CN100561806C

CN100561806C - 一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头钎焊装置及方法

Info

Publication number: CN100561806C
Application number: CNB2008100132452A
Authority: CN
Inventors: 高航
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: CN101355220A

Abstract

本发明一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头钎焊装置及方法，属于电力电气行业电缆连接技术领域。其特征是一对用于弹性地夹持焊件基体的石墨或石墨化电极I、产生低电压大电流的电气控制系统III、钎焊操作台IX，通过电阻为5～60Ω的石墨电极I将电压2～15V、电流50-500A传导给被焊件基体，使被焊件基体销管腔或接线孔内的焊料加热到130～600℃的熔化温度，进而完成电缆线与销管腔触点偶或电缆接头钎焊连接。本发明的效果和益处是实现电缆线与销管腔触点偶、电缆接头等的良好连接，钎焊设备加工效率高、安全防护性好、自动化程度高，而且操作简便、宜人性好。

Description

一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头钎焊装置及方法

技术领域

本发明属于电力电气行业电缆连接技术领域，涉及到一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头钎焊装置及方法。

背景技术

与传统的熔焊比较，钎焊的最大特点在于母材不熔化、工作温度低、焊接变形小、焊件尺寸精度高，因此钎焊技术特别适用于成型母材或母材难以熔化等领域的焊接，如电子工业、仪器仪表工业、航空航天技术、机械制造技术等。

但传统的钎焊连接技术及装置存在着严重的缺陷和不足之处，导致焊件的加工质量(钎焊深度、垂直度等)差异较大，要么得到废品，要么需要几次焊接才能得到一件合格品；设备的焊接效率低，企业实际生产过程中，由于采用的是高温焊料，导致加热、凝固时间成倍增加，此外设备每次只能焊接一个工件，又因高温焊料每次加热熔化和冷却凝固需要的时间较长，导致设备的生产效率低下等，这一系列问题都亟待解决。基于以上问题和企业需要，我们发明了一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头钎焊方法及装置。

在期刊《计算机与数字工程》第35卷第7期中，文献《PLC在二工位钎焊机电气控制系统中的应用》介绍了三菱FX_2N系列可编程序控制器应用于二工位钎焊机电气控制系统的设计思想，尤其对双边自动焊接工作方式的编程思路做了较为详细的说明。二工位钎焊机是该公司为某企业生产的不锈钢复合煲底成套设备，该设备通过电磁感应原理对不锈钢复合煲底进行加热，电源部分采用IGBT大功率电力电子器件，通过整流获得直流电源；机床的动作由可编程控制器(PLC)控制。可编程控制器在钎焊机中的应用虽然实现了钎焊自动化操作，但是装置的总体成本上升，同时编程及维修复杂，不易于普通工厂一般技术工人的操作。

在期刊《焊接技术》第29卷第3期中，文献《Q-1000碳阻钎焊机的研制》介绍了一种钎焊机，主要应用于太阳能、制冷、汽车等行业有色金属的加工制作及维修。装置的主要技术参数为额定初级电压380V，额定焊接电流1000A，额定电源频率50Hz，额定电流调节范围100～1300A，额定次级电压8V，额定负载持续率35％。该机采用双向可控硅控制初级电源的通断。通过调节电位器改变双向可控硅的的导角，使次级电压发生变化，实现焊接电流的调节。碳阻钎焊机中可控硅的应用，导致整台设备成本高，并且可控硅存在控制相对复杂，容量小，功率大，发热严重等缺点。而本发明专利中应用的时间继电器技术成熟可靠，触点容量相对较大，能够满足接线的需要，同时器件成本低，几乎零消耗，发热量小。

