專利名稱：熱電偶焊接方法及焊接裝置的制作方法
熱電偶焊接方法及焊接裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于焊接領(lǐng)域，具體涉及一種在惰性氣體保護(hù)條件下實(shí)現(xiàn)熱電偶熔焊的方法和裝置。
背景技術(shù)：
熱電偶作為一種溫度傳感器，以其測溫范圍寬、靈敏度高、穩(wěn)定可靠、互換性好、價格低廉等特點(diǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。通常，熱電偶是由兩種不同的金屬絲焊接而成，根據(jù)焊接原理，常用的熱電偶焊接方法分為以下兩大類
(1)氣焊法它是利用可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w混合燃燒生成的火焰為熱源，熔化焊件和焊接材料使之達(dá)到原子間結(jié)合的一種焊接方法。這種方法需要專門的氣焊設(shè)備，焊接工藝較復(fù)雜，溫度和時間難以掌握，焊接質(zhì)量不易控制，此外，焊接需要用到氧氣、乙炔、液化石油氣等易燃易爆產(chǎn)品，給操作安全防護(hù)等造成了額外難度。
(2)電弧焊包括直流和交流電弧焊，它是通過電弧產(chǎn)生的熱量熔化工件結(jié)合處而實(shí)現(xiàn)焊接，使用這種方法進(jìn)行熱電偶焊接通常用到石墨或碳粉，因此易在焊接點(diǎn)和附近的電極上產(chǎn)生滲碳玷污，從熱電偶測溫原理上看，這種引入的雜質(zhì)會對溫度測量引入一定的理論誤差。此外，傳統(tǒng)的電弧焊接方法，缺少對于電弧形態(tài)的有效控制，產(chǎn)生的電弧不穩(wěn)定，往往導(dǎo)致熱電偶焊點(diǎn)質(zhì)地不均勻、合格率低，過多的依賴于操作者的技能水平，不利于批量生產(chǎn)。
因此，為了解決熱電偶焊接過程中焊接工藝、質(zhì)量控制以及合格率等問題，設(shè)計(jì)和發(fā)明一種新的焊接方法和裝置有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱電偶的焊接方法和焊接裝置，旨在解決熱電偶焊接過程中存在的工藝過程難以控制，焊接質(zhì)量不易保證以及一次性合格率低等問題，同時從根本上解決焊接過程中因氧化而引入第三種材質(zhì)給測量結(jié)果帶來理論誤差的問題，該方法主要針對直徑0. 2mm-0. 5mm范圍不同材質(zhì)的熱電偶焊接。
本發(fā)明的熱電偶焊接裝置，包括氣源、將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電源逆變器、電弧發(fā)生器和電弧室，氣源通過調(diào)壓閥和穩(wěn)流閥為電弧室提供焊接氣體，電弧發(fā)生器的正負(fù)極兩端分別連接有貫穿電弧室室壁的針形放電電極和套筒形放電電極，套筒形放電電極內(nèi)部穿設(shè)有待焊接的熱電偶。
其中，電源逆變器和電弧發(fā)生器的連接電路上設(shè)置有啟動按鈕。
其中，電弧發(fā)生器能產(chǎn)生高頻高壓電弧。
其中，上述熱電偶為銅-康銅熱電偶。
其中，氣源的供氣氣路上設(shè)置有流量計(jì)和壓力表。
本發(fā)明的利用上述熱電偶焊接裝置焊接熱電偶的方法，包括將熱電偶脫頭、擰制、 裁剪和焊接步驟，脫頭步驟是除去熱電偶絲絕緣層；擰制步驟是在脫去絕緣層部分的熱偶絲端部擰出2-3個均勻、緊密的“麻花”；裁剪步驟是將已擰制的“麻花”端部裁剪平齊；其中，焊接步驟是將待焊接的熱電偶穿過上述焊接裝置的電弧壁上設(shè)置的套筒放電電極從而借助電弧發(fā)生器在電弧室產(chǎn)生的高頻高壓電弧將“麻花”燒熔形成熱電偶頭。
本發(fā)明的方法中，采用的焊接氣氛為惰性氣體，為氮?dú)饣驓鍤狻?br>
本發(fā)明的方法中，電弧能量為大于100W可調(diào)，放電時間根據(jù)焊接熱電偶的材質(zhì)、 尺寸以及惰性氣體的種類確定。
本發(fā)明所提供的熱電偶焊接方法及裝置，已經(jīng)在航天器真空熱試驗(yàn)用銅-康銅熱電偶焊接中得到應(yīng)用，結(jié)果表明這種方法操作簡單，實(shí)現(xiàn)了一鍵操作，焊接出的熱電偶頭形態(tài)美觀、光亮，一致性好，一次性焊接合格率由原來的不足70%提高至99. 9%，同時委托中國科學(xué)院低溫計(jì)量測試站對這種方法做出的熱電偶進(jìn)行了標(biāo)定，結(jié)果表明其熱電勢的一致性和穩(wěn)定性滿足使用要求。
圖1為本發(fā)明的熱電偶焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為利用本發(fā)明的熱電偶焊接裝置焊接熱電偶的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的熱電偶焊接裝置作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，本發(fā)明的熱電偶焊接裝置，包括氣源、電源逆變器、電弧發(fā)生器和電弧室，氣源通過壓力閥和控制閥為電弧室提供焊接氣體，在供氣氣路上還設(shè)置有流量計(jì)和壓力表，電源逆變器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并為串聯(lián)的電弧發(fā)生器的施加壓降，電弧發(fā)生器的正負(fù)極兩端分別連接有貫穿電弧室室壁的針形放電電極和套筒形放電電極，針形放電電極與套筒形放電電極均用銅材料制成，待焊接的熱電偶可穿過套筒形放電電極內(nèi)部進(jìn)入電弧室內(nèi)，通過啟動啟動按鈕在針形放電電極與套筒形放電電極之間產(chǎn)生高頻高壓電弧， 從而使得初步加工后的熱電偶，優(yōu)選銅-康銅熱電偶經(jīng)過燒熔而形成熱電偶頭。本系統(tǒng)的電弧發(fā)生器主要用于產(chǎn)生高能量電弧，電弧能量應(yīng)滿足大于100W可調(diào)，實(shí)現(xiàn)熔焊；而氣源則是為焊接提供惰性氣體保護(hù)，惰性氣體可選擇氦氣或者氬氣，氣源壓力應(yīng)大于0. 可調(diào)，電弧室提供了電弧放電和惰性氣體保護(hù)的空間，使用時，首先，根據(jù)焊接熱電偶的材質(zhì)、 尺寸以及惰性氣體的種類，調(diào)節(jié)電弧發(fā)生器產(chǎn)生電弧的能量和放電時間。
