置的高性能需要，中科院近代物理研究所正在进行基于全铌三锡股线复合超导磁体的45GHz高电荷态电子回旋共振离子源的研制，率先在国际上建成首台第四代全超导ECR离子源装置（the Fourthgeneration ECR ion source，简称FECR）该装置将挑战现有铌三锡超导磁体技术的瓶颈和45GHz高功率微波等离子体加热产生高电荷重离子束的极限。
FECR离子源磁体样机的线圈由六个铌三锡六极线圈和两个铌三锡螺线管线圈组成，由于六极线圈采用单根铌三锡超导线绕制而成，线圈经过反应后线圈对应力敏感，因此，在Mirror模型设计中，基于壳基支撑结构，选用源于并发展于LBNL的Bladder&Key精确预应力装配技术，FRIB超导离子源磁体在室温组装中采用Bladder&Key预应力施加技术。
Bladder气囊由两片0.3mm厚不锈钢薄板和水接头组成，一般是通过激光焊或电子束焊接而成，气囊总长952mm，最高承受压力为40Mpa，水接头未流出水且Bladder气囊也未发生破裂视为合格。Bladder气囊及其垫板作为一个整体插入到磁体结构中，随着水压的增大，Bladder气囊塑性变形也相应变大。在Bladder气囊作用下，加载键对应位置上会撑开一个间隙，首先将加载键取出并叠放一定厚度的薄垫片，再把有过盈量的加载键插入到磁体结构中，最后Bladder气囊泄压为0。磁体机械结构通过带有过盈量的加载键实现对线圈的室温预紧。
原有Bladder气囊长度约500mm，采用激光焊接制造，产品一次合格率不足10%。此次测试用Bladder气囊长度较以往长1倍，大大增加了焊接工艺难度，现有工艺难以实现焊接，容易出现漏焊，造成泄漏风险。
发明内容
本发明提供了一种用于超导磁铁的加长型bladder气囊电子束焊接工艺，目的在于解决上述技术问题。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种用于超导磁铁的加长型bladder气囊电子束焊接工艺，包括以下步骤：
1）下料：选择板面平整，无翘曲变形的不锈钢板，使用激光切割下料；
2）刻印找正线：使用激光雕刻在板面上刻印找正线，保证找正线印记清晰，且不穿透不锈钢板；沿长度方向刻印多条找正线，分别为第一横向找正线、第二横向找正线……第N横向找正线；沿宽度方向刻印多条找正线，分别为第一纵向找正线、第二纵向找正线……第N纵向找正线；
第一横向找正线与第二横向找正线、第三横向找正线与第四横向找正线……第（N-1）横向找正线与第N横向找正线之间的距离等于bladder气囊腔室的宽度；
第一纵向找正线与第二纵向找正线、第三纵向找正线与第四纵向找正线……第（N-1）纵向找正线与第N纵向找正线之间的距离等于bladder气囊腔室的长度；
3）焊接水接头：通过电子束焊将水接头焊接于bladder气囊的下板上；
4）bladder气囊焊接：将步骤2）制得的bladder气囊上板及步骤3）制得的bladder气囊下板水平固定于夹具上，使上板和下板对齐，然后固定上板和下板，使用电子束焊沿横向找正线和纵向找正线一次焊接成型, 电子束焊的焊接参数如下：
加速电压为120-150KV；聚焦电流为1800-2000mA；散焦电流10mA；束流强度为2.3-2.8mA；焊接速度为2400mm/min；偏转扫描选择圆形扫描，扫描直径0.2mm，扫描频率800Hz；
5）切割bladder气囊：使用激光切割设备在邻近的两横向找正线和纵向找正线之间进行切割，切割后形成若干单件bladder气囊；
6）气密性测试：将步骤5）制得的bladder气囊连接至测压设备上充入压缩空气，测试压力40Mpa，保持压力30min，bladder气囊无泄漏则检测合格。
进一步地，所述步骤1）中不锈钢板选用0.3mm厚的304不锈钢板。
进一步地，所述步骤1）中不锈钢板的裁切长度为977±0.15mm，宽度为429±0.15mm。
进一步地，所述步骤2）中横向找正线包括6条，纵向找正线包括2条，步骤5）切割bladder气囊后形成3件bladder气囊。