在以往针对钎焊方法及石墨或石墨化电极的专利发明中，有不同类型的例子，如专利名称为钎焊方法，钎焊设备，接合方法，接合设备，及喷嘴单元，专利公开号为CN1846919A，其特点是在磁头的制造过程中，利用钎焊球通过钎焊来实现磁头滑动器电极和弯曲件电极之间的接合。更具体的，将两个电极以90度的角间隔设置，并且将钎焊球安置在这两个电极之间。通过热辐射或其他类似的方法使钎焊球熔化，以实现在这两个电极之间的电连接。但该设备结构复杂，对控制系统的要求较高，不宜制作和推广；专利名称为一种石墨组合电极，专利公开号为CN2620453Y，该专利的技术方案是主电极由外层钢质电极、内层石墨电极、电极柄组成，钢质电极和电极柄成搭口连接，石墨电极的一面与一顶端非阶梯接口面分别与钢质电极和电极柄紧密粘连。此种组合电极的主要应用领域是金属热处理盐浴炉。但是电极结构复杂，应用领域具有局限性；专利名称为空心石墨电极，专利公开号为CN2395495Y，该专利的技术方案是石墨电极的中心为空心管状，在制作现有技术实心石墨电极的基础上，使用一心柱插在实心电极的中间，从中间向外二次挤压，制成中间为管状的空心电极，在使用中可使电极承受较大的电流密度，提高电极的利用率和使用寿命。但是，该电极的结构不是很合理，不利于工件的定位与接触，影响工件的焊接效果，焊件的质量难以保证；专利名称为用于硬钎焊的方法和设备，专利公开号为CN1984741A，该专利介绍了为了沿共同的接缝硬钎烛接合件，通过一热源例如激光射线加热接合件。然后将熔化的焊料从一容器的储备中注入接缝。用这种方法可以以高的速度用焊料填充接缝，并且硬化的焊料表面实际上没有气孔，这允许不进行后续加工便上底漆/油漆。该设备的热源是一激光射线源和/或等离子射线源和/或电弧源和/或火焰源和/或感应加热元件，热源结构复杂，不利于推广应用，而且加工过程中接缝易氧化，影响焊缝的焊接质量。

航空和工业用电缆与触点偶、电缆接头等的连接问题一直是制约我国装备制造业发展的主要瓶颈之一。在钎焊过程中，高温焊料的温度应达到300～450℃左右，过高则造成基体表面及钎料的氧化，导致基体质量变差，因此对钎焊温度上限有要求；在钎焊过程中，高温焊料的温度也不能过低，否则焊料不能完全熔化，致使电缆线、焊料和销管腔触点偶不能完全浸湿焊件，出现夹生，焊接不牢固，电阻率大。触头钎焊时间也不能过长，时间长了也会使焊件出现氧化超标现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头钎焊装置及方法，解决已有技术的不足。

本发明解决技术问题的技术方案是：

该装置主要由一对用于弹性地夹持焊件基体的石墨或石墨化电极、变压器装置、手动或电气转换控制系统、可调电缆线夹持机构、焊件基体定位把持块、脚踏杠杆夹紧机构、安全防护罩、风冷或水冷却装置(可选功能)及单工位或双工位工作台组成。

石墨或石墨化电极，固定安装在端电极安装套座内，通过圆柱螺旋压缩弹簧及通芯螺柱，与脚踏杠杆夹紧机构相连，石墨电极松紧程度可以通过旋转通芯螺柱调节。其中石墨或石墨化电极，电阻为5～60Ω，其外形可以是圆柱形、长方形、或圆柱形与长方形的组合形等；可以根据需要在石墨或石墨化电极内部钻一盲孔内置热电偶，热电偶外接温度仪表，监测加热温度；电极与焊接基体的加热接触面可以是平面、或间歇条形凹槽面，使得把持夹紧可靠和加热过程温升更趋平稳。

变压器装置，由一台或一组变压器构成，根据使用现场电源情况，可以采用一台380V变2～15V的三相变两相干式变压器，或者采用一台220V变2～15V的两相干式压器，或者采用一台380V变220V的三相变两相变压器和两台220V变2～15V干式变压器(双工位结构装置)，将现场工作电压380V或220V经变压器装置变为2～15V的电压。

手动/电气转换控制系统，可以实现通电钎焊的手工操作和电气自动控制操作。当旋钮开关转至电气控制位时，在两个时间继电器的控制下，系统按照预先设定的加热时间和断电时间，实现通电加热和断电停止的自动控制。电气自动控制操作根据时间继电器的设定，可以有连续通电加热和断续间歇加热两种模式。当选转至手动时，操作者凭借经验进行通电加热和断电停止操作。

可调电缆线夹持机构，由丝杠、上丝杠座、下丝杠座、丝母、滑轨导板、支撑杆、导线夹持V型块、紧定螺钉、夹持机构支撑架等部分组成。夹持机构支撑架中的丝杠通过上丝杠座和下丝杠座固定，与丝母配合传动，丝母与滑轨导板连接，滑轨导板与两个支撑杆连接，电缆线夹持在导线夹持V型块中，通过手轮带动丝杠转动，实现被夹持电缆线沿竖直方向上下移动，调节电缆线焊接部位与被焊件基体的相对位置；其中夹持电缆线的支撑杆为可调伸缩杆，配有紧定螺钉，能够根据电缆线的粗细，调整电缆线相对焊件基体定位把持块的位置。

