CN115090982B - 一种塑壳断路器静触头组件的焊接装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑壳断路器静触头组件的焊接装置及其方法，所述焊接装置包括有上电极机构和下电极机构，所述的上电极机构包括有上电极以及引弧角定位组件，所述引弧角定位组件包括有固定设置于上电极上的绝缘夹头、纵向导向滑移设置于绝缘夹头上的导向杆，所述的导向杆的下端固定设置有用于对引弧角进行焊接定位的绝缘压头，该导向杆上设置有弹簧受力座，该导向杆位于弹簧受力座与绝缘夹头之间套设有压缩弹簧。本发明方法可一次完成支架、触点及铁镀铜引弧角等三种不同材质零件的高质量焊接，触头组件产品的焊接熔体溢出均匀，焊接钎着率可达85％以上，同时焊接后银触点与引弧角之间有无明显缝隙。

Description

一种塑壳断路器静触头组件的焊接装置及其方法

技术领域

本发明属于电触头元件的焊接式加工领域，具体涉及一种塑壳断路器静触头组件的焊接装置及其方法。

背景技术

塑壳断路器是将触头组件、灭弧室、脱扣器和操作机构等都装在一个塑料外壳内的开关装置。触头组件作为断路器内部核心的电接触零部件，触头组件的焊接质量很大程度上决定着开关的使用寿命，因此触头组件的焊接质量显得尤为重要，通常焊接这类触头组件时，一般采用感应钎焊或者是电阻钎焊，对于采用感应钎焊，焊接热影响区域会比较大，这会导致支架软化区域广，焊接后支架的硬度降低较多(原材料硬度HV:90-120,焊后硬度HV:50-62)，进而变形量大，影响断路器的使用和装配。

而对于采用电阻钎焊，传统电极结构分布有如下几种方式；

(a)采用常规结构的上、下电极的直接电阻钎焊工艺，分单次两次焊接先焊接触点，再焊接引弧角，焊接时无论是先焊接银触点再焊接引弧角或先焊接引弧角再焊接银触点会有焊料溢出，引弧角与银触点接触面焊接后总是存在焊接缝隙，对引弧角工作时引弧存在很大的安全隐患，焊接质量一致性差，不利于产品的大批量生产。

目前现有技术中还没有成熟的方案可供借鉴，因此有必要进行改进设计。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种塑壳断路器静触头组件的焊接装置及其方法。通过该方法可一次完成支架、触点及铁镀铜引弧角等三种不同材质零件的高质量焊接，触头组件产品的焊接熔体溢出均匀，焊接钎着率可达85％以上，同时焊接后银触点与引弧角之间有无明显缝隙。

为实现上述目的，本发明的技术方案是所述的塑壳断路器静触头组件包括有支架、触点和引弧角，所述的支架上设置有用于焊接触电的触点焊接位，所述的引弧角的底边固定于支架上位于触点焊接位的边侧，且该引弧角的内壁与触点的一侧壁紧邻配合；

所述焊接装置包括有上电极机构和下电极机构，

所述的上电极机构包括有上电极以及引弧角定位组件，所述引弧角定位组件包括有固定设置于上电极上的绝缘夹头、纵向导向滑移设置于绝缘夹头上的导向杆，所述的导向杆的下端固定设置有用于对引弧角进行焊接定位的绝缘压头，该导向杆上设置有弹簧受力座，该导向杆位于弹簧受力座与绝缘夹头之间套设有压缩弹簧。

