[发明专利]一种石英玻璃毛细管内填金属控长封装工艺及其辅助工装

说明书

技术领域

本发明涉及一种封装工艺，具体涉及一种石英玻璃毛细管内填金属控长封装工艺，并提供了该工艺的辅助工装。

背景技术

辐照监督管是核反应堆寿期内针对反应堆压力容器进行材料辐照效应监测的重要部件，对获取反应堆压力容器辐照环境数据、材料辐照脆化程度及发展趋势，评价反应堆压力容器完整性，修订反应堆运行参数及最终保证反应堆的安全运行具有重要意义。

为真实有效的测定反应堆压力容器运行期间温度以及中子剂量的监测结果，需在辐照监督管管体中涉及不同温度梯度以及中子注量的温度和剂量探测器，例如温度探测器主要设定温度为304℃、310℃、318℃，中子剂量探测器主要包括Fe、Ni、Nb、Cu、Al-Co、²³⁸U、²³⁷Np七种。

辐照监督管虽然型号较多，但其温度探测器以及剂量探测器的设置几乎相同。探测器的基本结构主要由两部分组成：内填金属丝和石英玻璃毛细管，通过外部热源将石英玻璃管端部熔化进而密封金属丝的作用，因此在探测器研制过程中最为关键的环节便是石英玻璃毛细管的封装。

尤其是随着核电用探测器将封装后的长度缩短为20mm及以内后，这就造成低熔点内填金属丝（一般熔点温度≤318℃）与石英玻璃毛细管之间的长度差最大仅为5mm。传统的火焰由于其能量较为分散，封装时为了单纯追求其封装后产品长度，火焰作用点距离内填金属丝端部更近，极易造成内填金属丝端部熔化或发生氧化变色，进而导致封装失败。而采用集中性好、高能束的热源时，类似电弧、等离子弧等虽然其能量集中性得到改善，但由于石英玻璃管无法导电、熔点高等原因导致无法实施封装，YAG激光、光纤激光等由于其固有的波长大小，当激光作用至石英玻璃时由于能量吸收率过低而同样无法实现石英玻璃毛细管的封装。

发明内容

本发明的目的在于解决传统的火焰封装由于火焰作用点距离内填金属丝端部更近，容易造成内填金属丝的端部熔化，进而导致封装失败的问题，提供解决上述问题的一种石英玻璃毛细管内填金属控长封装工艺，并提供了该工艺的辅助工装。

本发明通过下述技术方案实现：

一种石英玻璃毛细管内填金属控长封装工艺，采用CO₂型激光焊机进行石英玻璃毛细管的封装。

当封装热源作用位置距离低熔点金属丝5mm以内时，现有技术中采用火焰封装时，封装火焰会对低熔点金属丝造成影响，导致低熔点金属丝端部发生熔化，直接造成探测器封装失败，影响探测器质量，导致其无法实现应有的监测功能。

本发明优化了封装工艺，采用能量更为集中、石英材料吸收率更高的CO₂激光工艺实现石英玻璃毛细管的封装，极大地减小了封装时内填金属丝端部的熔化率。

进一步，所述CO₂型激光焊机的具体焊接参数如下：

激光功率：600W～900W；焦点形式：散焦；焦点距离：5mm～10mm。

本发明优化了CO₂型激光焊机的焊接参数，通过该参数的优化能够在封装位置距离内填金属丝端部距离≤5mm下实现探测器的精密封装，保证探测器而内填低熔点金属丝不发生熔化；大大缩短探测器的封装长度，封装后尺寸可有效控制在20mm以内；封装方法及工艺可重复性强，可实现探测器批量封装与供货。

更进一步地，所述石英玻璃毛细管封装过程中采用高纯氦气作为保护气，该保护气的流量为10L/min～15 L/min。所述石英玻璃毛细管与CO₂型激光焊机之间的相对旋转速度为15rpm～25rpm。

本发明中相对旋转速度是指：当石英玻璃毛细管静止时，该CO₂型激光焊机围绕石英玻璃毛细管进行转动，转动的速度为15rpm～25rpm；或当CO₂型激光焊机静止时，该石英玻璃毛细管进行自传，自传的转速为15rpm～25rpm。

通过本发明工艺所制造的探测器成形美观，封装长度均可控制在20mm以下，内填金属丝保持完好，满足军民两用反应堆温度和剂量探测器的制造技术要求，可充分应用于军民用探测器的生产与批量供货。

本发明还提供了一种石英玻璃毛细管内填金属控长封装用辅助工装，具体设置如下：

本发明包括用于为石英玻璃毛细管内抽真空及充入保护气体的保护气填充装置，用于固定石英玻璃毛细管的固定装置，以及用于限定石英玻璃毛细管内试样位置的试样限位组件；