脚踏杠杆夹紧机构，脚踏夹紧机构包括直角板、连杆、脚踏板。

焊件基体定位把持块，包括电木和石棉垫片。

风/水冷却装置，包括风扇、小型水泵以及输水管线，为可选用功能，能够实现焊件的良好冷却。

该装置的使用方法是将工作现场380V或220V电压经变压器装置变为电压2～15V、电流50～500A；通过电缆连接到电阻为5～60Ω的石墨电极上，将电流传导给被焊件基体，使被焊件基体销管腔或接线孔内的焊料加热到130～600℃的熔化温度，进而完成电缆线与销管腔触点偶、电缆接头等的钎焊连接。

本发明的效果和益处是：

(1)实现了电缆线与销管腔触点偶、电缆接头等的可靠连接，经过力学拉伸试验证明，焊接强度达到了航空及工业应用要求，很好地保证了焊接质量(如焊接深度、垂直度等)。

(2)石墨电极加热接触面采用多种结构，使得把持夹紧可靠和加热过程温升更趋平稳。

(3)双工位操作台，显著减轻了工人的劳动强度，同时明显提高了设备的生产效率。

(4)手动/电气转换控制系统，实现手动与电气控制无扰切换，明显减轻工人的劳动强度，使得被加工工件质量容易保证，工件具有同一性和规范性。

(5)可调电缆线夹持机构，实现夹持机构沿竖直方向移动，并可实现夹持头位置的调整，以满足不同工件夹持的需要。

(6)设备加工效率高、安全防护性好、自动化程度高、操作简便、宜人性好。

附图说明

图1是钎焊装置结构示意图。

图2是可调电缆线夹持机构示意图。

图3(A)是圆柱形石墨电极结构示意图。

图3(B)是长方形石墨电极结构示意图。

图3(C)是圆柱形与长方形组合形石墨电极结构示意图。

图中：1丝杠；2上丝杠座；3下丝杠座；4丝母；5滑轨导板；6支撑杆；7导线夹持V型块；8被焊件基体；9紧定螺钉；10夹持机构支撑架；11电缆线。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。

本发明的一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头的钎焊装置由一对用于弹性地夹持焊件基体的石墨或石墨化电极I、变压器装置II、手动或电气转换控制系统III、可调电缆线夹持机构IV、焊件基体定位把持块V、脚踏杠杆夹紧机构VI、安全防护罩VII、风冷或水冷却装置VIII以及单工位或双工位工作台IX组成，如图1所示。

在石墨或石墨化电极I之间将被焊件基体8固定成水平状态，为此，踏下左/右脚踏杠杆夹紧机构VI，移开左/右移动式石墨电极I，被焊件基体8靠紧在移动式石墨电极I上，并松开左/右脚踏杠杆夹紧机构VI，被焊件基体8压紧之后，往被焊件基体8销管腔里填充焊料，启动手动/电气转换控制系统III；通过手轮带动丝杠1转动，实现被夹持电缆线11沿竖直方向上下移动，调节电缆线11焊接部位与被焊接基体8的相对位置；其中夹持电缆线11的支撑杆6为可调伸缩杆，配有紧定螺钉9，能够根据电缆线11的粗细，调整电缆线11相对焊件基体定位把持块V的位置，如图2所示。通过石墨或石墨化电极I，其外形是圆柱形、长方形或圆柱形与长方形的组合形，如图3所示。将电压2～15V、电流50～500A传给被焊件基体8，并采用间歇通断电的方式，将被焊件基体8和焊料的加热到130～600℃熔化，进而完成电缆线11与销管腔触点偶、电缆接头等的钎焊连接。

钎焊件通过“电缆夹持——填加焊料至接线孔内——通电加热——焊料热熔——电缆线插入——稳定熔化——断电”工序完成钎焊。对于双工位钎焊操作台IX，在第一个工位完成一个钎焊件的钎焊工序后，将电源切换至第二工位，进行第二个钎焊件的上述钎焊工序；当第一个钎焊件冷却凝固后，卸下工件，可再进行下一个钎焊件的钎焊。“双工位”结构的设计将使第一个钎焊件的“冷却凝固”时间与第二个钎焊件的“热熔钎焊”时间相互重叠，有利于提高生产效率。

