专利名称：内锡法Nb<sub>3</sub>Sn线材制备中CuNb复合管的深孔加工方法
技术领域：
本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种内锡法Nb3Sn线材制备中CuNb复合 管的深孔加工方法。
背景技术：
近年来，由于超导磁体技术的高速发展以及其应用领域的不断扩大，IOT以上超导 磁体的需求呈现迅速增长的趋势，它可应用于为解决能源问题而建造的ITER (国际热核聚 变反应实验堆)、为满足精细化工以及高分子材料研发制备需求的磁共振光谱仪(NMR)、为 满足科学实验要求的粒子加速器磁体等等，而绕制这种磁体用的超导材料要求在高场下仍 然具有优异的超导性能，Nb3Sn超导材料正是绕制该磁体最理想的低温超导材料之一。Nb3Sn是具有A15结构的脆性金属间化合物，制备满足使用要求的实用型Nb3Sn 材料的工艺是非常复杂的。国内外普遍采用的方法有青铜法(BronzeRoute)、粉末装管法 (PowerlnTube)及内锡法(InternalTin)。对于青铜法，受Cu基体中Sn含量的限制，股线的 超导性能Ic的提高是非常困难的，同时加工过程中的多次退火处理也带来了成本的增加； 在粉末装管法中由于使用了 Nb管以及富Sn的粉末，其原料成本高昂；内锡法工艺则克服了 上述两种方法的缺点，但由于使用了低熔点的Sn作为Sn源，Sn与其他金属的加工性能存 在很大差异以及低熔点Sn的引入排除了利用热挤压加工的优点可能而导致加工断线。所 以在整个加工工艺中制备高质量的CuNb复合管不仅对于股线的性能优化有利而且也有利 于股线的加工。通常在内锡法制备工艺中CuNb复合管的制备中，先挤压制成中心具有一定面积 比例纯Cu区的CuNb复合棒，然后将中间的Cu深孔加工去除得到CuNb复合管，这样挤压 时变形均勻，有利于Nb3Sn股线的后续加工以及性能的优化稳定，同时这种热挤压也可以使 CuNb界面之间达到良好的冶金结合，利于Nb3Sn股线的加工。对于CuNb复合棒的中间Cu 的深孔加工质量的好坏直接影响着Nb3Sn股线的加工，因为在CuNb复合棒的内圈Nb芯与 内孔之间留有一圈均勻的Cu，在Nb3Sn股线的加工中可起到缓冲层的作用从而减少断线，一 般要求深孔加工的出口圆心偏心率在0.3/1000以内。为保证加工的成品率及考虑加工的 可行性，挤压后棒材一般长度截断为1. 5m-2. Om0在对1. 5m_2. Om棒材中心Cu去除加工时， 深孔的加工难度高，很容易造成严重的偏心甚至会伤及周围的Nb芯，造成CuNb复合体作废 率高，增加生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种内锡法Nb3Sn线材制备中CuNb复合管的深孔加工方法， 解决了 CuNb复合管中心Cu的深孔加工去除困难、出口中心偏差难以控制、造成成品率低的 问题，适合工业化量产。本发明所采用的技术方案是，内锡法Nb3Sn线材制备中CuNb复合管的深孔加工方 法，按以下步骤进行步骤1，
挤压截断制得长为1. 5m-2. Om、直径为Φ49πιπι-Φ51πιπι的多芯CuNb复合棒； 步骤2，
将步骤1得到的多芯CuNb复合棒矫直，不直度小于0. 1/1000，然后将矫直后的多芯 CuNb复合棒装卡于车床，将一端部加工平整，将中心的纯Cu区作为待去除Cu区，在待去除 Cu区上加工引孔，引孔孔径为Φ22. 0mm，引孔孔径公差保持在0-0. 05mm以内，引孔深度为 5cm-10cm，得到做好引孔的CuNb复合棒； 步骤3
