一种细丝电阻套焊方法和套焊模具的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种细丝电阻套焊方法和套焊夹具，本发明是用膨胀水泥包裹安装有细丝电阻套焊模具的夹具中的套接用薄壁套管，并通过模具在套管形成预应力，防止其在焊接过程中膨胀，从而得到丝与丝焊接和丝与套管焊接的套管外形尺寸不变的完美焊接接头。本发明利用膨胀水泥形成固定绝缘块，既限定套管膨胀又集中电流加热焊接部位，接头、模具结构简单，安装方便，操作简单。焊接完成后，只要将水泥块敲碎即可取出焊好的金属丝，且整个模具造价低，可进行大批量生产。
【专利说明】一种细丝电阻套焊方法和套焊模具
【技术领域】
[0001]本发明涉及细丝焊接及模具领域，尤其涉及一种细丝电阻套焊方法和套焊夹具。【背景技术】
[0002]目前气体保护激光焊接细丝的方法是将金属细丝的放置焊接区域内对齐后，再进行激光焊接，其特征在于焊接工作区必须采用气体保护焊接，其力学性能难以满足力学性能的要求。
[0003]现有技术中，用管状物连接两根丝部件，使用胶灌在管子内，然后将两个细丝插入管内进行连接，众所周知胶结强度低，因而就加长套管长度和壁厚，存在无法提高两个导丝部的结合强度，难以获得足够的弯曲和扭矩传输性的问题；同事管状连接部位加长了两个细丝的连接长度，使局部直径变粗；此外存在细丝的连接作业麻烦的这一制造方面的问题。
[0004]目前的电阻焊接过程为:电阻对被焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热细丝至热塑性状态后迅速施加顶锻力完成焊接，形成牢固的接头。但只能对直径比较大的丝进行焊接，电阻对焊用于金属丝轧制厂以及金属丝制品的制造，但对于特别细的丝由于工件加工和工件结合面的几何精度采用对接的方式不能满足弯曲强度和韧性等各种性能要求。采用套管焊接两根丝，由于管壁很薄，焊接过程很易变形，接头外形发生变化，接头质量差，力学性能不能满足使用要求。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明针对【背景技术】中存在的问题，提供一种细丝电阻套焊方法和套焊夹具，其具体技术方案如下:
一种细丝电阻套焊模具，其特征在于:包括绝缘基座(6)，铜电极板(5)，钽电极板(4)，薄壁套筒(3)，顶盖(7);所述绝缘基座(6)为凹槽状，绝缘基座(6)—端设置有铜电极板(5)，另一端设置有钽电极板(4)，绝缘基座(6)上方设置有顶盖(7);所述薄壁套筒(3)穿过铜电极板(5)和钽电极板(4);所述铜电极板(5)、钽电极板(4)和顶盖形成的空间中充满水泥，形成水泥模块(8);所述铜电极板(5)上设置有导电螺孔(10)。
[0007] 作为优选项:
所述水泥模块(8)和顶盖(7)之间设置有橡胶垫片(9)。
[0008]所述铜电极板(5)和钽电极板(4)分别通过绝缘基座固定底槽(12)固定在绝缘基座(6)上。
[0009]所述顶盖(7)通过紧固螺钉(11)固定在绝缘基座(6)上。
[0010]由于所连接细丝特别细小(一般直径小于0.5mm)，尽管很小的安装间隙，但其引起的膨胀就会造成丝直径很大比例的变化，需设计一个装置限制它在直径方向的膨胀。考虑到水泥电绝缘性、耐高温、价格低廉且应用起来简单等的特点，此模具采用在薄壁套筒(3)周围浇铸水泥的方式形成成型模具，浇铸后震动压实水泥，然后用橡胶垫片(9)盖在水泥块上方，且高出绝缘基座(6)两边的侧壁一定高度；将顶盖(7)盖上，最后再通过顶盖(7)将橡胶垫片(9)压到与绝缘基座(6)两边的侧壁平齐，从而进一步压实整个水泥块，再拧紧好固定顶盖(7)的螺钉。这样，整个水泥块便对薄壁套筒(3)形成一定的预压应力。膨胀水泥凝固在薄壁套管外部，等凝固后焊接时可以限制薄壁套筒(3)的膨胀，保证焊接接头的尺寸。