进一步设置是所述的下电极机构包括有位于下方的下电极主体、以及固定且电连接于下电极主体上方的下电极焊头。

另外，本发明还提供了一种塑壳断路器静触头组件的焊接方法，该焊接方法运行在权利要求1所述的焊接装置上，该焊接方法包括以下步骤：

(1)焊接前材料准备：

a)对焊接前电触头支架进行酸洗，去除支架表面的杂质和表面氧化膜、酸性后进行磁力抛光震动研磨，去除表面毛刺后，进行清洗、烘干；

b)引弧角进行震动研磨去毛刺后，清洗后滚镀铜≥6um以上；

c)触点使用AgC，触点焊接面覆上与触点长宽规格一致且厚度为0.08～0.1mm的BAg15CuP焊料；

(2)焊接电极的选用：

a)上电极使用铬锆铜材料焊接电极，绝缘压头采用陶瓷棒为辅助焊接电极、陶瓷棒焊接高出焊接电极5mm；

b)下电极焊头为方形钼钢电极；

(3)焊接流程：

a)支架定位，所述定位就是将待焊的支架放置于下电极上，放置时将支架焊接面放置于下电极焊头上，支架可被紧固在下电极上；；

b)使用点膏机在支架边缘焊接引弧角的焊接位置涂覆膏状焊料，该膏状焊料为BAg15CuP膏状焊料；

c)再将引弧角放置于焊接工装中，其上方用所述的绝缘压头进行定位；

d)两手同时按住启动按钮，电阻焊接设备启动，上电极下压、绝缘压头接触到引弧角后其上方的弹簧进行压缩，上电极同时也接触到银触点工作面，检查触点与引弧角接触面之间是否有缝隙，如无焊接缝隙，焊接过程中，陶瓷棒必须压紧引弧角；两手同时按住启动按钮，电阻焊接设备进行通电完成静触头组件的焊接工序；

e)完成上述所有步骤后，即表示已完成焊接前所有准备工作，启动电阻焊焊接设备的焊接电源，在设置好的焊接电流，焊接时间参数下，通电加热工件，最终完成触头组件的焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

本发明采用电阻钎焊焊接工艺，加热效率高，可同时实现多个不同材质零件的焊接，解决分步焊接时后道焊接对前一个焊点强度的影响，既提高了焊接质量又提升了焊接效率；同时产品加热效率高，热量从电极与支架紧贴处向支架传导，熔体渗出均匀，焊接热影响区小，且铁镀铜零件工作面镀层完好，支架异型结构部位变形量小，很好地保证了产品的焊接质量，钎着率可达到85％以上、该方法在现有产品制作工艺的基础上，既不能增加产品的制造成本，同时又满足了焊接后产品剪切力、金相、产品外光等缺陷；组件中的触点、异型材母排及不锈钢零件采用本发明的焊接工艺方式进行连接，可进行大批量稳定生产，操作方便，成本低廉，焊接效率高且焊接质量一致性好。

本发明的工艺可一次性完成支架、触点及铁镀铜引弧角等三种不同材质零件的高质量焊接，触头组件产品的焊接熔体溢出均匀，焊接钎着率可达85％以上，同时焊接后银触点与引弧角之间有无明显缝隙。引弧角以支架焊接面仅3.2mm宽，同时也是银触点与引弧角有0.5mm高低差，难度较大、焊接后的引弧角满足剪切力＞3000N、焊接后表面无焊料等外观缺陷；

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1本发明焊接装置结构示意图；

图2本发明触头组件的结构分解图；

图3本发明实施例所焊接的触头金相图；

图4本发明实施例所焊接引弧角剪切力侧视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1至图2所示，为本发明实施例中，所述的塑壳断路器静触头组件包括有支架11、触点12和引弧角13，本实施所述的支架11为铜材质，所述的触点为银触点，具体优选为AgC，所述的引弧角为铁镀铜材质。

本实施例所述的支架11上设置有用于焊接触电的触点焊接位111，所述的引弧角13的底边固定于支架上位于触点111焊接位的边侧，且该引弧角13的内壁131与触点12的一侧壁紧邻配合。