将电缆线11插入熔化了的焊料之中，通过可调电缆线夹持机构IV调节电缆线11与被焊件基体8的相对位置，并保持若干秒钟，并启动风/水冷却装置VIII，将电缆线11连同被焊件基体8一起保持到焊料凝固为止；踏下左/右脚踏杠杆夹紧机构VI，移开左/右移动式石墨电极I，取下焊件，石墨或石墨化电极I的加热时间以及冷却时间均由时间继电器来调节。

Claims

1.一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头钎焊装置，该装置包括一对用于弹性地夹持焊件基体的石墨或石墨化电极(I)、变压器装置(II)、手动或电气转换控制系统(III)、可调电缆线夹持机构(IV)、焊件基体定位把持块(V)、脚踏杠杆夹紧机构(VI)、安全防护罩(VII)、风冷或水冷却装置(VIII)及单工位或双工位工作台(IX)，其特征在于：

石墨或石墨化电极(I)，固定安装在端电极安装套座内，通过圆柱螺旋压缩弹簧及通芯螺柱，与脚踏杠杆夹紧机构(VI)相连，石墨电极(I)松紧程度通过旋转通芯螺柱调节；其中石墨或石墨化电极(I)，电阻为5～60Ω；石墨电极(I)与被焊件基体(8)的加热接触面是平面或间歇条形凹槽面；

变压器装置(II)，由一台或一组变压器构成，将工作电压380V或220V经变压器装置(II)变为2～15V的电压；

手动或电气转换控制系统(III)，当旋钮开关转至电气控制位时，在两个时间继电器的控制下，实现通电加热和断电停止的自动控制；

可调电缆线夹持机构(IV)，包括丝杠(1)、上丝杠座(2)、下丝杠座(3)、丝母(4)、滑轨导板(5)、支撑杆(6)、导线夹持V型块(7)、紧定螺钉(9)和夹持机构支撑架(10)；丝杠(1)通过上丝杠座(2)和下丝杠座(3)固定安装在夹持机构支撑架(10)的内部，固定后的丝杠(1)与丝母(4)配合传动，丝母(4)与滑轨导板(5)连接，滑轨导板(5)与两个支撑杆(6)连接，电缆线(11)夹持在导线夹持V型块(6)中，通过手轮带动丝杠(1)转动，实现被夹持电缆线(11)沿竖直方向上下移动，调节电缆线(11)焊接部位与被焊件基体(8)的相对位置；其中夹持电缆线(11)的支撑杆(6)为可调伸缩杆，配有紧定螺钉(9)，能够根据电缆线(11)的粗细，调整电缆线(11)相对焊件基体定位把持块(V)的位置；

脚踏杠杆夹紧机构(VI)，包括直角板、连杆和脚踏板；

焊件基体定位把持块(V)，包括电木和石棉垫片。

2.利用权利要求1所述钎焊装置的方法，其特征在于将工作电压380V或220V经变压器装置(II)变为电压2～15V、电流50～500A；通过电缆连接到电阻为5～60Ω的石墨电极(I)上，将电流传导给被焊件基体(8)，使被焊件基体(8)销管腔或接线孔内的焊料加热到130～600℃的熔化温度，完成电缆线(11)与销管腔触点偶或电缆接头的钎焊连接。

3.根据权利要求1所述的一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头钎焊装置，其特征还在于其中的石墨或石墨化电极(I)的结构是圆柱体、长方体或圆柱体与长方体的组合体。

4.根据权利要求1或3所述的一种电缆线与销管腔触点偶和电缆接头钎焊装置，其特征还在于，在石墨或石墨化电极(I)内部钻一盲孔内置热电偶，热电偶外接温度仪表，监测加热温度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征还在于：对于双工位工作台(IX)，在第一个工位完成一个钎焊件的钎焊工序后，将电源切换至第二工位，进行第二个钎焊件的上述钎焊工序；当第一个钎焊件冷却凝固后，卸下工件，再进行下一个钎焊件的钎焊；“双工位”结构的设计将使第一个钎焊件的“冷却凝固”时间与第二个钎焊件的“热熔钎焊”时间相互重叠。