[0011]采用电阻套接时，必须在两根丝端部施加一定的顶锻力，这就要求对两根细丝施加顶锻压力，且必须在一根轴线上(否则施压时容易顶偏，从而导致焊接接头性能变差，甚至未焊上)，也就是说，两个细丝必须在一根轴线上。为解决这个问题，设计了外部包裹水泥的薄壁套筒，丝在套筒内焊接，见图5。电阻套接时向两根细丝施加顶锻力，很容易出现失稳，薄壁套筒及水泥固定块可以很好地保证两根细丝在受压时对接部位失稳问题。
[0012]电阻套接时，电阻热使材料达到高温状态容易氧化，影响其性能。此模具中，细丝对接处处在一个薄壁套筒中，两根细丝安装好后，薄壁套筒(3)中的空间是很小的，因此氧气等各种气体的含量相对没有套筒的情况下减少很多，从而减少焊接接头处的氧化。薄壁套筒外部的水泥块，可以减少薄壁套筒外壁的氧化。
[0013]由于水泥的电绝缘性，保证电流只从丝和套筒流过，甲种丝(1)和乙种丝(2)的自身电阻在电流作用下，两种丝到达高温塑性状态，在施加的轴向压力作用下，甲、乙两种丝便会在薄壁套筒(3)内墩粗，而薄壁套筒(3)不能做得太厚(否则会引入焊后多余壁厚的加工的问题和应力集中问题)，很可能在内部压力的作用下也向外膨胀，因此，如果不采取措施限制薄壁套筒(3)的膨胀的话，薄壁与丝间的压力就不能达到焊接所要求的压力值。故此，在薄壁套筒(3)的外壁设计了膨胀水泥块，限制其径向膨胀，这样就在接头内部产生一定的三向压应力，增加套筒与内部丝的压力，保证套筒与丝也被很好的焊接。采用钽电极板
(4)和铜电极板(5)对焊接部位限制温度，从而控制焊接接头的范围。
[0014]细丝电阻套焊模具组装过程为:将绝缘基座(6)放在平坦的桌上，分别将钽电极板(4)和铜电极板(5)顺着绝缘基座固定底槽(12)竖直向下插入绝缘基座(6)中，使钽电极板(4)和铜电极板(5)底面与绝缘基座固定底槽(12)接触；由于薄壁套筒太短，为便于固定，在其中间穿一根与管内径相同的长丝，通过长丝的拉力使薄壁套筒(3)穿过钽电极板
(4)和铜电极板(5)上的孔，让其在钽电极板(4)和铜电极板(5)两端的伸出长度保持相近即可；钽电极板(4)和铜电极板(5)所夹的空间中浇铸水泥，在薄壁套管(3)外周均匀充满水泥，并且保持薄壁套筒(3)与水泥之间紧密的接触；水泥均匀浇铸完成后，在水泥上方垫上橡胶垫片(9)，再盖上顶盖(7)，并用紧固螺钉(11)固定好顶盖(7)，通过橡胶垫片(9)和顶盖(7)压实水泥；等待水泥凝固之后，抽出长丝，模具便组装好了。
[0015]电阻套接的加压方法:将细丝电阻套接模具(14)以及焊接的细丝固定好后，在上滑块(18)的上配置适当的重物，一根细丝固定在上滑块(18)上，从而在焊接面处施加了一定压力。
[0016]本发明还提供安装有细丝电阻套焊模具的夹具，其特征在于:包括细丝电阻套接模具(14)，夹具底座(24)，导向杆(19、20)，固定块(17)，上滑块(18)，下导电块(15)、上导电块(16);所述夹具底座(24)上设置有细丝导孔(23)，所述导向杆(19、20)固定在夹具底座(24)上，所述固定块(17)，上滑块(18)依次穿过导向杆(19、20)，固定块(17)和夹具底座(24)接触，固定块(17)上设置有下导电块(15)，上滑块(18)上设置有上导电块(16)，所述细丝电阻套接模具(14)设置在固定块(17)，上滑块(18)之间，与固定块(17)上端面固定连接。