本实施例所述焊接装置包括有上电极机构2和下电极机构3；所述的上电极机构2包括有上电极21以及引弧角定位组件22，所述的上电极优选为铬锆铜材质，所述引弧角定位组件22包括有固定设置于上电极上的绝缘夹头221、纵向导向滑移设置于绝缘夹头上的导向杆222，所述的导向杆的下端固定设置有用于对引弧角进行焊接定位的绝缘压头223，该导向杆上设置有弹簧受力座224，该导向杆222位于弹簧受力座与绝缘夹头之间套设有压缩弹簧225。本实施例所述绝缘夹头221、导向杆222、弹簧受力座224和绝缘压头223均优选采用陶瓷材质。

本实施例所述的下电极机构3包括有位于下方的下电极主体31、以及固定且电连接于下电极主体上方的下电极焊头32，本实施例所述的下电极主体31为铬锆铜材质，所述的下电极焊头32为方形钼钢。

焊接具体应用例：

现利用上述焊接装置结合具体焊接应用例，进一步说明本申请的实施细节。

(1)上电极1-1陶瓷弹簧固定夹头，使用内六角M6螺钉固定异形上电极1-2铬锆铜高100mm、宽20mm、长36mm、电极锥度6°上。

(2)上电极使用陶瓷接头1-6放入外径高35mm的弹簧，并放入1-1避位空内，使其能在接触受力情况下，上下活动；

(3)直径长25mm的陶瓷棒1-7，使用内六角M5螺钉固定在1-6陶瓷接头上、使用1-1上下调节陶瓷棒高度，使陶瓷棒高度高于1-2焊接电极面5mm左右、陶瓷棒先压住1-8引弧角后，陶瓷接头1-6上下活动后，电极1-2接触到银触点1-10，有高低差5mm后，保持压力进行焊接

(4)下电极1-4使用铬锆铜进行制作，直径20mm，高55mm、锥度6°

(5)下电极为支架异形固定电极1-3钼钢电极，直径16mm、加工电极成长12mm宽10mm，高10mm电极，经过感应钎焊工艺将钼钢电极焊接后镶嵌在1-4铬锆铜电极上；

(6)焊接时支架1-9先固定在下电极1-3上，依次放入银触点1-10、引弧角1-9、上电极下压进行焊接；

2、本发明具体实施采用以下方法，具体步骤如下：

(1)焊接前材料准备：

a)对焊接前电触头支架进行酸洗，去除支架表面的杂质和表面氧化膜、酸性后进行磁力抛光震动研磨，去除表面毛刺后，进行清洗、烘干；

b)引弧角进行震动研磨去毛刺后，清洗后滚镀铜≥6微米以上；

c)银触点使用AgC、触点焊接面已采用特殊工艺覆上与触点长宽规格一致即6mmx7mm，厚度为0.08～0.1mm的焊料，引弧角焊接使用Ag15CuP膏状焊料；

(2)焊接电极的选用：

a)上电极使用铬锆铜材料焊接电极，弹簧、陶瓷棒为辅助焊接电极、陶瓷棒焊接高出焊接电极5mm(电极样式如图示)；

b)下电极使用铬锆铜镶钼钢电极长方形(10mmx12mm)(电极样式如图示)；

(3)焊接流程：

a)支架定位，所述定位就是将待焊工件支架放置于下电极上，放置时将支架焊接面放置于下电极仿形槽中、支架可被紧固在下电极上，这样产品焊接时支架不易发生晃动；

b)银触点材质为AgC，在其焊接面已预覆BAg15CuP焊料，方便产品焊接。

c)使用点膏机在支架的焊接铁镀铜引弧零件焊接位置几何中心4.5～5.625mm³体积大小的膏状焊料，以上所述焊料均为银基钎料BAg15CuP；

d)再将滚镀铜6um的引弧角放置于焊接工装中进行定位；

e)两手同时按住启动按钮，电阻焊接设备启动，上电极下压、陶瓷棒接触到引弧角后其上方的弹簧进行压缩，上电极同时也接触到银触点工作面，检查触点与引弧角接触面之间是否有缝隙，如无焊接缝隙，焊接过程中，陶瓷棒必须压紧引弧角(陶瓷棒压力约80kg左右)使其不会偏移及焊接后出现变形或是向后倒塌等不良问题；两手同时按住启动按钮，电阻焊接设备进行通电完成静触头组件的焊接工序；

