一种多层YBCO超导带材剥离装置及其剥离方法

一种多层ybco超导带材剥离装置及其剥离方法
技术领域
1.本发明涉及超导带材制备技术领域，特别是涉及一种多层ybco超导带材剥离装置及其剥离方法。


背景技术：

2.ybco超导带材作为第二类高温超导线，由于其具有较高的载流特性，被广泛应用于超导磁体、超导电缆等领域。随着人们对超导带材载流性能的不断提高，催生了各种提升超导带材的载流能力的手段；其中就包括通过超导层叠加的办法获取具有高载流能力的ybco带材；其实施的具体原理主要是：将ybco超导层面对面对齐，施加一定压力后加热处理，将银层融化焊接在一起，然后剥离超导层；该技术经过实验证实，能显著提升超导带材的载流能力。具体操作流程如下图1所示。
3.在通过叠加超导层提升临界电流的方案中，两层超导线面对面两端对齐的同时，端点部分要进行小部分错位，即上层ybco带材长度略长于下层带材，主要目的是为了方便剥离。现有技术剥离手段是通过人工剥离的办法，存在的问题是：人工剥离半径难以掌控；人工剥离过程中力度难以控制；人工剥离速度不稳定。上述问题导致在剥离过程中ybco层剥离不完整，往往存在断点、间断线，从而会影响多层ybco带材性能，并且这种缺点随着带材长度的增加会越来越明显，不利于制备多层ybco长带材。
4.针对人工剥离的不确定性，需要设计固定剥离半径的设备，要求剥离速率稳定，并且能够实现长带材剥离。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种多层ybco超导带材剥离装置及其剥离方法，以解决上述现有技术存在的问题，采用创新型剥离装置，简化了操作步骤，剥离更加稳定步骤简洁，剥离力度稳定。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种多层ybco超导带材剥离装置，包括设置于箱体内的控制单元、相切圆单元、轴承单元和滑动板单元，所述相切圆单元布置在装置上方，轴承单元用于连接相切圆单元和滑动板单元，滑动板单元布置在相切圆单元下方；
7.所述相切圆单元包括大半径圆盘和小半径圆环，大半径圆盘的直径大于小半径圆环的直径，将待剥离的ybco带材的两端点分别固定在大半径圆盘和小半径圆环的侧面光滑位置；所述轴承单元包括轴承底座一、轴承底座二、两个固定环和两个芯轴，所述大半径圆盘和小半径圆环相切设置，所述大半径圆盘和小半径圆环的中心处安装的芯轴底端分别通过轴承装配在所述轴承底座一和轴承底座二上；芯轴上位于大半径圆盘和小半径圆环的顶部安装有固定环；所述轴承底座一和轴承底座二相邻端的两侧均设置有连接座，轴承底座一和轴承底座二的连接座之间通过锁紧螺丝连接并通过弹簧调节压力大小；
8.所述滑动板单元包括轴承固定底座一、轴承固定底座二、滑动平台和滑动光轴，所
述轴承底座一和轴承底座二分别装配在所述轴承固定底座一和轴承固定底座二上；所述箱体的顶部两侧对称设置有所述滑动光轴，每个所述滑动光轴上滑动装配有两个滑动平台，所述轴承固定底座一和轴承固定底座二的底部分别与滑动光轴上的两个滑动平台相固定；
9.所述控制单元包括控制面板和步进电机，步进电机用于驱动所述大半径圆盘旋转，所述控制面板设置于所述箱体上并与步进电机电信号联接，通过所述控制面板上的操作按钮可控制步进电机的工作状态。
10.优选地，所述大半径圆盘上方带有手摇的旋转手柄，所述旋转手柄用于进行人工检测大半径圆盘和小半径圆环是否相切并测试旋转力度。
11.优选地，还包括有阻尼器，所述阻尼器设置于轴承底座二下方与轴承固定底座二之间。
12.优选地，所述箱体上设置有用于安装所述滑动光轴的光轴固定架。
13.本发明还提供一种多层ybco超导带材剥离方法，应用于上述的多层ybco超导带材剥离装置，包括以下步骤：
14.(1)将超导带材采用面对面的方式对齐；
15.(2)对超导带材施加预紧力；
16.(3)加热融化焊接银层，等待冷却后，取出双层超导带材；
17.(4)将焊接在一起的ybco带材端部剥离一段，将剥离后的ybco带材的两端点使用胶带固定在大半径圆盘和小半径圆环侧面光滑位置，含有多层超导层的带材固定在大半径圆盘上，小半径圆环用于固定剥离掉超导层的带材；
18.(5)运行步进电机，利用大半径圆盘和小半径圆环的半径差，进行自动剥离；
19.(6)大半径圆盘运行半个圆弧后，将胶带去除，防止剥离好的多层ybco带材再次卷入设备，用手拉伸带材至两侧，完成长带材连续剥离。
20.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
21.本发明的多层ybco超导带材剥离装置及其剥离方法，采用创新型剥离装置，简化了操作步骤，剥离更加稳定步骤简洁，对制备多层ybco超导长带具有重要的意义。第一，剥离装置大小圆盘锁定了剥离半径。第二，采用步进电机控制圆盘旋转速度，剥离过程稳定。第三，分离装置采用“半径相切”，剥离过程通过弹簧减震，剥离力度稳定。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为通过超导层叠加的办法获取具有高载流能力的ybco带材的操作流程；
