CN104198074A - 铜-康铜热电偶及其制备方法 - Google Patents

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沈明
温茂萍
陈红霞
刘更
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Abstract

本发明公开了一种铜-康铜热电偶及其制备方法，其中制备方法包括以下步骤：A、选用直流电弧焊接设备，B、选取铜丝和康铜丝，去除铜丝和康铜丝焊接端的绝缘层，将铜丝焊接部和康铜丝焊接部双绞作为焊接端；C、将焊接端连接变压器的输出端；调用碳棒尖端结构部与双绞的铜丝和康铜丝焊接部接触；利用尖端放电的电弧把双绞的热电偶两极焊接。D、焊接后，判断焊接质量。E、选用绝缘导管，将铜丝和康铜丝穿入绝缘导管中，焊点露出在绝缘导管外作为测试端，将铜丝和康铜丝的另外一端打磨去除绝缘层并焊接到接线卡上，并固紧。本发明建立了一种可进行金属丝直径在0.04mm至0.2mm范围的超细铜-康铜热电偶制备方法，并且热电偶的测试端外形直径小于1mm。

Description

铜-康铜热电偶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种温度传感器技术领域，具体涉及一种铜-康铜热电偶及其制备方法。
背景技术
热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。
热电偶是通过一定方法将两种不同材质金属丝的一端融化焊接成球状焊点而制备成温度传感器，铜-康铜热电偶是其中最为常用的类型之一。但常用商品化铜-康铜热电偶所使用的金属丝直径一般为1mm左右，最小不小于0.2mm，焊接后加上绝缘层、保护套后，测试端外形直径较大。在某些特定用途下，如微小样品室的温度测试、快速温升的瞬态测试等，需要制备直径很细小金属丝而且测试端外形直径较小的热电偶。
由于直径小于0.2mm金属丝在焊接时存在容易虚焊、断焊、焊接点不容易成球形等，这种超细铜-康铜热电偶在焊接参数上不能采用常用商品化热电偶的制备方法，其制备技术难度大。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种可进行金属丝直径在0.04mm至0.2mm范围的超细铜-康铜热电偶制备方法，并且所制备的热电偶的测试端外形直径小于1mm。
本发明针对直径小于0.2mm超细铜-康铜热电偶制备技术上的难题，通过试验确定了超细热电偶的金属线焊接方法、焊接参数、焊接质量检测方法等。本发明采用以下技术手段：
(1)焊接方法：采用热电偶常用的直流电弧焊接方法，但超细铜-康铜热电偶焊接参数将与其他常用铜-康铜热电偶不同。
(2)焊接参数：将调压变压器调至合适的电压，用碳棒尖头和双绞的热电偶相触，接触时间略为1s，利用尖端放电的电弧把双绞的热电偶两极焊接，对于直径在Φ0.04～Φ0.2mm范围的铜-康铜金属丝的焊接电压在5V-20V范围，直径越大，需要的电压越高。
(3)焊接质量好坏的检测方法：一方面观测焊点的形状，一般焊点为球形表明焊接质量较好，另一方面测试焊接后金属丝的电阻值的变化值，一般电阻变化值小于5Ω。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种铜-康铜热电偶,它包括由铜线导体和康铜线导体焊接而成的热电极；所述的铜线导体直径是0.04mm至0.2mm；所述康铜线导体的直径是0.04mm至0.2mm。
更进一步的技术方案是提供一种铜-康铜热电偶的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
A、选用直流电弧焊接设备，焊条采用碳棒，所述碳棒与焊件的接触端设置成尖端结构；
B、选取具有漆包绝缘层的铜丝和具有漆包绝缘层的康铜丝，所述铜丝直径小于0.2mm，所述康铜丝直径小于0.2mm；去除铜丝和康铜丝焊接端的绝缘层，将铜丝焊接部和康铜丝焊接部双绞作为焊接端；