进一步地，所述步骤4）中的夹具包括底座、底板、长边压板、短边压板和水接头压板；所述底座固定于焊接设备上，底板呈矩形状且固定于底座上，长边压板用于固定bladder气囊的长边，短边压板用于固定bladder气囊的短边，水接头压板用于固定水接头；长边压板、短边压板和水接头压板分别通过螺钉固定。
进一步地，所述电子束焊接设备选用SST电子束焊机。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的不锈钢板采用卧式装夹固定，便于找正对齐bladder上板和下板，降低了焊接找正难度，有助于提高焊接精度，保证焊接质量；通过本工艺制造bladder气囊一次合格率由不足10%提高至99%，大大提高产品的合格率；
2.本发明采用电子束单侧融透焊接工艺，bladder上板和下板单面熔合一次成型，增加焊接强度、避免焊接缺陷，大大提高 bladder气囊的耐压性能，提高产品质量；
3.本发明一次装夹可制造三个bladder气囊，焊接成本下降30%，加工效率提高了2倍，相比原有工艺有较大改进和提升。
附图说明
图1是本发明bladder气囊找正线的示意图；
图2是本发明bladder气囊的装夹示意图；
图3是本发明bladder气囊的主视及侧视图；
图中：1-底座，2-底板，3-长边压板，4-短边压板，5-水接头压板，6-螺钉，7-bladder气囊，8-水接头。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
一种用于超导磁铁的加长型bladder气囊电子束焊接工艺，包括以下步骤：
1）下料：选择板面平整，无翘曲变形的0.3mm厚304不锈钢板，使用激光切割下料，304不锈钢板的裁切长度为977±0.15mm，宽度为429±0.15mm。
2）刻印找正线：使用激光雕刻在板面上刻印找正线，保证找正线印记清晰，且不穿透不锈钢板；沿长度方向刻印多条找正线，分别为第一横向找正线、第二横向找正线……第6横向找正线；沿宽度方向刻印2条找正线，分别为第一纵向找正线、第二纵向找正线；
第一横向找正线与第二横向找正线、第三横向找正线与第四横向找正线、第五横向找正线与第六横向找正线之间的距离等于bladder气囊腔室的宽度；第一纵向找正线与第二纵向找正线之间的距离等于bladder气囊腔室的长度。
3）焊接水接头：通过电子束焊将水接头8焊接于bladder气囊的下板上。
4）bladder气囊焊接：将步骤2）制得的bladder气囊上板及步骤3）制得的bladder气囊下板固定于夹具上，使上板和下板对齐，使用电子束焊沿横向找正线和纵向找正线一次焊接成型，电子束焊接设备选用SST电子束焊机；
夹具包括底座1、底板2、长边压板3、短边压板4和水接头压板5，底座1固定于焊接设备上，底板2呈矩形状且固定于底座1上，长边压板3用于固定bladder气囊7的长边，短边压板4用于固定bladder气囊7的短边，水接头压板5用于固定水接头8；长边压板3、短边压板4和水接头压板5分别通过螺钉6固定，电子束焊的焊接参数如下：
加速电压为120-150KV；聚焦电流为1800-2000mA；散焦电流10mA；束流强度为2.3-2.8mA；焊接速度为2400mm/min；偏转扫描选择圆形扫描，扫描直径0.2mm，扫描频率800Hz聚焦电流上增加散焦10mA，可增加焊接强度，避免焊接缺陷；采用圆形震荡焊接，可抑制根尖缺陷产生，提高焊缝熔池的除气率。
5）切割bladder气囊：使用激光切割设备在邻近的两横向找正线和纵向找正线之间进行切割，切割后形成单件bladder气囊（如图3所示）。
6）气密性测试：将步骤5）制得的bladder气囊连接至测压设备上充入压缩空气，测试压力40Mpa，保持压力30min，bladder气囊无泄漏则检测合格。
需要说明的是，以上仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种自平衡电梯曳引轮及其生产方法