CN113441806A - 一种汇流环电刷焊接装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汇流环电刷焊接装置和方法，包括热传导板、定位板、压板、热平板，在与触点接触面的簧片上涂抹焊膏，固定于热传导板，置于热平板表面，调节控制温度，使焊膏熔融，自然冷却形成固态焊点。焊料受热均匀，防止气泡和空洞焊点；实现多个电刷组件的同时焊接，提高了传统单件手工焊接的效率；填补了我国汇流环制造技术研究的空白，提供了新的焊接方法和解决方案；与传统工艺相比，提高了高工作温升条件下汇流环的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于焊接加工技术领域，具体涉及一种电刷焊接技术。
背景技术
功率汇流环是旋转式电子电气设备的关键导电转换部件，随着电子电气设备功率的提升、传输电流需求的增大，汇流环电刷组件中的触点工作温度已高达140℃～150℃。传统功率汇流环中，电刷组件一般采用熔点为183℃锡铅焊料，将触点与簧片进行焊接。锡铅焊料的熔点与最高150℃工作温度的温度余度只有30℃左右，存在较大的可靠性风险，已不能满足苛刻条件下的使用要求，需要寻求一种耐高温焊接材料替代原先的锡铅焊料。
综合对比焊料的熔点、机械性能、耐腐蚀性能和经济性，选择Sn96.5Ag3Cu0.5焊膏替代锡铅焊料。该焊料的熔点为217℃，比电刷触点工作温度140℃～150℃高60℃～70℃，具有合适的安全裕度，同时也带来新的问题。
传统的控温烙铁手工焊接方法，不能满足新焊料的焊接要求，需要探索新的焊接方法，而高温焊膏材料应用于电子电气设备领域的汇流环电刷组件，在中国尚无先例。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种汇流环电刷焊接装置和方法，采用一种新的焊接材料及一种新的焊接工艺，在银石墨触点与铍青铜带簧片之间形成可靠的电刷焊点，满足高温升工作的汇流环电刷的使用要求，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
装置包括：热传导板、定位板、压板、热平板，热传导板和定位板采用传热快的铜板制成；定位板通过螺栓固定于热传导板，压板通过螺栓固定于热传导板，热传导板与热平板形成面接触；热量经热平板调节控制，传导至热传导板和定位板。
进一步的，定位板设置通孔，位于触点上方，从通孔观察触点，确认安装平整。
方法包括：在与触点接触面的簧片上均匀涂抹焊膏，簧片固定于压板和热传导板之间，触点固定于定位板和热传导板之间，通孔位于触点上方；热传导板置于热平板表面，调节控制热平板的温度，通过热传导板和定位板，加热簧片与触点，使焊膏熔融；降低热平板的温度，使簧片与触点冷却。
进一步的，与触点接触面的簧片上均匀涂抹1mm厚的217℃熔点的Sn96.5Ag3Cu0.5焊膏或更高熔点的Sn96.5Ag3.5或Sn99.3Cu0.7焊膏。
进一步的，焊接时调节控制热平板的温度保持在400℃。
进一步的，焊膏熔融开始释放助焊剂，采用400℃的控温烙铁手工辅助焊接，直至助焊剂释放完毕。
进一步的，移除控温烙铁，等待1分钟，使簧片与触点自然冷却形成固态焊点。
进一步的，取下焊接有触点的簧片，采用干净的无水乙醇清洗，去除助焊剂。
