專利名稱：內(nèi)錫法Nb₃Sn線材制備中CuNb復(fù)合管的深孔加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超導(dǎo)材料加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種內(nèi)錫法Nb3Sn線材制備中CuNb復(fù)合 管的深孔加工方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于超導(dǎo)磁體技術(shù)的高速發(fā)展以及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，IOT以上超導(dǎo) 磁體的需求呈現(xiàn)迅速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，它可應(yīng)用于為解決能源問(wèn)題而建造的ITER (國(guó)際熱核聚 變反應(yīng)實(shí)驗(yàn)堆)、為滿足精細(xì)化工以及高分子材料研發(fā)制備需求的磁共振光譜儀(NMR)、為 滿足科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求的粒子加速器磁體等等，而繞制這種磁體用的超導(dǎo)材料要求在高場(chǎng)下仍 然具有優(yōu)異的超導(dǎo)性能，Nb3Sn超導(dǎo)材料正是繞制該磁體最理想的低溫超導(dǎo)材料之一。Nb3Sn是具有A15結(jié)構(gòu)的脆性金屬間化合物，制備滿足使用要求的實(shí)用型Nb3Sn 材料的工藝是非常復(fù)雜的。國(guó)內(nèi)外普遍采用的方法有青銅法(BronzeRoute)、粉末裝管法 (PowerlnTube)及內(nèi)錫法(InternalTin)。對(duì)于青銅法，受Cu基體中Sn含量的限制，股線的 超導(dǎo)性能Ic的提高是非常困難的，同時(shí)加工過(guò)程中的多次退火處理也帶來(lái)了成本的增加； 在粉末裝管法中由于使用了 Nb管以及富Sn的粉末，其原料成本高昂；內(nèi)錫法工藝則克服了 上述兩種方法的缺點(diǎn)，但由于使用了低熔點(diǎn)的Sn作為Sn源，Sn與其他金屬的加工性能存 在很大差異以及低熔點(diǎn)Sn的引入排除了利用熱擠壓加工的優(yōu)點(diǎn)可能而導(dǎo)致加工斷線。所 以在整個(gè)加工工藝中制備高質(zhì)量的CuNb復(fù)合管不僅對(duì)于股線的性能優(yōu)化有利而且也有利 于股線的加工。通常在內(nèi)錫法制備工藝中CuNb復(fù)合管的制備中，先擠壓制成中心具有一定面積 比例純Cu區(qū)的CuNb復(fù)合棒，然后將中間的Cu深孔加工去除得到CuNb復(fù)合管，這樣擠壓 時(shí)變形均勻，有利于Nb3Sn股線的后續(xù)加工以及性能的優(yōu)化穩(wěn)定，同時(shí)這種熱擠壓也可以使 CuNb界面之間達(dá)到良好的冶金結(jié)合，利于Nb3Sn股線的加工。對(duì)于CuNb復(fù)合棒的中間Cu 的深孔加工質(zhì)量的好壞直接影響著Nb3Sn股線的加工，因?yàn)樵贑uNb復(fù)合棒的內(nèi)圈Nb芯與 內(nèi)孔之間留有一圈均勻的Cu，在Nb3Sn股線的加工中可起到緩沖層的作用從而減少斷線，一 般要求深孔加工的出口圓心偏心率在0.3/1000以內(nèi)。為保證加工的成品率及考慮加工的 可行性，擠壓后棒材一般長(zhǎng)度截?cái)酁?. 5m-2. Om0在對(duì)1. 5m_2. Om棒材中心Cu去除加工時(shí)， 深孔的加工難度高，很容易造成嚴(yán)重的偏心甚至?xí)爸車腘b芯，造成CuNb復(fù)合體作廢 率高，增加生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)錫法Nb3Sn線材制備中CuNb復(fù)合管的深孔加工方法， 解決了 CuNb復(fù)合管中心Cu的深孔加工去除困難、出口中心偏差難以控制、造成成品率低的 問(wèn)題，適合工業(yè)化量產(chǎn)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，內(nèi)錫法Nb3Sn線材制備中CuNb復(fù)合管的深孔加工方 法，按以下步驟進(jìn)行步驟1，
