本發(fā)明涉及高頻技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)品的制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種四翼八邊形射頻四極場(chǎng)加速器腔體的焊接方法。

背景技術(shù)：

射頻四極場(chǎng)(radiofrequencyquadrupole，rfq)加速器腔體是rfq直線加速器的核心部件，其制造水平是影響加速器性能參數(shù)的關(guān)鍵之一。通過(guò)四翼上波浪形的調(diào)制線，在腔體的束流中心線上產(chǎn)生縱向電場(chǎng)，從而對(duì)束流進(jìn)行加速，其穩(wěn)定可靠性對(duì)加速器非常重要，因此，能否通過(guò)良好的焊接工藝保證rfq加速器腔體的焊接質(zhì)量，直接關(guān)系腔體電場(chǎng)諧振頻率的穩(wěn)定性和一致性。目前，用常規(guī)釬焊手段和常規(guī)焊料焊接rfq加速器腔體時(shí)，容易產(chǎn)生焊接變形、焊接成功率不高，直接影響rfq加速器腔體的制造水平，很容易產(chǎn)生廢品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種一種四翼八邊形射頻四極場(chǎng)加速器腔體的焊接方法，該方法制備的射頻四極場(chǎng)加速器腔體，能很大程度上降低焊料向腔體內(nèi)流出，解決rfq腔體在高頻運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生高壓打火的問(wèn)題，確保rfq腔體的正常運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種四翼八邊形射頻四極場(chǎng)加速器腔體的焊接方法，其包括如下步驟：

1)將兩塊水平電極、兩塊豎直電極和四塊側(cè)翼的內(nèi)、外表面精加工到所需尺寸；

2)對(duì)每塊電極和和側(cè)翼進(jìn)行化學(xué)清洗，清洗后用清水沖洗，酒精脫水；

3)每塊電極的兩側(cè)均設(shè)置電極焊料槽，在每一電極焊料槽內(nèi)裝填焊料，確保焊料不松動(dòng)，焊料φ1mm，槽寬小于1.1mm；

4)電極和側(cè)翼進(jìn)行間隔設(shè)置，將所有電極和側(cè)翼組拼在一起；然后通過(guò)不銹鋼緊固螺栓，先用手全部擰到底，兩面螺栓全部裝完，用螺旋式的緊固順序，從下向上依次用扭力扳手的用固定25牛頓的力擰緊螺栓；

5)通過(guò)塞尺對(duì)焊接面的裝配間隙進(jìn)行測(cè)量，如間隙大于0.02mm，則重新松開(kāi)部分螺栓，再次擰緊并調(diào)大扭力，直到焊接面間隙小于0.02mm；

6)通過(guò)真空釬焊爐將步驟5)中處理后的電極和側(cè)翼焊接成一個(gè)真空腔體。

為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，本發(fā)明所采取的技術(shù)措施還包括：

優(yōu)選地，加速器腔體主體材質(zhì)為無(wú)氧銅。

優(yōu)選地，加速器腔體的外形尺寸為1000×980×980mm。

優(yōu)選地，所述步驟1)中電極尺寸控制在±0.02mm。

優(yōu)選地，步驟6)焊接后的真空腔體的檢漏率小于1×10^-12pa.m³/s，尺寸精度控制在0.02mm以內(nèi)，極間間隙誤差小于±50μm。

優(yōu)選地，步驟6)中的真空釬焊爐為氫氣保護(hù)焊接爐，爐本體的最高溫度不低于1100度。

優(yōu)選地，利用熱輻射方法加熱所述真空釬焊爐的爐內(nèi)溫度，達(dá)到焊料的熔點(diǎn)溫度；更優(yōu)選地，所述熱輻射方法為階梯式加熱所述真空釬焊爐的爐內(nèi)溫度，使?fàn)t內(nèi)各點(diǎn)的溫度均逐步達(dá)到焊料的熔點(diǎn)溫度。