本发明的有益效果：根据焊接材料的膏状形态，设计电刷焊接装置，实现多个电刷组件的同时焊接，替代传统单件手工焊接方法，提高了焊接效率；采用热平板和控温烙铁相结合，使焊料受热均匀，焊膏内的助焊剂及时排放，防止气泡和空洞焊点，获取高质量的平滑焊点；首次将高温焊料应用于汇流环制造中，填补了我国汇流环制造技术研究的空白；对于其他电子设备高温升应用场合的软钎焊焊接，提供了新的焊接方法和解决方案；采用熔点为217℃的Sn96.5Ag3Cu0.5焊膏和新焊接方法，与传统的锡铅焊料和焊接工艺方法相比，电刷焊点经过50次-55℃～+150℃温冲试验，承受的高温分离力提升了41.5％；使用熔点不低于217℃的Sn96.5Ag3Cu0.5、Sn96.5Ag3.5及Sn99.3Cu0.7等高温焊膏，代替了常用熔点为183℃锡铅焊接丝，提高了高工作温升条件下汇流环的可靠性。
附图说明
图1是装置结构图。
附图标记：1-触点、2-簧片、3-焊膏、4-热传导板、5-定位板、6-压板、7-热平板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。
在簧片2与触点1的接触面均匀涂抹1mm厚的Sn96.5Ag3Cu0.5焊膏3，簧片2固定于压板6和热传导板4之间，触点1固定于定位板5和热传导板4之间，通孔位于触点上方。
热传导板4置于热平板7表面，调节控制热平板7的温度，通过热传导板4和定位板5，加热簧片2与触点1，温度保持在400℃。
焊膏3熔融，开始释放助焊剂，采用400℃的控温烙铁手工辅助焊接，通过触点1上方的通孔，观察焊膏的熔融和助焊剂的释放情况，直至助焊剂释放完毕，移除控温烙铁，等待1分钟。
降低热平板7的温度，使簧片2与触点1自然冷却，形成固态焊点，从焊接装置上取下焊接有触点1的簧片2，拆除簧片2与触点1，采用干净的无水乙醇清洗，去除助焊剂。
上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种汇流环电刷焊接装置，其特征在于，包括：热传导板、定位板、压板、热平板，热传导板和定位板采用传热快的铜板制成；定位板通过螺栓固定于热传导板，压板通过螺栓固定于热传导板，热传导板与热平板形成面接触；热量经热平板调节控制，传导至热传导板和定位板。
2.根据权利要求1所述的汇流环电刷焊接装置，其特征在于，所述定位板，包括：设置通孔，位于触点上方，从通孔观察触点，确认安装平整。
3.一种汇流环电刷焊接方法，其特征在于，包括：在与触点接触面的簧片上均匀涂抹焊膏，簧片固定于压板和热传导板之间，触点固定于定位板和热传导板之间，通孔位于触点上方；热传导板置于热平板表面，调节控制热平板的温度，通过热传导板和定位板，加热簧片与触点，使焊膏熔融；降低热平板的温度，使簧片与触点冷却。
4.根据权利要求3所述的汇流环电刷焊接方法，其特征在于，所述在与触点接触面的簧片上涂抹焊膏，包括：涂抹1mm厚的217℃熔点的Sn96.5Ag3Cu0.5焊膏。
5.根据权利要求3所述的汇流环电刷焊接方法，其特征在于，所述在与触点接触面的簧片上涂抹焊膏，包括：涂抹1mm厚的更高熔点的Sn96.5Ag3.5或Sn99.3Cu0.7焊膏。
6.根据权利要求3所述的汇流环电刷焊接方法，其特征在于，所述加热簧片与触点，包括：调节控制热平板的温度保持在400℃。
7.根据权利要求3所述的汇流环电刷焊接方法，其特征在于，所述使焊膏熔融，包括：焊膏熔融开始释放助焊剂，采用400℃的控温烙铁手工辅助焊接，直至助焊剂释放完毕。
8.根据权利要求6所述的汇流环电刷焊接方法，其特征在于，所述使簧片与触点冷却，包括：移除控温烙铁，等待1分钟，关闭热平板，使焊膏自然冷却形成固态焊点。
9.根据权利要求3所述的汇流环电刷焊接方法，其特征在于，所述形成固态焊点，包括：取下焊接有触点的簧片，采用干净的无水乙醇清洗，去除助焊剂。
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