[0017]作为优选项:
所述导向杆(19、20)分别通过设置在夹具底座(24)上的导向杆固定孔(25)固定在夹具底座(24)上。
[0018]所述固定块(17)和上滑块(18)上分别设置有细丝槽，两个细丝槽在一条垂直线上。
[0019]所述下导电块(15)和上导电块(16)上分别设置有细丝压块(21、22)。
[0020]整个夹具由夹具底座(24)支撑着，立在水平桌上。导向杆(19)、(20)通过导向杆固定孔(25)与夹具底座(24)相连，用环氧树脂使其固定。固定块(17)、上滑块(18)上加工了两个内径与导向杆(19) (20)直径相同的孔；安装时固定块(17)沿着导向杆(19) (20)滑动到底部，使其底面与夹具底座(24)顶面接触。下导电块(15)、上导电块(16)通过螺丝和胶分别固定在固定块(17)、上滑块(18)上。细丝电阻套接模具(14)通过环氧树脂固定在固定块(17)的上端面。
[0021]焊接面的定位:焊接时将很长的乙种丝(2)从夹具底座(24)的细丝导孔(23)穿出，沿着下导电块(15)上的槽，然后插入套筒一定距离。然后利用下导电块(15)和细丝压块(21)夹紧乙种丝(2);乙种丝(2)在薄壁套筒(3)里面的位置也就固定了，而甲种丝(I)也可以通过同样的方法从薄壁套筒(3)的上端口插入其中，直至与乙种丝(2)接触，然后上导电块(16)和细丝压块(22)夹紧甲种丝(1)，焊接面便定位好了。通过控制乙种丝(2)插入薄壁套筒(3)的深度，可以实现焊接面在薄壁套筒(3)里任意位置的定位。
[0022]下导电块(15)、上导电块(16)为金属条,将它们露出的两个上表面加工为一个面，然后中间加工有一个细丝槽，槽宽等于细丝直径，槽深为细丝直径的一半；下导电块
(15)上面开一个螺丝孔，通过固定螺钉(27)固定在固定块(17)上。细丝压块(21、22)由金属制成的金属片，端部与导电块平齐，通过螺丝固定细丝，保证两个丝对齐。
[0023]本发明还提供使用上述夹具的细丝电阻套焊方法:将两种细丝分别从外部包裹膨胀水泥的薄壁套筒(3)的两端插入其中，两种细丝在薄壁套筒(3)中间部位接触，然后通入电流进行电阻套焊，在水泥模块对套管径向限制和顶锻时接头部位的压力的共同作用下，完成焊接，形成丝与丝焊接和丝与套管焊接的套管外形不变的完美焊接接头。
[0024]本发明的有益效果为:可以采用管壁很薄的套管进行焊接，焊后不用进行接头外形的处理，丝与丝的焊接强度和丝与管壁的焊接强度都很高；解决了细丝无法电阻焊接的难题。有套管管壁很薄，焊接接头的尺寸与丝几乎相当。和电弧和激光熔化焊接相比较:热效率高，焊缝致密、没有疏松和裂纹等缺陷。此法也可以用于同种和异种材料的细丝焊接。细丝电阻焊具有生产效率高、焊接质量好，低成本、节省材料、劳动条件较好，易于自动化等特点，可广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等各工业部门。
[0025]模具安装方便，操作简单。焊接完成后，只要将水泥块敲碎即可取出焊好的金属丝，且整个模具造价低，可进行大批量生产。
[0026]
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1:本发明结构的三等轴测图；图2:本发明内部结构的三等轴测图；
图3:本发明的剖视图；
图4:本发明结构的主视图；
图5 ;安装有细丝电阻套焊的模具的夹具的结构示意图；
图6:细丝穿过细丝槽的示意图；
其中:
1—甲种丝、2—乙种丝、3—薄壁套筒、4—钽电极板、5—铜电极板、6—绝缘基座、7—顶盖、8—水泥模块、9一橡胶垫片、10—导电螺孔、11一紧固螺钉、12—导电板固定底槽、14-细丝电阻套接模具、15-下导电块、16-上导电块、17-固定块、18-上滑块、(19、20)—导向杆、(21、22)—细丝压块23—细丝导孔、24—夹具底座、25—导向杆固定孑U[0028]
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0030]如图1、图2、图3、图4所示，一种细丝电阻套焊模具，包括绝缘基座(6)，铜电极板
(5)，钽电极板(4)，薄壁套筒(3)，顶盖(7);所述绝缘基座(6)为凹槽状，绝缘基座(6) —端设置有铜电极板(5)，另一端设置有钽电极板(4)，绝缘基座(6)上方设置有顶盖(7);所述薄壁套筒(3)穿过铜电极板(5)和钽电极板(4);所述铜电极板(5)、钽电极板(4)和顶盖形成的空间中充满水泥，形成水泥模块(8);所述铜电极板(5)上设置有导电螺孔(10)。所述水泥模块(8)和顶盖(7)之间设置有橡胶垫片(9)。所述铜电极板(5)和钽电极板(4)分别通过导电板固定底槽(12)固定在绝缘基座(6)上。所述顶盖(7)通过紧固螺钉(11)固定在绝缘基座(6)上。
[0031]此模具采用在薄壁套筒(3)周围浇铸水泥的方式形成成型模具，浇铸后震动压实水泥，然后用橡胶垫片(9)盖在水泥块上方，且高出绝缘基座(6)两边的侧壁一定高度；将顶盖(7)盖上，最后再通过顶盖(7)将橡胶垫片(9)压到与绝缘基座(6)两边的侧壁平齐，从而进一步压实整个水泥块，再拧紧好固定顶盖(7)的螺钉。这样，整个水泥块便对薄壁套筒(3)形成一定的预压应力。膨胀水泥凝固在薄壁套管外部，等凝固后焊接时可以限制薄壁套筒(3)的膨胀，保证焊接接头的尺寸。
[0032]如图5、图6所示，本发明还提供安装有细丝电阻套焊的模具的夹具，包括细丝电阻套接模具(14)，夹具底座(24)，导向杆(19、20)，固定块(17)，上滑块(18)，下导电块
(15)、上导电块(16);所述夹具底座(24)上设置有细丝导孔(23)，所述导向杆(19、20)固定在夹具底座(24)上，所述固定块(17)，上滑块(18)依次穿过导向杆(19、20)，固定块(17)和夹具底座(24)接触，固定块(17)上设置有下导电块(15)，上滑块(18)上设置有上导电块
(16)，所述细丝电阻套接模具(14)设置在固定块(17)，上滑块(18)之间，与固定块(17)上端面固定连接。
[0033]所述导向杆(19、20)分别通过设置在夹具底座(24)上的导向杆固定孔(25)固定在夹具底座(24)上。·
[0034]所述固定块(17)和上滑块(18)上分别设置有细丝槽，两个细丝槽在一条轴线上。[0035]所述下导电块(15)和上导电块(16)上分别设置有细丝压块(21、22)。
[0036]整个夹具由夹具底座(24)(由工程塑料制成的长方体块)支撑着，立在水平桌上。圆柱形的导向杆(19)、(20)由不锈钢加工而成，通过导向杆固定孔(25)与夹具底座(24)相连，用环氧树脂使其固定。固定块(17)、上滑块(18)是两块由工程塑料制成的长方体块，也加工了两个内径与导向杆(19) (20)直径相同的孔；安装时固定块(17)沿着导向杆(19)
(20)滑动到底部，使其底面与夹具底座(24)顶面接触。下导电块(15)、上导电块(16)通过螺纹和胶分别固定在固定块(17)、上滑块(18)上。细丝电阻套接模具(14)通过环氧树脂固定在固定块(17)的上端面。