優(yōu)選地，步驟6)中焊料的熔點(diǎn)溫度的控制步驟如下：當(dāng)真空釬焊爐的爐內(nèi)溫度到達(dá)焊料熔點(diǎn)溫度時(shí)，控制保溫時(shí)間不超過(guò)40分鐘，隨后降溫至600℃保溫30分鐘再隨爐降溫。

優(yōu)選地，所述焊料為銀銅合金材料；更優(yōu)選為agcu28焊料。

優(yōu)選地，所述焊料的形狀為圓形或矩形。

優(yōu)選地，所述電極與側(cè)翼通過(guò)螺絲來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接裝配。

優(yōu)選地，所述電極焊料槽和所述焊接面處于在同一個(gè)平面內(nèi)，所述電極焊料槽焊料的體積與焊接面的體積基本相等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

焊料的類型及焊料槽的尺寸與焊接是否能夠成功以及焊料的流動(dòng)性密切相關(guān)，本發(fā)明采用的銀銅合金焊料具有優(yōu)異的工藝性能、適宜的熔點(diǎn)、良好的潤(rùn)濕和填滿間隙的能力，該焊料及其焊縫的強(qiáng)度、導(dǎo)電性和耐腐蝕性均十分優(yōu)良，同時(shí)本發(fā)明的焊料槽和焊接面處于在同一個(gè)平面內(nèi)，焊料的體積與焊接面的體積基本相等，采用上述措施后，在熔融狀態(tài)下的液態(tài)焊料能較好的潤(rùn)濕焊接面并能致密的填滿全部間隙，防止焊料向腔體內(nèi)流出，確保rfq腔體的性能；

本發(fā)明采用階梯式熱輻射方法加熱真空釬焊爐的爐內(nèi)溫度，使?fàn)t內(nèi)各點(diǎn)的溫度均逐步達(dá)到焊料的熔點(diǎn)溫度，并在達(dá)到焊料的熔點(diǎn)溫度后，嚴(yán)格控制熔點(diǎn)溫度的保持時(shí)間，使得爐內(nèi)溫度場(chǎng)能夠均勻分布，而圓形或矩形的焊料能夠更充分的熔化并沿著焊接面擴(kuò)散，從而保證了各焊接面的優(yōu)良焊接，降低焊料的外流現(xiàn)象，并提高焊接腔體的品質(zhì)，焊接后的真空腔體的檢漏率小于1×10^-12pa.m³/s，尺寸精度控制在0.02mm以內(nèi)，且極間間隙誤差小于±50μm。

附圖說(shuō)明

圖1是為本發(fā)明焊接的射頻四極場(chǎng)加速器腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中所示的電極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是真空釬焊爐的爐內(nèi)溫度的控制示意圖；

圖中的附圖標(biāo)記為：

1、電極；2、側(cè)翼；3、焊接面；4、電極焊料槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1和圖2所示，采用本發(fā)明的方法焊接的射頻四極場(chǎng)加速器腔體的側(cè)面形狀為八邊形，該腔體包括電極1和側(cè)翼2，其中電極1包括兩塊水平電極和兩塊垂直電極，側(cè)翼2的數(shù)量為四塊；在每一電極1的2個(gè)側(cè)面均設(shè)置電極焊料槽4，電極焊料槽4裝載用來(lái)焊接的合金填裝材料，電極1與側(cè)翼2的接觸面為焊接面3。電極焊料槽4的尺寸及焊料的類型和形狀與焊接成功以及焊料的流動(dòng)性密切相關(guān)，電極焊料槽4的深度根據(jù)實(shí)際焊接面的大小確定，電極焊料槽4內(nèi)焊料的體積與焊接面3的體積基本相等(基本相等表示兩者的差別在0.05％以下)。

本發(fā)明所述的一種四翼八邊形射頻四極場(chǎng)加速器腔體的焊接方法，其包括如下步驟：

1)將兩塊水平電極、兩塊豎直電極和四塊側(cè)翼的內(nèi)、外表面精加工到所需尺寸，其中電極尺寸控制在±0.02mm，加速器腔體主體材質(zhì)為無(wú)氧銅，該加速器腔體的外形尺寸為1000×980×980mm；