本發(fā)明的利用上述熱電偶裝置焊接熱電偶的焊接工序如圖2所示。其中，本發(fā)明的焊接工藝包括以下步驟將熱電偶焊接分為脫頭、擰制、裁剪和焊接四步工序，其中，脫頭即除去熱電偶絲絕緣層；擰制則是在脫去絕緣層部分熱偶絲端部擰出2-3個均勻、緊密的 “麻花”；裁剪是將前面擰制“麻花”端部裁剪平齊；最關(guān)鍵的焊接是通過電弧將“麻花”燒熔， 從而形成熱電偶頭。在焊接步驟中，使用上述焊接裝置時，首先打開氣源，將惰性氣體壓力、 流量等參數(shù)調(diào)整至一定值，并通入到電弧室內(nèi)；然后將裁剪平齊的熱電偶伸入到電弧室內(nèi)， 按下啟動按鈕，則電弧室內(nèi)正負(fù)電極之間產(chǎn)生電弧，將熱電偶“麻花”燒熔，形成光亮、美觀的熱電偶頭，從而完成整個焊接過程，焊接過程受到了電弧室內(nèi)惰性氣體的保護(hù)，從而避免了高溫氧化問題的發(fā)生。同時，使用者可以根據(jù)需要焊接熱電偶的材質(zhì)和直徑調(diào)整電弧能量、放電時間、氣體流量等參數(shù)，從而滿足不同焊接需求。
盡管上文對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是， 我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.熱電偶焊接裝置，包括氣源、將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電源逆變器、電弧發(fā)生器和電弧室，氣源通過壓力閥和控制閥為電弧室提供焊接氣體，電弧發(fā)生器的正負(fù)極兩端分別連接有貫穿電弧室室壁的針形放電電極和套筒形放電電極，套筒形放電電極內(nèi)部穿設(shè)有待焊接的熱電偶。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電偶焊接裝置，其中，電源逆變器和電弧發(fā)生器的連接電路上設(shè)置有啟動按鈕。
3.如權(quán)利要求1所述的熱電偶焊接裝置，其中，電弧發(fā)生器能產(chǎn)生高頻高壓電弧。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的熱電偶焊接裝置，其中，上述熱電偶為銅-康銅熱電偶。
5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的熱電偶焊接裝置，其中，氣源的供氣氣路上設(shè)置有穩(wěn)流閥和調(diào)壓閥。
6.一種利用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的熱電偶焊接裝置焊接熱電偶的方法，包括將熱電偶脫頭、擰制、裁剪和焊接步驟，脫頭步驟是除去熱電偶絲絕緣層；擰制步驟是在脫去絕緣層部分的熱偶絲端部擰出2-3個均勻、緊密的“麻花”;裁剪步驟是將已擰制的“麻花”端部裁剪平齊；其中，焊接步驟是將待焊接的熱電偶穿過上述焊接裝置的電弧壁上設(shè)置的套筒放電電極從而借助電弧發(fā)生器在電弧室產(chǎn)生的高頻高壓電弧將“麻花”燒熔形成熱電偶頭。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中采用的焊接氣氛為氮?dú)饣驓鍤狻?br>
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，電弧能量為大于100W可調(diào)，放電時間根據(jù)焊接熱電偶的材質(zhì)、尺寸以及惰性氣體的種類確定。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述熱電偶為直徑0.2mm-0. 5mm范圍不同材質(zhì)的熱電偶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱電偶焊接裝置，包括氣源、將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電源逆變器、電弧發(fā)生器和電弧室，氣源通過壓力閥和控制閥為電弧室提供焊接氣體，電弧發(fā)生器的正負(fù)極兩端分別連接有貫穿電弧室室壁的針形放電電極和套筒形放電電極，套筒形放電電極內(nèi)部穿設(shè)有待焊接的熱電偶。本發(fā)明還公開了利用該裝置焊接熱電偶的方法。本發(fā)明的熱電偶焊接方法，操作簡單，實(shí)現(xiàn)了一鍵操作，焊接出的熱電偶頭形態(tài)美觀、光亮，一致性好，一次性焊接合格率由原來的不足70％提高至99.9％。
文檔編號B23K9/16GK102513659SQ201110417210
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者周艷, 孫興華, 張麗娜, 李燁, 錢北行 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所