CN102773615B - 电子式电能表分流器双金属带及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有色金属的焊接方法，特别是制造电子式电能表分流器的有色金属中不同金属的焊接方法；本发明的目的是为了解决现有技术的不足，而提供焊接速度高，被焊金属带安装方便，产品质量一致性高的电子式电能表分流器双金属带的焊接方法；它是先根据需要加工成条状有色金属带，然后通过激光点焊、电子束焊接从而得到双金属带，只要把该双金属带根据需要进行冲剪就可以得到分流器了；它被广泛用于现在的电子式电能表上，根据以上所述的电子式电能表分流器双金属带的焊接方法具有操作方便，降低成本等特点。

Description

电子式电能表分流器双金属带及其焊接方法

技术领域

本发明涉及一种有色金属的焊接方法，特别是制造电子式电能表分流器的有色金属中不同金属的焊接方法。

背景技术

能源问题是当世界的主题，为了节省更多的电量，对电子式电能表提出了更高的要求---损耗低、节能、计量精确。在电子式电能表上进行了第一次革命是分流器结构调整，如中国专利的专利号是ZL200620007181.1，该专利中公开了一种电子式电能表分流器，该分流器的出现使得电能表不仅降低了分流器的原材料成本，降低了整体电阻及功耗,同时计量的数据更精确了。从该专利中可以看出，分流器由三块厚度基本相同两种有色金属构成，三块有色金属两两相邻，两块相同有色金属中间有另一块有色金属，不同的两块有色金属侧端面对接焊接而成。分流器中间的有色金属一般是锰铜或康铜；两边有色金属一般是紫铜或黄铜。而电子式电能表分流器由焊接成一体的双金属带加工而成，一般情况下，构成电子式电能表分流器的有色金属带厚度基本相同且为0.5-5.0mm之间，大部分金属带优选厚度为1.0-4.0mm之间；中间的有色金属带即锰铜或康铜金属带宽度一般为5.0-15.0mm之间。

对于有色金属中的两种不同金属带之间的焊接最通用的焊接方法有二种：一种是电子束焊接，另一种是大功率脉冲激光焊接。

而现有技术中，电子束焊接具有熔深度高，焊缝的深宽比可达20：1，能量转换可达90％以上特点，但对环境要求高：要求辐射防护，无磁场干扰，高真空状态下进行焊接；并且电子束焊接持续能量特别大，对制造电子式电能表分流器被焊的两种有色金属带---以紫铜与锰铜为例，两种不同的金属带需要进行精确固定、支撑并定位。焊接时电子束会贯穿整条焊缝，焊缝下面要留有空隙，由于锰铜金属带的厚度及宽度较小，紫铜金属带的厚度较小，在工装设计过程中考虑给电子束焊缝让位的问题，所以工装要求高，设计复杂，不但要求要精确固定支撑两种有色金属带的位置同时，还需要防止有色金属带在焊接过程中发生变形，影响产品焊缝质量，很难做到一次性焊接二条焊缝；由于分流器焊缝有两条，要分两次进行焊接，对于第二条焊缝工件要重装，又需要进行一次抽真空的操作，对制造分流器上使用电子束焊接体现不出电子束焊接的优势--速度快的特点，由于多一次抽真空和复杂的定位、夹装，也降低了生产效率。

而在现有技术中的大功率脉冲激光焊接，可在大气中焊接，X射线防护低，非接触式焊接，不受磁场干扰，自动化程度高。但激光焊接用在现有电子式电能表分流器双金属带上，对常用的金属如：紫铜、黄铜、锰铜、康铜等有色金属的熔深度一般很难超过1.5mm以上，在制造分流器的有色金属上的一条缝往往要双面焊接，由于激光焊是激光焊点重叠焊形成的焊缝，折算下来在制造分流器的激光焊接速度为0.2-0.5m/min；另其激光焊接的光电能量转换比只有10-20％,具有工作效率低，能耗高的缺点。

据统计当今全球每年采购电子式电能表分流器的数量为数亿只，大量的定单要完成，需要更高的生产效率，电子式电能表的生产由于分流器的生产速度导致了电子式电能表生产速度不高，这成了我们急待解决的问题。

发明内容

综上所述，电子式电能表分流器双金属带的焊接急需一种性能稳定可靠、生产效率快、自动化程度高、克服了现有技术的不足的方法；作为业内制造商及谙熟市场需求的供应商，桐乡市伟达电子有限公司对此十分明了，并组织研发队伍，斥巨资，历经两年多的技术攻关，包括夜以继日的伏案工作和大量的试验、方案筛选，终于得到了本发明的技术方案。