2)對(duì)每塊電極和和側(cè)翼進(jìn)行化學(xué)清洗，清洗后用清水沖洗，酒精脫水；

3)每塊電極的兩側(cè)均設(shè)置電極焊料槽，在每一電極焊料槽內(nèi)裝填焊料，確保焊料不松動(dòng)，焊料φ1mm，槽寬小于1.1mm；

4)電極和側(cè)翼進(jìn)行間隔設(shè)置，將所有電極和側(cè)翼組拼在一起，電極與側(cè)翼通過(guò)螺絲來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接裝配；然后通過(guò)不銹鋼緊固螺栓，先用手全部擰到底，兩面螺栓全部裝完，用螺旋式的緊固順序，從下向上依次用扭力扳手的用固定25牛頓的力擰緊螺栓；

5)通過(guò)塞尺對(duì)焊接面的裝配間隙進(jìn)行測(cè)量，如間隙大于0.02mm，則重新松開(kāi)部分螺栓，再次擰緊并調(diào)大扭力，直到焊接面間隙小于0.02mm；

6)通過(guò)真空釬焊爐將步驟5)中處理后的電極和側(cè)翼焊接成一個(gè)真空腔體，該真空腔體的檢漏率小于1×10^-12pa.m³/s，尺寸精度控制在0.02mm以內(nèi)，極間間隙誤差小于±50μm。

在上述方法中，步驟6)中的真空釬焊爐為氫氣保護(hù)焊接爐，爐本體的最高溫度不低于1100度，如圖3所示，該真空釬焊爐利用階梯式的熱輻射方法加熱以控制器爐內(nèi)溫度，使?fàn)t內(nèi)各點(diǎn)的溫度均逐步達(dá)到焊料的熔點(diǎn)溫度。溫度的具體控制過(guò)程如下：在0-100min，溫度從室溫勻速上升至約200℃；在100-200min，溫度從約200℃勻速上升至約560℃；在200-260min，溫度從約560℃勻速上升至約780℃；在260-360min，溫度保持在約780℃；在360-420min，溫度從約780℃勻速上升至約840℃(即焊料的熔點(diǎn)溫度)；在420-450min，溫度保持在約840℃；隨后溫度開(kāi)始勻速下降，下降至600℃時(shí)保溫30分鐘然后再隨爐勻速降溫至室溫。采用該溫升和降溫方法，能有效地提高爐內(nèi)溫度分布的均勻性，并提高熔融焊料的流動(dòng)性和擴(kuò)散性，保證焊接質(zhì)量。

在該方法中，焊料為agcu28焊料，其形狀為圓形或矩形，電極焊料槽和焊接面處于在同一個(gè)平面內(nèi)，電極焊料槽焊料的體積與焊接面的體積基本相等，以防止焊料向腔體內(nèi)流出，確保制備的rfq腔體的使用性能。

釬焊時(shí)零件的加熱和冷卻速度是十分重要的工藝參數(shù)，焊接夾具要充分考慮到釬焊件過(guò)程的熱均勻性要求，氫氣在爐腔內(nèi)的連續(xù)流動(dòng)，很好的保證了釬焊過(guò)程中熱量分布的均勻性，這樣焊件的變形可以減少到最低，易于保證焊件的尺寸精度。

本發(fā)明所述的四翼八邊形射頻四極場(chǎng)加速器腔體的焊接方法，焊接工藝簡(jiǎn)單，焊料的選擇、焊接過(guò)程溫度的控制以及氫氣保護(hù)焊接爐的使用使得爐內(nèi)溫度分布均勻，很大程度上降低焊料向腔體內(nèi)流出，并使焊料均勻擴(kuò)散，腔體內(nèi)沒(méi)有焊料可以解決rfq腔體在高頻運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生高壓打火的問(wèn)題，確保rfq腔體的正常運(yùn)行。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)該實(shí)用進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。