C、将铜丝和康铜丝的非焊接端连接变压器的输出端；调节调压变压器电压，用所述碳棒尖端结构部与所述双绞的铜丝和康铜丝焊接部接触；利用尖端放电的电弧把双绞的热电偶两极焊接。
D、焊接后，通过观察焊点的形状，以及测试焊接后所述铜丝和康铜丝的电阻值变化值判断焊接质量。
E、选用相应直径的绝缘导管，将铜丝和康铜丝穿入绝缘导管中，焊点露出在绝缘导管外作为测试端，将铜丝和康铜丝的另外一端打磨去除绝缘层并焊接到接线卡上，并固紧。
更进一步的技术方案是步骤B中所述铜丝直径是0.04mm至0.2mm；所述康铜丝直径是0.04mm至0.2mm。
更进一步的技术方案是步骤C中调节调压变压器电压至5V-20V。
更进一步的技术方案是步骤C中用所述碳棒尖端结构部与所述双绞的铜丝和康铜丝焊接部接触时间为0.8秒至1.2秒。
更进一步的技术方案是步骤C中用所述碳棒尖端结构部与所述双绞的铜丝和康铜丝焊接部接触时间为1秒。
更进一步的技术方案是步骤D中所述焊接后，焊接点的形状是球形；所述焊接后铜丝和康铜丝的电阻值变化值小于5Ω。
更进一步的技术方案是步骤B中选取具有漆包绝缘层的铜丝和具有漆包绝缘层的康铜丝，焊接前先用0号砂纸打磨去除铜丝和康铜丝焊接端的表面绝缘层，再用无水酒精浸渍过的脱脂棉球清理并理直铜丝和康铜丝。
更进一步的技术方案是步骤E中所述测试端直径小于1mm。
更进一步的技术方案是步骤E中将铜丝和康铜丝的另外一端打磨去除绝缘层并焊接到接线卡上，并用热缩导管固紧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明建立了一种可进行金属丝直径在0.04mm至0.2mm范围的超细铜-康铜热电偶制备方法，并且所制备的热电偶的测试端外形直径小于1mm。可以满足在某些特定用途下，如微小样品室的温度测试、快速温升的瞬态测试等完成准确测量。
附图说明
图1为本发明一个实施例中直流电弧焊接设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施例1
本实施例公开一种铜-康铜热电偶,它包括由铜线导体和康铜线导体焊接而成的热电极；所述的铜线导体直径是0.04mm至0.2mm；所述康铜线导体的直径是0.04mm至0.2mm。并且本实施例中公开的热电偶的测试端外形直径小于1mm。可以满足在某些特定用途下，如微小样品室的温度测试、快速温升的瞬态测试等完成准确测量。
实施例2
如图1所示，根据本发明的另一个实施例，本实施例公开一种铜-康铜热电偶的制备方法，本实施例中采用的主要设备是直流电弧焊接设备，如图1所示，其主要包括设备本体，设备本体上设置有整流器3、调压手柄4，设备本体上设置有开关5，用于启动和关闭此设备，优选的是此设备中焊条采用碳棒1，焊件2是由铜丝和康铜丝组成。其中铜线导体直径是0.04mm至0.2mm；所述康铜线导体的直径是0.04mm至0.2mm。优选的是述碳棒与焊件的接触端设置称尖端结构。具体的是可以采用废旧1号电池中的碳棒，经打磨成铅笔头状制备而成。
本实施例制备方法中主要采用以下技术手段：(1)焊接方法：采用热电偶常用的直流电弧焊接方法，但超细铜-康铜热电偶焊接参数将与其他常用铜-康铜热电偶不同。
(2)焊接参数：将调压变压器调至合适的电压，用碳棒尖头和双绞的热电偶相触，接触时间略为1s，利用尖端放电的电弧把双绞的热电偶两极焊接，对于直径在Φ0.04～Φ0.2mm范围的铜-康铜金属丝的焊接电压在5V-20V范围，直径越大，需要的电压越高。
(3)焊接质量好坏的检测方法：一方面观测焊点的形状，一般焊点为球形表明焊接质量较好，另一方面测试焊接后金属丝的电阻值的变化值，一般电阻变化值小于5Ω。
下面具体介绍本实施例铜-康铜热电偶的制备方法，主要步骤如下：
A、采用直流电弧焊接方法，其中焊接用的碳棒采用废旧1号电池中的碳棒，经打磨成铅笔头状制备而成，其中优选的实施方案是，当经过数次对微细金属丝焊接后，应及时打磨和清洁碳棒，保持碳棒在焊接时的尖端形状。