这种方法的特点在于先通过激光间隔点焊，将三块有色金属带固定，形成两边紫铜带，中间锰铜带的侧端面对接的半成品双金属带，从而方便了电子束焊接的夹装，也简化了电子束焊接时使用的工装结构，只需夹紧固定上述的半成品双金属带的两边缘即可进行电子束焊接，解决了电子束焊接对焊缝让位问题，且有效地防止电子束焊接时能量大引起的产品变形而导致焊接缝偏离问题，保证了焊接缝的质量，同时对一块分流器双金属带只需抽一次真空，一次焊接贯穿焊缝，移动电子束焊枪位置使两条焊缝一次性完成焊接，提高了生产效率。经测试，利用该发明创造制造分流器的焊接速度每分钟达到2m/min以上，比原有焊接技术生产效率提高了5-10倍。

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，而提供焊接速度高，被焊金属带安装方便，产品质量一致性高的电子式电能表分流器双金属带的焊接方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的电子式电能表分流器双金属带的焊接方法如下

所述，

第一步，将构成分流器的两种厚度为0.5-5mm的金属加工成条状有色金属带，中间金属带即康铜或锰铜的有色金属带宽度为5.0-15.0mm，两侧边的金属带为黄铜或紫铜，其宽度一般为5-80mm，三条有色金属带厚度基本相同，当然随着技术的发展，金属价格的变化，几种不同的有色金属也可以用其它性能接近或更优越的有色金属替代；

第二步，将第一步得到的有色金属带放入激光焊模具内，中间金属带的长度方向两侧边各有一条其它有色金属的金属带，使被焊有色金属带的长度方向侧端边相互接触，并固定夹紧；

第三步，通过激光点焊------间隔焊接分流器的有色金属带，在两条相邻金属带的接触部位形成间隔的焊接点，形成半成品分流器双金属带，由于是间隔点焊，激光焊接速度至少达到2m/min；所述的激光焊点之间距离优选是0.5-2.0mm，最佳为1.5mm。

第四步，将前步得到的半成品状态的双金属带放入电子束焊接工装内，并夹紧固定；由于半成品双金属带基本完成连接，对工装夹具的要求不高了；

第五步，通过电子束对半成品分流器双金属带的二条焊缝一次性完成焊接，即在真空焊箱中通过移动焊枪完成整块半成品双金属带上焊缝的焊接，使得半成品双金属带的两条接触部位形成完整、且贯穿金属带厚度的焊缝，同时焊接速度可达2-5m/min。

第六步，焊接完成后按分流器产品要求进行冲剪，冲剪成需要的形状，一般形状有“U”字型、“一”字型等。

现在电子式电能表上使用的分流器根据形状一般可以分为二种，一种是一字型分流器，另一种是U字型分流器，即分流器中间有色金属长度远小于两侧边的有色金属长度，为了进一步的根据分流器产品形状设计的需要，降低材料使用成本，所述的构成分流器的有色金属带是由长有色金属带和短有色金属带组成的，所述的短有色金属带为中间有色金属带，所述的长有色金属带为两侧边有色金属带。在焊接时，两条长有色金属带的相对的侧边同时焊接若干条短有色金属带，同时短有色金属带根据分流器产品设计的需要间隔设置在两条长有色金属带中间的侧边。通过间隔设置的短有色金属带能减少有色金属带在后续加工的废料，从而降低生产的成本。一种电子式电能表分流器双金属带，它包括中间金属带、两侧边金属带，所述的两侧边金属带与中间金属带为不同的有色金属，中间金属带两侧端面各与侧边金属带一侧端面焊接成一体；所述的中间金属带有多条，相邻中间金属带的间隔设置距离是U型分流器的侧边金属与中间金属长度差。这种电子式电能表分流器双金属带的焊接方法依次如下：第一步，将构成分流器的两种有色金属加工成厚度为0.5-5mm的条状有色金属带，中间金属带宽度为5.0-15.0mm，中间金属带为多条，在中间金属带的两侧边各有一条金属带，两侧边的金属带其宽度一般为5-80mm；侧边的金属带与中间金属带厚度基本相同；第二步，将第一步得到的有色金属带放入激光焊模具内，两侧边金属带长度方向之间有多条中间金属带，每条中间金属带距离根据实际“U”字型分流器侧边金属与中间金属长度差来定，使被焊有色金属带的长度方向侧端边相互接触，并固定夹紧；第三步，通过激光点焊------间隔焊接分流器的有色金属带，在两条相邻金属带的接触部位形成间隔的焊接点，形成半成品分流器双金属带，由于是间隔点焊，激光焊接速度至少达到2m/min；第四步，将前步得到的半成品状态的双金属带放入电子束焊接工装内，并夹紧固定；由于半成品双金属带基本完成连接，对工装夹具的要求不高了；第五步，通过电子束对半成品分流器双金属带的二条焊缝一次性完成焊接，即在真空焊箱中通过移动焊枪完成整块半成品双金属带上焊缝的焊接，使得半成品双金属带的两条接触部位形成完整、且贯穿金属带厚度的焊缝，同时焊接速度可达2-5m/min；第六步，焊接完成后按分流器产品要求进行冲剪，冲剪成“U”字型。