[0037]使用上述夹具的细丝电阻套焊方法:焊接时将很长的乙种丝(2)从夹具底座(24)的细丝导孔(23)穿出，沿着下导电块(15)上的槽，然后插入套筒一定距离。然后利用下导电块(15)和细丝压块(21)夹紧乙种丝(2);乙种丝(2)在薄壁套筒(3)里面的位置也就固定了，而甲种丝(I)也可以通过同样的方法从薄壁套筒(3)的上端口插入其中，直至与乙种丝(2)接触，然后上导电块(16)和细丝压块(22)夹紧甲种丝(1)，焊接面便定位好了，然后通入电流进行电阻套焊，在水泥模块对套管径向限制和顶锻时接头部位的压力的共同作用下，完成焊接，形成丝与丝焊接和丝与套管焊接的套管外形不变的完美焊接接头。
【权利要求】
1.一种细丝电阻套焊模具，其特征在于:包括绝缘基座(6)，铜电极板(5)，钽电极板(4)，薄壁套筒(3)，顶盖(7);所述绝缘基座(6)为凹槽状，绝缘基座(6)—端设置有铜电极板(5)，另一端设置有钽电极板(4)，绝缘基座(6)上方设置有顶盖(7);所述薄壁套筒(3)穿过铜电极板(5)和钽电极板(4);所述铜电极板(5)、钽电极板(4)和顶盖形成的空间中充满水泥，形成水泥模块(8);所述铜电极板(5)上设置有导电螺孔(10)。
2.如权利要求1所述的细丝电阻套焊模具，其特征在于:所述水泥模块(8)和顶盖(7)之间设置有橡胶垫片(9)。
3.如权利要求1所述的细丝电阻套焊模具，其特征在于:所述铜电极板(5)和钽电极板(4)分别通过绝缘基座固定底槽(12)固定在绝缘基座(6)上。
4.如权利要求1所述的细丝电阻套焊模具，其特征在于:所述顶盖(7)通过紧固螺钉(11)固定在绝缘基座(6)上。
5.一种安装有权利要求1所述细丝电阻套焊模具的夹具，其特征在于:包括细丝电阻套接模具(14)，夹具底座(24)，导向杆(19、20)，固定块(17)，上滑块(18)，下导电块(15)、上导电块(16);所述夹具底座(24)上设置有细丝导孔(23)，所述导向杆(19、20)固定在夹具底座(24)上，所述固定块(17)，上滑块(18)依次穿过导向杆(19、20)，固定块(17)和夹具底座(24)接触，固定块(17)上设置有下导电块(15)，上滑块(18)上设置有上导电块(16)，所述细丝电阻套接模具(14)设置在固定块(17)和上滑块(18)之间，与固定块(17)上端面固定连接。
6.如权利要求5所述的夹具，其特征在于:所述导向杆(19、20)分别通过设置在夹具底座(24)上的导向杆固定孔(25)固定在夹具底座(24)上。
7.如权利要求5所述的夹具，其特征在于:所述固定块(17)和上滑块(18)上分别设置有细丝槽，两个细丝槽在一条轴线上，保证两个细丝同轴连接。`
8.如权利要求5所述的夹具，其特征在于:所述下导电块(15)和上导电块(16)上分别设置有细丝压块(21、22)，便于固定细丝。
9.一种用权利要求5所述夹具的套焊方法，其特征在于:将两种细丝固定在下导电块(15)和上导电块(16)上，分别从外部包裹膨胀水泥的薄壁套筒(3)的两端插入其中，使两种细丝在薄壁套筒(3)中间部位接触，然后通入电流进行电阻套焊，在水泥模块对套管径向限制和顶锻时接头部位的压力的共同作用下，完成焊接，形成丝与丝焊接和丝与套管焊接的套管外形尺寸不变的完美焊接接头。
【文档编号】B23K11/02GK103658953SQ201310742200
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】朱援祥, 梨桥, 成正辉 申请人:武汉大学