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BESIII漂移室整体拉丝工作开局良好
已顺利完成外室前三个台阶的拉丝工作


8月20日,BESIII漂移室顺利完成了外室前三个台阶共计2112根丝的拉丝工作。8月28日,集中完成了张力以及漏电流的测量。漂移室整体拉丝工作开局良好,工作人员在对不合格的丝进行更换后,已立刻投入随后的拉丝工作。(左图:开始第四台阶拉丝  右图:室体内部看拉好的丝,黑的是预应力杆)

BESIII漂移室拉丝工作于本月5日从外室部分正式开始,内室拉丝将在后期并行进行。为保证工程进度,拉丝工作不分工作休息日,实行三班倒工作制,每天从早7点不间断持续工作到午夜12点。每班有4名拉丝操作员负责具体拉丝操作,1名拉丝领班员负责质量监督。当天拉丝结束后,由专门的测量人员在夜间对当天所拉的丝进行张力测量,第二天早班再对张力不合格的丝进行更换,有效地实现了拉丝的质量控制。在拉丝过程中,操作员相互配合,认真负责,对每项操作都格外谨慎。领班员保持高度的责任心,对拉丝各个环节进行监督,对出现的各种问题进行讨论分析和记录并及时反馈给拉丝总负责人,以不断积累经验完善操作。夜班工作人员更是忍受着作息倒置的痛苦,一丝不苟地进行测量,由于工作量很大,每次测量都要持续到清早6点多。

拉丝是一项十分精细的工作,涉及的细节很多。在拉丝初期,各种各样的问题不断涌现,有些是原来没有考虑到的,有些则是考虑过但仍与实际情况有差异的。大家各抒己见,集思广益,最终将问题一个个解决,为拉丝的顺利进行铺平了道路。随着拉丝工作的不断进行,操作员的动作越来越熟练,配合也越来越默契,拉丝速度不断提高,最后达到了一个较高的稳定水平,同时拉丝质量也控制在一个较高水平。这将为漂移室整体拉丝按期顺利完成提供重要保证。

漂移室是BESIII的核心子探测器之一。它紧靠束流管,是一个内径126mm,外径1620mm,包含43个同心单元丝层的大型圆柱精密丝室,用于测量正负电子对撞末态带电粒子的径迹、动量和电离能量损失。BESIII漂移室分为内室和外室两个部分,共设计有6796根直径25um信号丝和21884根直径110um场丝。漂移室拉丝就是要把这些比头发还细的丝用定位子固定在漂移室的两个端面板上的丝孔中。它是漂移室建造过程中极其繁重但又非常重要的工作,将直接决定漂移室的制作质量。漂移室内室和外室的拉丝工作分开进行。内室由于尺寸较小并且是一个无外桶开放型室体,因此采用简易的人工水平方式拉丝。外室的拉丝则利用专门设计的拉丝机采用半自动化垂直方式进行。整个拉丝工作在一个密闭恒温恒湿的万级清洁间内进行,以保证拉丝质量。

漂移室的室本体由外筒和两边的台阶形的端面板组成。外筒采用复合材料,长2.582m,外径1.62m。2004年在哈尔滨玻璃钢研究院制作完成。

BESIII漂移室的端面板的加工和室体的组装于2005年6月在成都飞机工业(集团)有限责任公司完成。漂移室端板采用铝合金材料,其中两个直径1.6m的大端板上有2´20934个φ3.2H7的孔,其相对于对称轴线的位置精度要求为φ0.05 mm,局部允许φ0.08 mm, 孔的深度为6至9倍孔的直径。这在成都飞机工业(集团)有限责任公司乃至在全国均属首例高精度多孔数控加工件, 是一项极具挑战性的工作,难度极大。对这项高精度、高难度、长周期的加工, 进行了大量的工艺实验,采取了合理的加工方案和特殊的工艺措施, 实施了严格的质量保证措施和加工过程控制, 最终加工出了满足设计精度要求的大端板。

加工完成后的内室端面板、台阶端面板和外室大端板共16件,与14件厚度为3.5mm的台阶连接环和内外筒组装成左、右两端对称,尺寸为φ1620×2582(mm)的圆柱形漂移室本体,其装配工作要保证单端8件端面板上φ3.2H7孔位相对位置度X、Y≤0.05mm,两端同轴度≤0.1mm, 其难度很大。为此, 成飞确定了合理的装配工艺基准,采用了特殊的装配方法,设计并加工了专用的装配工装、夹具, 选定了合理的测试设备,严格控制装配环境, 圆满完成了漂移室本体的装配与调试。

漂移室的另一重要部件是定位子。定位子由三部分组成,最外是绝缘体,内层是固定丝小管,中间的粗铜管承担着保护固定丝的小管和在绝缘体的定位,并承担高压接入和信号丝引出的接头。定位子采用的是LCP A130工程塑料,塑料零件是靠模具一次性注射成型来保证零件技术精度。虽然是个塑料件,但技术要求比精密金属另件还要高,而且这个定位子几乎所有相关尺寸都是关键尺寸。对于一个小孔0.15mm+0.01,而同心度要做到0.025mm以内的塑料件其难度可想而知。再加上外园要半紧配合,1.5mm内孔也只有+0.02mm以内的精度误差;在总长度33.5mm上垂直度要小于0.02mm。苏州仪元和华业两家公司,经过一年多的试制,攻克了很多技术难关,在生产中严格按照质量保证要求,层层把关,共完成了8万件定位子的生产,全部满足设计要求。

漂移室室体在高能所完成了端面板的精度复测,所有部件的试安装,室体和全部丝孔的再清洗,室体装入布丝机,两端面板加预应力等工作后,开始拉丝工作。

初步预计漂移室整体拉丝工作将于明年2月全部完成。

(实验物理中心 供稿)

 

 

 

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