擠壓截?cái)嘀频瞄L(zhǎng)為1. 5m-2. Om、直徑為Φ49πιπι-Φ51πιπι的多芯CuNb復(fù)合棒； 步驟2，
將步驟1得到的多芯CuNb復(fù)合棒矯直，不直度小于0. 1/1000，然后將矯直后的多芯 CuNb復(fù)合棒裝卡于車床，將一端部加工平整，將中心的純Cu區(qū)作為待去除Cu區(qū)，在待去除 Cu區(qū)上加工引孔，引孔孔徑為Φ22. 0mm，引孔孔徑公差保持在0-0. 05mm以內(nèi)，引孔深度為 5cm-10cm，得到做好引孔的CuNb復(fù)合棒； 步驟3
將步驟2做好引孔的CuNb復(fù)合棒裝卡于內(nèi)排屑深孔鉆床上，并用中心架支撐好裝卡 的CuNb復(fù)合棒，使整根CuNb復(fù)合棒旋轉(zhuǎn)時(shí)的偏差與矯直的直線度相同，將刀具裝于空心的 刀桿上，并手動(dòng)進(jìn)刀，使刀具進(jìn)入引孔內(nèi)，然后啟動(dòng)設(shè)備，調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速至SOOr/min-llOOr/ min,刀具切削進(jìn)給量調(diào)整為10mm/min-15mm/min，排屑系統(tǒng)油壓至20MPa_40MPa，加工結(jié)束 后停止設(shè)備，手動(dòng)慢速退刀，即完成。本發(fā)明的特征還在于，
多芯CuNb復(fù)合棒是以Cu層為基體，Nb或Nb合金棒均勻?qū)ΨQ分布于Cu基體的橫截面 為環(huán)形的區(qū)域內(nèi)，中心具有純Cu區(qū)的CuNb復(fù)合棒，純Cu區(qū)的直徑為Φ26mm-Φ27mm。本發(fā)明的內(nèi)錫法Nb3Sn線材制備中CuNb復(fù)合管的深孔加工方法，CuNb復(fù)合管中心 Cu的深孔加工容易，可以將深孔出口圓心偏心率控制在0. 3/1000以內(nèi)，且鉆孔的成品率可 達(dá)95%以上，適合工業(yè)化量產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明方法中多芯CuNb復(fù)合棒橫截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明方法中做好引孔的CuNb復(fù)合棒縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是采用本發(fā)明方法加工后深鉆孔出口偏心率的統(tǒng)計(jì)圖。其中，l.Nb或Nb合金棒，2. Cu層，3.待去除Cu區(qū)，4.引孔，其中，d為引孔孔徑，h 為引孔深度。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的內(nèi)錫法Nb3Sn線材制備中CuNb復(fù)合管的深孔加工方法，具體按以下步驟 進(jìn)行
步驟1，
擠壓截?cái)嗟玫介L(zhǎng)為1. 5m-2. Om、直徑為Φ49πιπι-Φ51πιπι多芯CuNb復(fù)合棒；多芯CuNb復(fù) 合棒橫截面結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中多芯CuNb復(fù)合棒是一種以Cu層2為基體，Nb或Nb合金 棒1均勻?qū)ΨQ分布于Cu基體2的橫截面為環(huán)形的區(qū)域內(nèi)，中心具有一定的純Cu區(qū)的CuNb 復(fù)合棒，純Cu區(qū)的直徑一般在Φ 26mm-Φ 27mm之間； 步驟2，