24.图2为多层ybco超导带材剥离装置的整体结构示意图；
25.图3为相切圆单元结构示意图；
26.图4为剥离装置上半部分的结构拆分图；
27.图5为剥离装置上半部分的结构组装图；
28.图6为剥离装置内部虚线结构图；
29.其中，1芯轴、2旋转手柄、3固定环、4小半径圆环、5大半径圆盘、6小轴承固定底座、7大轴承固定底座、8弹簧、9步进电机、10锁紧螺丝、11阻尼器、12外壳骨架、13滑动光轴、14滑动平台、15控制面板、16螺丝固定架、17轴承底座、18轴承固定凹槽、19银层、20ybco超导层、21缓冲层、22哈氏合金基底、23多层ybco。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.本发明的目的是提供一种多层ybco超导带材剥离装置及其剥离方法，以解决上述现有技术存在的问题，采用创新型剥离装置，简化了操作步骤，剥离更加稳定步骤简洁，剥离力度稳定。
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
33.如图2-图6所示，本实施例提供一种多层ybco超导带材剥离装置及其剥离方法。
34.多层ybco超导带材剥离装置，由一个相切圆单元、轴承单元、滑动板单元、控制单元、箱体单元组成。相切圆单元布置在装置上方，轴承单元用于连接相切圆单元和滑动板单元，滑动板单元布置在相切圆单元下方，控制单元布置在装置箱体内，箱体单元是整个装置的骨架支撑。
35.具体地，相切圆单元由一个大半径圆盘5、一个小半径圆环4、旋转手柄2组成。两圆采用相切结构，通过弹簧8调节压力大小。大半径圆盘5上方带有手摇的旋转手柄2，可进行人工检测圆盘是否相切以及测试旋转力度。大半径圆盘5和小半径圆环4的中心均带有标准轴承孔，用于连接轴承单元。
36.轴承单元由两个固定环3、轴承底座17、芯轴1组成。轴承单元的主要指作用是为大半径圆盘5和小半径圆环4提供旋转中心。固定环3由于固定大半径圆盘5和小半径圆环4。轴承底座17与芯轴1组成了整个旋转中心，轴承底座17位置采用偏心结构，目的是为了使大半径圆盘5和小半径圆环4略大于滑动板单元，从而保证两圆相切。
37.滑动板单元由轴承固定底座、滑动平台14、滑动光轴13组成。小轴承固定底座6和大轴承固定底座7的主要作用是固定小半径圆环4和大半径圆盘5上芯轴1底部的轴承底座17，轴承固定底座上面开有轴承固定凹槽18用于固定轴承底座17。考虑到小半径圆环4和大半径圆盘5半径不一致，轴承固定底座上采用垂直结构，目的是为了两圆更好地处于相切位置。
38.控制单元由步进电机9、阻尼器11、控制面板15组成。步进电机9位于轴承固定底座下方，通过轴承与小半径圆环4和大半径圆盘5相接，主要作用是为剥离装置提供恒定转速。阻尼器11位于轴承固定底座小半径圆环4下方，是为了使得圆盘转速稳定，减缓机械振动。控制面板15是人机交互的主要界面，用于调试电机转速。
39.箱体单元由外壳骨架12、光轴固定架组成。箱体单元主要作用是将步进电机9、阻尼器11保护起来以及用于固定滑动光轴13。
40.基于多层ybco超导带材剥离装置的剥离方法，具体包括：
41.(1)将超导带材采用面对面的方式对齐；
42.(2)对超导带材施加一定的预紧力；
43.(3)加热融化焊接银层，等待冷却后，取出双层超导带材。
44.(4)将焊接在一起的ybco带材剥离一小段距离，将其两端点使用胶带固定在小半径圆环4和大半径圆盘5侧面光滑位置。此时由于超导层与缓冲层21之间的结合力比缓冲层21与哈氏合金基底22的结合力较弱，所以容易剥离出超导层。将带有多层超导层的带材固定在大半径圆盘5上，小半径圆环4用于固定剥离掉的缓冲层21和哈氏合金基底22。
45.(5)运行步进电机9，利用小半径圆环4和大半径圆盘5半径差，进行自动剥离。
46.(6)大半径圆盘5运行半个圆弧后，将胶带去除，防止剥离好的多层ybco带材再次卷入设备，用手拉伸带材至两侧，完成长带材连续剥离。
47.本发明的工作原理为：
48.通过相切圆结构，在超导带缓冲层与超导层之间施加剥离力，由于半径不一致，可将剥离过程延续下去，不会产生断裂。本发明转速恒定，剥离半径恒定，剥离过程稳定，克服了人工剥离的缺陷。
49.综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明能够剥离多层ybco高温超导长带材。随着多层ybco长带制备技术的发展，所制备的带材长度也不断增加。本发明克服了人工剥离半径难以掌控，人工剥离过程中力度难以控制，人工剥离速度不稳定等缺陷，提供了一种稳定的剥离装置。为此，本发明所采取的方案在剥离多层ybco超导长带材，保证带材长带性能方面具有重要意义。
50.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
51.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。