本发明所得到的电子式电能表分流器双金属带的焊接方法，它是利用激光焊接可在大气压下焊接，不受磁场影响，非接触式焊接，不需使用电极，X射线防护低，对环境要求低的焊接方法的特点，对分流器的两种有色金属带工件做前处理，使得构成分流器的三条金属带连接固定，形成两边紫铜带或黄铜带，中间锰铜带或康铜带的侧端面对接的半成品双金属带，从而降低后续电子束焊接工装设计的难度，以及夹装工件时的复杂程度，最终达到提高生产效率的目的；另一方面，由于可以通过激光间隔的点焊接将两种有色金属带焊接在一起，所以可以通过分析最终产品的结构需要，设计长短有色金属带焊接的双金属带焊接方法，从而节约了间隔空间部分的有色金属材料，降低了生产成本；并且由于通过激光焊接进行前处理，分流器两条焊缝的一致性得到了保证。根据以上所述的电子式电能表分流器双金属带的焊接方法具有操作方便，降低成本等特点。

附图说明

图1是本发明电子式电能表分流器双金属带采用激光点焊后的示意图；

图2为图1采用电子束焊接后的示意图；

图3为图2焊接后进行冲剪加工后的“一”字型分流器的示意图；

图4为本发明电子式电能表分流器双金属带采用激光点焊后的示意图；

图5为图4采用电子束焊接后的示意图；

图6为图5焊接后进行冲剪加工后的“U”字型分流器的示意图；

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1、图2、图3所示，本实施例描述的电子式电能表分流器双金属带的焊接方法，将有色金属切割成所述的厚度的条状有色金属带；

第一步，将有色金属切割成厚度均为2.5mm的条状金属带，中间有色金属带是一条锰铜有色金属带1，锰铜有色金属带1的宽度为6.0mm，两侧边为紫铜有色金属带2，宽度为15.0mm，紫铜有色金属带2有二条；

第二步，将切割完成的三条有色金属带放入激光焊模具内，并且锰铜有色金属带1放置在中间，锰铜有色金属带1的两边为紫铜有色金属带2，锰铜金属带2的长度方向的两侧边与分别与紫铜有色金属带2长度方向的侧边贴合，使被焊有色金属带的长度方向侧边相互接触，并固定夹紧；

第三步，通过激光点焊—间隔焊接分流器的双金属带，在两条相邻有色金属带的接触部位形成间隔的焊接点3，间隔距离为2.5mm,以形成半成品状态的分流器双金属带，由于是点焊，激光焊接速度至少达到2m/min；

第四步，将前步得到的半成品状态的分流器双金属带放入电子束焊工装内，并夹紧固定；由于分流器双金属带基本完成连接，对夹具的要求不高了；

第五步，通过电子束对分流器双金属带二条的焊缝一次性完成焊接，即在真空焊箱中通过移动焊枪完成整条金属带上焊缝的焊接，使得两条金属带的接触部位形成完整且贯穿金属带厚度的焊缝4，同时焊接速度为2-5m/min，

第六步，焊接完成后按分流器产品要求进行冲剪，冲剪成“一”字型分流器。

根据以上得到的分流器经检测，各项技术指标完全达到附和分流器的要求，产品性能一致性高。

在图4、图5、图6中，第一步，将构成分流器的两种有色金属加工成厚度为0.5-5mm的条状有色金属带，中间金属带5宽度为5.0-15.0mm，中间金属5带为多条，两侧边金属6带为二条，两侧边金属带6其宽度一般为5-80mm；第二步，将第一步得到的有色金属带放入激光焊模具内，两侧边金属带6长度方向之间有多条中间金属带5，每条中间金属带5距离根据实际“U”字型分流器侧边金属与中间金属长度差来定，使被焊有色金属带的长度方向侧端边相互接触，并固定夹紧；第三步，通过激光点焊------间隔焊接分流器的双金属带，在两条相邻金属带的接触部位形成间隔的焊接点3，形成半成品分流器双金属带，由于是间隔点焊，激光焊接速度至少达到2m/min；第四步，将前步得到的半成品状态的双金属带放入电子束焊接工装内，并夹紧固定；由于半成品双金属带基本完成连接，对工装夹具的要求不高了；第五步，通过电子束对半成品分流器双金属带的二条焊缝一次性完成焊接，即在真空焊箱中通过移动焊枪完成整块半成品双金属带上焊缝的焊接，使得半成品双金属带的两条接触部位形成完整、且贯穿金属带厚度的焊缝4，同时焊接速度可达2-5m/min；第六步，焊接完成后按分流器产品要求进行冲剪，冲剪成“U”字型分流器。