將步驟1制得的多芯CuNb復(fù)合棒矯直，矯直后棒材的不直度小于0. 1/1000，然后將矯 直后的多芯CuNb復(fù)合棒裝卡于車床，將一端部加工平整，將中心的純Cu區(qū)作為待去除Cu區(qū)3，在待去除Cu區(qū)3上加工引孔4，引孔孔徑d與將要后續(xù)深孔加工的孔徑基數(shù)相同，對(duì) 于本發(fā)明而言，引孔孔徑d為Φ22. Omm，引孔孔徑d公差保持在+0. 00/-0. 05mm以內(nèi)，深度 h為5-lOcm，做好引孔的CuNb復(fù)合棒縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示； 步驟3
將步驟2做好引孔的CuNb復(fù)合棒裝卡于內(nèi)排屑深孔鉆床上，并用中心架支撐好裝 卡的CuNb復(fù)合棒，使整根CuNb復(fù)合棒旋轉(zhuǎn)時(shí)的偏差與矯直的直線度相同。將刀具裝于 空心的刀桿上，并手動(dòng)進(jìn)刀，使刀具進(jìn)入步驟2做好的引孔內(nèi)，然后啟動(dòng)設(shè)備，調(diào)整主軸轉(zhuǎn) 速至800r/min-1100r/min，刀具切削進(jìn)給量調(diào)整為10mm/min-15mm/min，排屑系統(tǒng)油壓至 20MPa-40MPa以保證加工過(guò)程中Cu屑及時(shí)排出。在加工過(guò)程中隨時(shí)關(guān)注排屑情況，正常的 Cu加工屑應(yīng)為較均勻的50mm長(zhǎng)以內(nèi)的條狀，若出現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)調(diào)整刀具的進(jìn)給速度，確 保排屑的暢通以及Cu屑形狀的均勻性。加工結(jié)束，停止設(shè)備，手動(dòng)慢速退刀，避免傷及內(nèi) 孔，即得到本發(fā)明內(nèi)錫法Nb3Sn線材制備中的CuNb復(fù)合管。實(shí)施例1
擠壓截?cái)嚅L(zhǎng)為1. 5m、直徑為Φ49mm的多芯CuNb復(fù)合棒，多芯CuNb復(fù)合棒中心純Cu 區(qū)直徑為Φ26πιπι，矯直后棒材的不直度為0. 04/1000，加工引孔，引孔孔徑為21. 98mm，深 度8. 0mm，卡于深孔鉆床并用中心架固定好CuNb復(fù)合棒后旋轉(zhuǎn)，測(cè)得CuNb棒的跳動(dòng)偏差為 0. 04/1000，主軸轉(zhuǎn)速為950r/min，刀具切削進(jìn)給量為10mm/min，排削系統(tǒng)油壓為38Mpa，完 成加工時(shí)間為3. 9h，測(cè)得出口圓心偏心率為0.02/1000。實(shí)施例2
擠壓截?cái)嚅L(zhǎng)為1. 67m、直徑為Φ50mm的多芯CuNb復(fù)合棒，多芯CuNb復(fù)合棒中心純 Cu區(qū)直徑為Φ27mm，矯直后棒材的不直度為0. 1/1000，加工引孔，引孔尺寸為21. 96mm，深 度5. Omm，卡于深孔鉆床并用中心架固定后旋轉(zhuǎn)跳動(dòng)偏差為0. 12/1000，主軸轉(zhuǎn)速為SOOr/ min，刀具切削進(jìn)給量為14mm/min，排削系統(tǒng)油壓為20Mpa，完成加工時(shí)間為2h，測(cè)得出口圓 心偏心率為0. 05/1000。實(shí)施例3
擠壓截?cái)嚅L(zhǎng)為2. Om、直徑為Φ51mm的CuNb復(fù)合棒，多芯CuNb復(fù)合棒中心純Cu區(qū) 直徑為Φ26. 5mm，矯直后棒材的不直度為0. 06/1000，加工引孔，引孔尺寸為21. 98mm，深 度10mm，卡于深孔鉆床并用中心架固定后旋轉(zhuǎn)跳動(dòng)偏差為0. 06/1000,主軸轉(zhuǎn)速為IlOOr/ min，刀具切削進(jìn)給量為15mm/min，排削系統(tǒng)油壓為40Mpa，完成加工時(shí)間為2. 4h，測(cè)得出口 圓心偏心率為0. 10/1000。從實(shí)施例1-實(shí)施例3可以看出，采用本發(fā)明深孔加工的CuNb復(fù)合管出口圓心偏 心率小于0. 3/1000，完全滿足內(nèi)錫法Nb3Sn的使用要求，利于股線的加工及性能的穩(wěn)定，且 深鉆孔加工的成品率可達(dá)到95%以上，有效控制了產(chǎn)品成本。圖3為采用本發(fā)明方法加工 后深鉆孔出口圓心偏心率的統(tǒng)計(jì)圖，可見深孔加工的出口偏心率以及成品率得到了很好的 控制，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量以及控制了成本。