B、根据需要选取所需直径的具有漆包绝缘层的两种材质的微细金属丝，金属丝是铜丝和康铜丝，金属丝的直径范围可选0.04mm至0.2mm。优选的实施方案是，选用具有漆包绝缘层的金属丝，焊接前先用0号砂纸打磨去除金属丝焊接端的表面绝缘层，再用无水酒精浸渍过的脱脂棉球清理并理直金属丝，并将两根金属丝焊接部位绞在一起并用鳄鱼夹固定，作为金属丝的焊接端。金属丝指的是铜丝和康铜丝。
C、将两种金属丝的非焊接端连接到变压器的输出端，调压变压器调至合适的电压，用碳棒尖头和双绞的金属丝焊接端，接触时间略为1s，利用尖端放电的电弧把双绞的热电偶两极焊接。热电偶的材质、直径不同熔点也不相同，体现在调压器上的输出电压也不相同。对于直径在Φ0.04～Φ0.2mm范围的“铜-康铜”金属丝的焊接电压在5V-20V范围调节，直径越大，需要的电压越高。
D、焊接后，检测焊接质量，首先观测焊点的形状是否为球形，然后测试焊接后金属丝的电阻值的变化值，当小于5Ω，即为合格。
E、选用直径合适的绝缘导管，将金属丝穿入绝缘导管中，将球形焊点露出在导管外作为测试端，测试端外形直径小于1mm。将另外一端的金属丝打磨去除绝缘层并焊接到接线卡上，并用热缩导管固紧。
本实施例可进行金属丝直径在Φ0.04mm至Φ0.2mm范围的超细铜-康铜热电偶制备，并且所制备的热电偶的测试端外形直径小于1mm。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种铜-康铜热电偶,它包括由铜线导体和康铜线导体焊接而成的热电极；其特征在于：所述的铜线导体直径是0.04mm至0.2mm；所述康铜线导体的直径是0.04mm至0.2mm。
2.根据权利要求1所述的铜-康铜热电偶的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括以下步骤：
A、选用直流电弧焊接设备，焊条采用碳棒，所述碳棒与焊件的接触端设置成尖端结构；
B、选取具有漆包绝缘层的铜丝和具有漆包绝缘层的康铜丝，所述铜丝直径小于0.2mm，所述康铜丝直径小于0.2mm；去除铜丝和康铜丝焊接端的绝缘层，将铜丝焊接部和康铜丝焊接部双绞作为焊接端；
C、将铜丝和康铜丝的非焊接端连接变压器的输出端；调节调压变压器电压，用所述碳棒尖端结构部与所述双绞的铜丝和康铜丝焊接部接触；利用尖端放电的电弧把双绞的热电偶两极焊接。
D、焊接后，通过观察焊点的形状，以及测试焊接后所述铜丝和康铜丝的电阻值变化值判断焊接质量。
E、选用相应直径的绝缘导管，将铜丝和康铜丝穿入绝缘导管中，焊点露出在绝缘导管外作为测试端，将铜丝和康铜丝的另外一端打磨去除绝缘层并焊接到接线卡上，并固紧。
3.根据权利要求2所述的铜-康铜热电偶制备方法，其特征在于所述的步骤B中所述铜丝直径是0.04mm至0.2mm；所述康铜丝直径是0.04mm至0.2mm。
4.根据权利要求2所述的铜-康铜热电偶制备方法，其特征在于所述的步骤C中调节调压变压器电压至5V-20V。
5.根据权利要求2所述的铜-康铜热电偶制备方法，其特征在于所述的步骤C中用所述碳棒尖端结构部与所述双绞的铜丝和康铜丝焊接部接触时间为0.8秒至1.2秒。
6.根据权利要求5所述的铜-康铜热电偶制备方法，其特征在于所述的步骤C中用所述碳棒尖端结构部与所述双绞的铜丝和康铜丝焊接部接触时间为1秒。
7.根据权利要求2所述的铜-康铜热电偶制备方法，其特征在于所述的步骤D中所述焊接后，焊接点的形状是球形；所述焊接后铜丝和康铜丝的电阻值变化值小于5Ω。
8.根据权利要求2所述的铜-康铜热电偶制备方法，其特征在于所述的步骤B中选取具有漆包绝缘层的铜丝和具有漆包绝缘层的康铜丝，焊接前先用0号砂纸打磨去除铜丝和康铜丝焊接端的表面绝缘层，再用无水酒精浸渍过的脱脂棉球清理并理直铜丝和康铜丝。
9.根据权利要求2所述的铜-康铜热电偶制备方法，其特征在于所述的步骤E中所述测试端直径小于1mm。
10.根据权利要求2所述的铜-康铜热电偶制备方法，其特征在于所述的步骤E中将铜丝和康铜丝的另外一端打磨去除绝缘层并焊接到接线卡上，并用热缩导管固紧。
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