CN105181757A - 铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置及方法 - Google Patents

铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置及方法 Download PDF

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李荣斌
王小京
吴鹏
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Abstract

本发明提供了一种铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置及方法。所述铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置包括：第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极、第四环状电极、数字万用电表、直流稳压电源和电流计；其中，第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极依次附接在待测产品焊接接头处；而且第一环状电极和第四环状电极充当测试时的电流极，第一环状电极和第四环状电极之间串联电流计和数字万用电表；第三环状电极和第四环状电极充当电压极，而且第三环状电极和第四环状电极之间串联直流稳压电源。

Description

铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置及方法
技术领域
本发明涉及铜铝搅拌摩擦焊接质量检测领域，更具体地说，本发明涉及一种铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置及相应的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测方法。
背景技术
铜合金具有优良的导电性能，广泛应用于电力电气行业。铝具有质量轻，经济成本较低，导电性能好等优势，部分电气产品或部件用铜铝连接结构件代替铜，可节约成本，目前成为当前工业发展的一个趋势。铜铝连接件由于两者的物理及化学性能差异较大，采用传统熔焊方法很难获得良好的接头。搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接技术，能有效避免熔焊过程中所产生的各种缺陷，较好的适用于铜铝的连接。
铜铝搅拌摩擦焊接过程中铜铝的结合属于在热压力作用下的机械混合，在接头处不会产生铜铝合金层，容易出现虚焊、脱焊等不牢固状况，这样使得铜铝界面存在缝隙，导致电阻增加；当通以较大电流时由于接头处较大的电阻使接头产生较大的热量导致接头失效。目前常用的检验方法是对焊接试件取样进行拉伸、弯曲性能测试以及金相分析。以上检测方法颇具破坏性，在生产过程中无法批量使用，导致无法批量检测，这给铜铝连接件的使用过程埋下了质量隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够在无需破坏已焊接好的铜铝焊接件的情况下实现铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测的装置及方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置，其特征在于包括：第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极、第四环状电极、数字万用电表、直流稳压电源和电流计；其中，第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极依次附接在待测产品焊接接头处；而且第一环状电极和第四环状电极充当测试时的电流极，第一环状电极和第四环状电极之间串联电流计和数字万用电表；第三环状电极和第四环状电极充当电压极，而且第三环状电极和第四环状电极之间串联直流稳压电源。
优选地，第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极依次并排附接在待测产品焊接接头处。
优选地，第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极为粘贴式环状电极。
优选地，第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极通过粘贴依次附接在待测产品焊接接头处。
根据本发明，还提供了一种铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测方法，采用了上述的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置，所述方法包括：
第一步骤：在铜铝搅拌摩擦焊生产线上，在铜铝连接件焊接完毕并且将铜铝焊接产品冷却到室温后，使得第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极依次附接在待测产品焊接接头处，由此使用铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置的直流稳压电源对焊接接头施加预定的直流电压，同时利用数字万用电表测量铜铝焊接产品的电阻值；
第二步骤：利用焊接接头破坏性拉伸测试铜铝焊接样品是否为达标样品，若判断铜铝焊接样品是达标样品则获得达标的铜铝焊接样品的牢固焊点的电阻阈值；
第三步骤：判断第一步骤中测量到的铝焊接产品的电阻值与第二步骤获得的电阻阈值之间的差值是否小于预定电阻差值，如果差值小于预定电阻差值则判断该铜铝搅拌摩擦焊产品焊接合格，反之，如果差值不小于预定电阻差值则判断该铜铝搅拌摩擦焊产品焊接不合格。
优选地，预定电阻差值是电阻阈值的百分之五。
优选地，预定电阻差值是电阻阈值的百分之一。
本发明的检测装置用于铜铝搅拌摩擦焊中的焊接质量检测。在铜铝搅拌摩擦焊生产线上，当铜铝搅拌摩擦焊接完毕冷却到室温后，使用该检测装置的直流稳压电源对焊接接头施加一定的直流电压，如果数字万用电表测得的电阻值与电阻阈值未出现显著差异，则说明该铜铝摩擦焊产品焊接合格。本发明可以无破坏达到铜铝焊接牢固度的批量检测，提高不良品控制率。
本发明所提供的一种铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置结构简单，使用方便，利用电阻阈值来检测焊接接头是否牢固，能有效防止铜铝搅拌摩擦焊接过程中虚焊或焊接不牢固的情况。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置的示意图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测方法的流程图。
参考标记说明：第一环状电极1，第二环状电极2，第三环状电极3，第四环状电极4，数字万用电表5，直流稳压电源6，电流计7。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置的示意图。