權(quán)利要求
一種內(nèi)錫法Nb3Sn線材制備中CuNb復(fù)合管的深孔加工方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行步驟1，擠壓截?cái)嘀频瞄L(zhǎng)為1.5m-2.0m、直徑為Φ49mm-Φ51mm多芯CuNb復(fù)合棒；步驟2，將步驟1得到的多芯CuNb復(fù)合棒矯直，不直度小于0.1/1000，然后將矯直后的多芯CuNb復(fù)合棒裝卡于車床，將一端部加工平整，將中心的純Cu區(qū)作為待去除Cu區(qū)，在待去除Cu區(qū)上加工引孔，引孔孔徑為Φ22.0mm，引孔孔徑公差保持在0-0.05mm以內(nèi)，引孔深度為5 cm -10cm，得到做好引孔的CuNb復(fù)合棒；步驟3將步驟2做好引孔的CuNb復(fù)合棒裝卡于內(nèi)排屑深孔鉆床上，并用中心架支撐好裝卡的CuNb復(fù)合棒，使整根CuNb復(fù)合棒旋轉(zhuǎn)時(shí)的偏差與矯直的直線度相同，將刀具裝于空心的刀桿上，并手動(dòng)進(jìn)刀，使刀具進(jìn)入引孔內(nèi)，然后啟動(dòng)設(shè)備，調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速至800 r/min -1100r/min，刀具切削進(jìn)給量調(diào)整為10 mm/min -15mm/min，排屑系統(tǒng)油壓至20MPa-40MPa，加工結(jié)束后停止設(shè)備，手動(dòng)慢速退刀，即完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)錫法Nb3Sn線材制備中CuNb復(fù)合管的深孔加工方法， 其特征在于，所述多芯CuNb復(fù)合棒是以Cu層為基體，Nb或Nb合金棒均勻?qū)ΨQ分布于 Cu基體的橫截面為環(huán)形的區(qū)域內(nèi)，中心具有純Cu區(qū)的CuNb復(fù)合棒，純Cu區(qū)的直徑為 Φ 26mm-Φ 27mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)錫法Nb3Sn線材制備中CuNb復(fù)合管的深孔加工方法，將多芯CuNb復(fù)合棒矯直，然后裝卡于車床，在待去除Cu區(qū)上加工引孔，引孔孔徑為Φ22.0mm，引孔深度為5cm-10cm，后將CuNb復(fù)合棒裝卡于內(nèi)排屑深孔鉆床上，并用中心架支撐好裝卡的CuNb復(fù)合棒，將刀具裝于空心的刀桿上，并手動(dòng)進(jìn)刀，調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速至800r/min-1100r/min，刀具切削進(jìn)給量調(diào)整為10mm/min-15mm/min，排屑系統(tǒng)油壓至20MPa-40MPa，加工結(jié)束后動(dòng)慢速退刀，即完成。本發(fā)明的CuNb復(fù)合管的深孔加工方法，可以將深孔出口圓心偏心率控制在0.3/1000以內(nèi)，且鉆孔的成品率可達(dá)95%以上。
文檔編號(hào)H01B13/00GK101797684SQ20101013859
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者萬(wàn)小波, 馮勇, 劉向宏, 劉建偉, 孫霞光, 張平祥, 李春廣, 王天成, 管軍強(qiáng), 肖成舉 申請(qǐng)人:西部超導(dǎo)材料科技有限公司