将步骤2做好引孔的CuNb复合棒装卡于内排屑深孔钻床上，并用中心架支撑好装卡 的CuNb复合棒，使整根CuNb复合棒旋转时的偏差与矫直的直线度相同，将刀具装于空心的 刀杆上，并手动进刀，使刀具进入引孔内，然后启动设备，调整主轴转速至SOOr/min-llOOr/ min,刀具切削进给量调整为10mm/min-15mm/min，排屑系统油压至20MPa_40MPa，加工结束 后停止设备，手动慢速退刀，即完成。本发明的特征还在于，
多芯CuNb复合棒是以Cu层为基体，Nb或Nb合金棒均勻对称分布于Cu基体的横截面 为环形的区域内，中心具有纯Cu区的CuNb复合棒，纯Cu区的直径为Φ26mm-Φ27mm。本发明的内锡法Nb3Sn线材制备中CuNb复合管的深孔加工方法，CuNb复合管中心 Cu的深孔加工容易，可以将深孔出口圆心偏心率控制在0. 3/1000以内，且钻孔的成品率可 达95%以上，适合工业化量产。
图1是本发明方法中多芯CuNb复合棒横截面结构示意图； 图2是本发明方法中做好引孔的CuNb复合棒纵剖面结构示意图； 图3是采用本发明方法加工后深钻孔出口偏心率的统计图。其中，l.Nb或Nb合金棒，2. Cu层，3.待去除Cu区，4.引孔，其中，d为引孔孔径，h 为引孔深度。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明的内锡法Nb3Sn线材制备中CuNb复合管的深孔加工方法，具体按以下步骤 进行
步骤1，
挤压截断得到长为1. 5m-2. Om、直径为Φ49πιπι-Φ51πιπι多芯CuNb复合棒；多芯CuNb复 合棒横截面结构如图1所示，其中多芯CuNb复合棒是一种以Cu层2为基体，Nb或Nb合金 棒1均勻对称分布于Cu基体2的横截面为环形的区域内，中心具有一定的纯Cu区的CuNb 复合棒，纯Cu区的直径一般在Φ 26mm-Φ 27mm之间； 步骤2，
将步骤1制得的多芯CuNb复合棒矫直，矫直后棒材的不直度小于0. 1/1000，然后将矫 直后的多芯CuNb复合棒装卡于车床，将一端部加工平整，将中心的纯Cu区作为待去除Cu区3，在待去除Cu区3上加工引孔4，引孔孔径d与将要后续深孔加工的孔径基数相同，对 于本发明而言，引孔孔径d为Φ22. Omm，引孔孔径d公差保持在+0. 00/-0. 05mm以内，深度 h为5-lOcm，做好引孔的CuNb复合棒纵剖面结构示意图如图2所示； 步骤3
将步骤2做好引孔的CuNb复合棒装卡于内排屑深孔钻床上，并用中心架支撑好装 卡的CuNb复合棒，使整根CuNb复合棒旋转时的偏差与矫直的直线度相同。将刀具装于 空心的刀杆上，并手动进刀，使刀具进入步骤2做好的引孔内，然后启动设备，调整主轴转 速至800r/min-1100r/min，刀具切削进给量调整为10mm/min-15mm/min，排屑系统油压至 20MPa-40MPa以保证加工过程中Cu屑及时排出。在加工过程中随时关注排屑情况，正常的 Cu加工屑应为较均勻的50mm长以内的条状，若出现异常，应及时调整刀具的进给速度，确 保排屑的畅通以及Cu屑形状的均勻性。加工结束，停止设备，手动慢速退刀，避免伤及内 孔，即得到本发明内锡法Nb3Sn线材制备中的CuNb复合管。实施例1
挤压截断长为1. 5m、直径为Φ49mm的多芯CuNb复合棒，多芯CuNb复合棒中心纯Cu 区直径为Φ26πιπι，矫直后棒材的不直度为0. 04/1000，加工引孔，引孔孔径为21. 98mm，深 度8. 0mm，卡于深孔钻床并用中心架固定好CuNb复合棒后旋转，测得CuNb棒的跳动偏差为 0. 04/1000，主轴转速为950r/min，刀具切削进给量为10mm/min，排削系统油压为38Mpa，完 成加工时间为3. 9h，测得出口圆心偏心率为0.02/1000。实施例2