g)完成上述所有步骤后，即表示已完成焊接前所有准备工作，启动电阻焊焊接设备的焊接电源，在设置好的焊接电流，焊接时间参数下，通电加热工件，最终完成触头组件的焊接。

本组件焊接时电流通过触点和支架，而引弧角不通电流，引弧角的焊接是通过下电极加热支架后，支架产生的电阻热将焊接引弧角区域的Bag15CuP焊膏熔化，将引弧角焊接至支架上，焊料溢出均匀，焊接剪切强度良好。

如图3-4所示，检测结果可见，采用本发明种具有异型支架结构的塑壳断路器静触头组件的焊接方法，产品焊后的引弧角剪切力、触点金相等要求均满足客户要求。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (1)

1.一种塑壳断路器静触头组件的焊接装置，所述的塑壳断路器静触头组件包括有支架、触点和引弧角，所述的支架上设置有用于焊接触电的触点焊接位，所述的引弧角的底边固定于支架上位于触点焊接位的边侧，且该引弧角的内壁与触点的一侧壁紧邻配合；

所述焊接装置包括有上电极机构和下电极机构，

其特征在于：所述的上电极机构包括有上电极以及引弧角定位组件，所述引弧角定位组件包括有固定设置于上电极上的绝缘夹头、纵向导向滑移设置于绝缘夹头上的导向杆，所述的导向杆的下端固定设置有用于对引弧角进行焊接定位的绝缘压头，该导向杆上设置有弹簧受力座，该导向杆位于弹簧受力座与绝缘夹头之间套设有压缩弹簧；

所述的下电极机构包括有位于下方的下电极主体、以及固定且电连接于下电极主体上方的下电极焊头；

所述塑壳断路器静触头组件的焊接装置的焊接方法包括以下步骤：

（1）焊接前材料准备：

a）对焊接前电触头支架进行酸洗，去除支架表面的杂质和表面氧化膜、酸性后进行磁力抛光震动研磨，去除表面毛刺后，进行清洗、烘干；

b）引弧角进行震动研磨去毛刺后，清洗后滚镀铜≥6um以上；

c）触点使用AgC，触点焊接面覆上与触点长宽规格一致且厚度为0.08~0.1mm的BAg15CuP焊料；

（2）焊接电极的选用：

a）上电极使用铬锆铜材料焊接电极，绝缘压头采用陶瓷棒为辅助焊接电极、陶瓷棒焊接高出焊接电极5mm；

b）下电极焊头为方形钼钢电极；

（3）焊接流程：

a）支架定位，所述定位就是将待焊的支架放置于下电极上，放置时将支架焊接面放置于下电极焊头上，支架可被紧固在下电极上；

b) 使用点膏机在支架边缘焊接引弧角的焊接位置涂覆膏状焊料，该膏状焊料为BAg15CuP膏状焊料；

c）再将引弧角放置于焊接工装中，其上方用所述的绝缘压头进行定位；

d）两手同时按住启动按钮，电阻焊接设备启动，上电极下压、绝缘压头接触到引弧角后其上方的弹簧进行压缩，上电极同时也接触到银触点工作面，检查触点与引弧角接触面之间是否有缝隙，如无焊接缝隙，焊接过程中，陶瓷棒必须压紧引弧角；两手同时按住启动按钮，电阻焊接设备进行通电完成静触头组件的焊接工序；

e）完成上述所有步骤后，即表示已完成焊接前所有准备工作，启动电阻焊焊接设备的焊接电源，在设置好的焊接电流，焊接时间参数下，通电加热工件，最终完成触头组件的焊接。