Claims (10)

1.一种电子式电能表分流器双金属带的焊接方法，其特征在于：第一步，将构成分流器的两种厚度为0.5-5mm的有色金属切割成条状金属带，中间金属带宽度一般为5-15mm，两侧边的金属带其宽度一般为5-80mm，三条有色金属带厚度相同；第二步，将第一步得到的有色金属带放入激光焊模具内，中间金属带的长度方向两侧边各有一条另一种有色金属的金属带，使被焊的有色金属带的长度方向侧端边相互接触，并固定夹紧； 第三步，通过激光点焊------间隔焊接构成分流器的双金属带，在两条相邻金属带的接触部位形成间隔的焊接点，形成半成品分流器双金属带，由于是间隔点焊，激光焊接速度至少达到2m/min；第四步，将前步得到的半成品状态的双金属带放入电子束焊接工装内，并夹紧固定；由于半成品双金属带基本完成连接，对工装夹具的要求不高了；第五步，通过电子束对半成品分流器双金属带的二条焊缝一次性完成焊接，即在真空焊箱中通过移动焊枪完成整块半成品双金属带上焊缝的焊接，使得半成品双金属带的两条接触部位形成完整、且贯穿金属带厚度的焊缝，同时焊接速度可达2-5m/min。

2.根据权利要求1所述的一种电子式电能表分流器双金属带的焊接方法，其特征在于：所述的两侧边的有色金属带的金属是紫铜或黄铜。

3.根据权利要求1所述的一种电子式电能表分流器双金属带的焊接方法，其特征在于：所述的中间有色金属带的金属是锰铜或康铜。

4.根据权利要求1所述的一种电子式电能表分流器双金属带的焊接方法，其特征在于：所述的第三步激光点焊的相邻的焊点之间的距离是0.5-2.0mm。

5.根据权利要求4所述的一种电子式电能表分流器双金属带的焊接方法，其特征在于：激光点焊的相邻点之间的最佳距离是1.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种电子式电能表分流器双金属带的焊接方法，其特征在于：焊接完成后按分流器产品要求进行冲剪，冲剪成需要的形状。

7.一种电子式电能表分流器双金属带，它包括中间金属带、两侧边金属带，所述的两侧边金属带与中间金属带为不同的有色金属，中间金属带两侧端面各与侧边金属带一侧端面焊接成一体；其特征在于：所述的两侧边金属带长度方向中间间隔有多条中间金属带，所述双金属带的焊接方法依次是：第一步，将构成分流器的两种厚度为0.5-5mm的金属加工成条状有色金属带，中间金属带宽度为5.0-15.0mm，中间金属带为多条间隔的金属带，在中间金属带的两侧边各有一条金属带，两侧边的金属带其宽度一般为5-80mm，侧边的金属带与中间金属带厚度相同；第二步，将第一步得到的有色金属带放入激光焊模具内，两侧边金属带长度方向之间有多条间隔的中间金属带，每条中间金属带相距，使被焊的有色金属带的长度方向侧端边相互接触，并固定夹紧； 第三步，通过激光点焊------间隔焊接分流器的有色金属带，在两条相邻金属带的接触部位形成间隔的焊接点，形成半成品分流器双金属带，由于是间隔点焊，激光焊接速度至少达到2m/min；第四步，将前步得到的半成品状态的双金属带放入电子束焊接工装内，并夹紧固定；由于半成品双金属带基本完成连接，对工装夹具的要求不高了；第五步，通过电子束对半成品分流器双金属带的二条焊缝一次性完成焊接，即在真空焊箱中通过移动焊枪完成整块半成品双金属带上焊缝的焊接，使得半成品双金属带的两条接触部位形成完整、且贯穿金属带厚度的焊缝，同时焊接速度可达2-5m/min。

8.根据权利要求7所述的一种电子式电能表分流器双金属带，其特征在于：所述的第三步激光点焊的相邻点之间的距离是0.5-2mm。

9.根据权利要求8所述的一种电子式电能表分流器双金属带，其特征在于：激光点焊的相邻点之间的距离是1.5mm。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的一种电子式电能表分流器双金属带，其特征在于：焊接完成后按分流器产品要求进行冲剪，冲剪成“U”字型。