挤压截断长为1. 67m、直径为Φ50mm的多芯CuNb复合棒，多芯CuNb复合棒中心纯 Cu区直径为Φ27mm，矫直后棒材的不直度为0. 1/1000，加工引孔，引孔尺寸为21. 96mm，深 度5. Omm，卡于深孔钻床并用中心架固定后旋转跳动偏差为0. 12/1000，主轴转速为SOOr/ min，刀具切削进给量为14mm/min，排削系统油压为20Mpa，完成加工时间为2h，测得出口圆 心偏心率为0. 05/1000。实施例3
挤压截断长为2. Om、直径为Φ51mm的CuNb复合棒，多芯CuNb复合棒中心纯Cu区 直径为Φ26. 5mm，矫直后棒材的不直度为0. 06/1000，加工引孔，引孔尺寸为21. 98mm，深 度10mm，卡于深孔钻床并用中心架固定后旋转跳动偏差为0. 06/1000,主轴转速为IlOOr/ min，刀具切削进给量为15mm/min，排削系统油压为40Mpa，完成加工时间为2. 4h，测得出口 圆心偏心率为0. 10/1000。从实施例1-实施例3可以看出，采用本发明深孔加工的CuNb复合管出口圆心偏 心率小于0. 3/1000，完全满足内锡法Nb3Sn的使用要求，利于股线的加工及性能的稳定，且 深钻孔加工的成品率可达到95%以上，有效控制了产品成本。图3为采用本发明方法加工 后深钻孔出口圆心偏心率的统计图，可见深孔加工的出口偏心率以及成品率得到了很好的 控制，稳定了产品质量以及控制了成本。
权利要求
一种内锡法Nb3Sn线材制备中CuNb复合管的深孔加工方法，其特征在于，按以下步骤进行步骤1，挤压截断制得长为1.5m-2.0m、直径为Φ49mm-Φ51mm多芯CuNb复合棒；步骤2，将步骤1得到的多芯CuNb复合棒矫直，不直度小于0.1/1000，然后将矫直后的多芯CuNb复合棒装卡于车床，将一端部加工平整，将中心的纯Cu区作为待去除Cu区，在待去除Cu区上加工引孔，引孔孔径为Φ22.0mm，引孔孔径公差保持在0-0.05mm以内，引孔深度为5 cm -10cm，得到做好引孔的CuNb复合棒；步骤3将步骤2做好引孔的CuNb复合棒装卡于内排屑深孔钻床上，并用中心架支撑好装卡的CuNb复合棒，使整根CuNb复合棒旋转时的偏差与矫直的直线度相同，将刀具装于空心的刀杆上，并手动进刀，使刀具进入引孔内，然后启动设备，调整主轴转速至800 r/min -1100r/min，刀具切削进给量调整为10 mm/min -15mm/min，排屑系统油压至20MPa-40MPa，加工结束后停止设备，手动慢速退刀，即完成。
2.根据权利要求1所述的内锡法Nb3Sn线材制备中CuNb复合管的深孔加工方法， 其特征在于，所述多芯CuNb复合棒是以Cu层为基体，Nb或Nb合金棒均勻对称分布于 Cu基体的横截面为环形的区域内，中心具有纯Cu区的CuNb复合棒，纯Cu区的直径为 Φ 26mm-Φ 27mm。
全文摘要
本发明公开了一种内锡法Nb3Sn线材制备中CuNb复合管的深孔加工方法，将多芯CuNb复合棒矫直，然后装卡于车床，在待去除Cu区上加工引孔，引孔孔径为Φ22.0mm，引孔深度为5cm-10cm，后将CuNb复合棒装卡于内排屑深孔钻床上，并用中心架支撑好装卡的CuNb复合棒，将刀具装于空心的刀杆上，并手动进刀，调整主轴转速至800r/min-1100r/min，刀具切削进给量调整为10mm/min-15mm/min，排屑系统油压至20MPa-40MPa，加工结束后动慢速退刀，即完成。本发明的CuNb复合管的深孔加工方法，可以将深孔出口圆心偏心率控制在0.3/1000以内，且钻孔的成品率可达95%以上。
文档编号H01B13/00GK101797684SQ20101013859
公开日2010年8月11日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者万小波, 冯勇, 刘向宏, 刘建伟, 孙霞光, 张平祥, 李春广, 王天成, 管军强, 肖成举 申请人:西部超导材料科技有限公司