如图1所示，根据本发明优选实施例的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置包括：第一环状电极1、第二环状电极2、第三环状电极3、第四环状电极4、数字万用电表5、直流稳压电源6和电流计7；其中，第一环状电极1、第二环状电极2、第三环状电极3和第四环状电极4依次附接(例如粘贴)在待测产品焊接接头处；而且第一环状电极1和第四环状电极4充当测试时的电流极，第一环状电极1和第四环状电极4之间串联电流计7和数字万用电表5；第三环状电极3和第四环状电极4充当电压极，而且第三环状电极3和第四环状电极4之间串联直流稳压电源6。
优选地，第一环状电极1、第二环状电极2、第三环状电极3和第四环状电极4依次并排附接在待测产品焊接接头处。
优选地，第一环状电极1、第二环状电极2、第三环状电极3和第四环状电极4为粘贴式环状电极。
基于图1所示的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置，图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测方法的流程图。
如图2所示，根据本发明优选实施例的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测方法包括：
第一步骤S1：在铜铝搅拌摩擦焊生产线上，在铜铝连接件焊接完毕并且将铜铝焊接产品冷却到室温后，使得第一环状电极1、第二环状电极2、第三环状电极3和第四环状电极4依次附接(例如粘贴)在待测产品焊接接头处，由此使用铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置的直流稳压电源6对焊接接头施加预定的直流电压，同时利用数字万用电表5测量铜铝焊接产品的电阻值；可以在批量生产中对所有铜铝焊接产品逐一进行测试。
第二步骤S2：利用焊接接头破坏性拉伸测试铜铝焊接样品是否为达标样品，若判断铜铝焊接样品是达标样品则获得达标的铜铝焊接样品的牢固焊点的电阻阈值(即电阻基准值或电阻标准值)；
第三步骤S3：判断第一步骤S1中测量到的铝焊接产品的电阻值与第二步骤S2获得的电阻阈值之间的差值是否小于预定电阻差值(例如，预定电阻差值是电阻阈值的百分之五，或者电阻阈值的百分之一)，如果差值小于预定电阻差值则判断该铜铝搅拌摩擦焊产品焊接合格，反之，如果差值不小于预定电阻差值则判断该铜铝搅拌摩擦焊产品焊接不合格。
下面简要解释本发明的工作原理：
一个长l，宽b，高h的均匀导电体，两端加电压U，根据欧姆定律，则有：
I = U R 1 R = 1 R V + 1 R S R V = h S ρ V R S = l b ρ S ,
公式变形可以得到其中S是导体的横截面积，ρV是导体体积电阻率，它只与材料有关，ρS是导体表面电阻率，不反映材料性质，只与材料的表面状态及环境状况有关。
在温度、材料、长度相同的条件，导体的横截面积S越大，通过的电流I就越大，测得的电阻值R就越小。反之，测得的电阻值R就越大。
铜铝搅拌摩擦焊接接头如果焊接牢固，铜铝界面不存在缝隙，导体的横截面积S最大，电阻出现最小阈值。如果出现虚焊、脱焊等不牢固状况，铜铝界面就会存在缝隙，导体的横截面积S变小，导致电阻增加。
由此，本发明的检测装置用于铜铝搅拌摩擦焊中的焊接质量检测。在铜铝搅拌摩擦焊生产线上，当铜铝搅拌摩擦焊接完毕冷却到室温后，使用该检测装置的直流稳压电源对焊接接头施加一定的直流电压，如果数字万用电表测得的电阻值与电阻阈值未出现显著差异，则说明该铜铝摩擦焊产品焊接合格。本发明可以无破坏达到铜铝焊接牢固度的批量检测，提高不良品控制率。
本发明所提供的一种铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置结构简单，使用方便，利用电阻阈值来检测焊接接头是否牢固，能有效防止铜铝搅拌摩擦焊接过程中虚焊或焊接不牢固的情况。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置，其特征在于包括：第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极、第四环状电极、数字万用电表、直流稳压电源和电流计；其中，第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极依次附接在待测产品焊接接头处；而且第一环状电极和第四环状电极充当测试时的电流极，第一环状电极和第四环状电极之间串联电流计和数字万用电表；第三环状电极和第四环状电极充当电压极，而且第三环状电极和第四环状电极之间串联直流稳压电源。
2.根据权利要求1所述的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置，其特征在于，第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极依次并排附接在待测产品焊接接头处。
3.根据权利要求1或2所述的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置，其特征在于，第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极为粘贴式环状电极。
4.根据权利要求1或2所述的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置，其特征在于，第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极通过粘贴依次附接在待测产品焊接接头处。
5.一种铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测方法，采用了根据权利要求1至4之一所述的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置，其特征在于包括：
第一步骤：在铜铝搅拌摩擦焊生产线上，在铜铝连接件焊接完毕并且将铜铝焊接产品冷却到室温后，使得第一环状电极、第二环状电极、第三环状电极和第四环状电极依次附接在待测产品焊接接头处，由此使用铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测装置的直流稳压电源对焊接接头施加预定的直流电压，同时利用数字万用电表测量铜铝焊接产品的电阻值；
第二步骤：利用焊接接头破坏性拉伸测试铜铝焊接样品是否为达标样品，若判断铜铝焊接样品是达标样品则获得达标的铜铝焊接样品的牢固焊点的电阻阈值；
第三步骤：判断第一步骤中测量到的铝焊接产品的电阻值与第二步骤获得的电阻阈值之间的差值是否小于预定电阻差值，如果差值小于预定电阻差值则判断该铜铝搅拌摩擦焊产品焊接合格，反之，如果差值不小于预定电阻差值则判断该铜铝搅拌摩擦焊产品焊接不合格。
6.根据权利要求5所述的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测方法，其特征在于，预定电阻差值是电阻阈值的百分之五。
7.根据权利要求5或6所述的铜铝搅拌摩擦焊接牢固度检测方法，其特征在于，预定电阻差值是电阻阈值的百分之一。
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