一种采用低熔点合金的螺栓连接头及连接方法与流程

本申请涉及电力辅助设备技术领域，尤其涉及一种采用低熔点合金的螺栓连接头及连接方法。

背景技术：

输配电线路中，在架空电缆耐张线夹的跳线、线路电缆及电气设备等之间提供连接作用的装置最常采用的是螺栓连接头，主要利用了其易加工、易安装、结构强度高等优势。然而，螺栓连接头在长时间使用过程中，可能会出现连接头松动或产生电化学腐蚀，造成连接头接触部位的实际接触面积减小，增大了接触电阻，从而导致发热量增加。螺栓连接头的发热，不仅会给输配电系统带来巨大的电能损耗，严重时甚至会导致设备损坏，产生大规模停电。

针对上述问题，现有技术中对传统的连接头形式提出了部分改进，现有的改进方案中，有将其连接形式改为无螺栓液压型线夹连接，虽然一定程度上解决发热的问题，但是需要高空安装作业，施工难度增大，安装成本高。此外，也有将其连接形式由原来的单接触面连接改为双接触面连接，其需要高精度加工，如果配合精度低，不但接触面积没有增加，还会影响其机械强度。

技术实现要素：

本申请提供一种采用低熔点合金的螺栓连接头及连接方法，已解决现有技术中连接头难加工、安装成本高的问题，并且本申请提供的装置结构简单，安装简便，还进一步防止了连接头接触部位松动和被腐蚀的可能性。

本申请提供了一种采用低熔点合金的螺栓连接头，包括上连接体和下连接体；所述上连接体的端部和所述下连接体的端部通过螺栓连接；所述上连接体与所述下连接体之间设有低熔点合金层。

可选的，所述上连接体的端部设有开口向上的凹槽；所述下连接体的端部位于所述凹槽内，所述下连接体的端部外沿靠近所述凹槽的侧壁；所述下连接体的端部和所述凹槽的底面上设有上下贯穿的螺栓孔；所述螺栓孔与所述螺栓配合。

可选的，所述螺栓和所述螺栓孔均设有四个，所述螺栓孔在所述凹槽的底面上均匀布置。

可选的，所述下连接体端部的顶面与所述上连接体的顶面平齐。

可选的，所述低熔点合金层为sn-cu-zn-bi四元合金构成，其中cu元素的含量为0.75％，zn元素的含量在0.5％-1％之间，bi元素的含量在1.5％-3％之间，其余为sn元素。

可选的，所述低熔点合金层的熔点介于200℃到230℃之间。

本申请还提供了一种采用低熔点合金的螺栓连接头的连接方法，包括：

将上连接体与下连接体的接触面采用酒精清洗，晾干备用；

裁剪同样大小的两组低熔点合金薄片，薄片尺寸与上连接体、下连接体的接触面尺寸一致；

在上连接体、下连接体的接触面上均匀涂敷一层活性粘结剂，使对应大小的低熔点合金薄片固定于相应的接触面上；

分别对上连接体、下连接体进行加热，使低熔点合金薄片达到熔融状态并铺满接触面后，将上连接体与下连接体进行搭接，并采用螺栓固定；

停止加热并冷却。

可选的，所述接触面包括一个水平面和三个垂直面。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种采用低熔点合金的螺栓连接头及连接方法，连接头包括上连接体、下连接体、螺栓和低熔点合金层；方法包括将上连接体与下连接体的接触面采用酒精清洗，晾干备用；裁剪同样大小的两组低熔点合金薄片，薄片尺寸与上连接体、下连接体的接触面尺寸一致；在上连接体、下连接体的接触面上均匀涂敷一层活性粘结剂，使对应大小的低熔点合金薄片固定于相应的接触面上；分别对上连接体、下连接体进行加热，使低熔点合金薄片达到熔融状态并铺满接触面后，将上连接体与下连接体进行搭接，并采用螺栓固定；停止加热并冷却。本申请实施例提供的螺栓连接头及连接方法通过填充高导电率的低熔点合金增加了螺栓连接头的接触面积，降低接触电阻，避免放电现象发生，节约电能；同时减少了发热量和接触面之间发生腐蚀的可能，提高了连接装置的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种采用低熔点合金的螺栓连接头的一种实施例结构图；

图2为本申请提供的一种采用低熔点合金的螺栓连接头中上连接体在一种实施例下的结构图；

图3为图2中上、下连接体搭接后的截面图；

图4为本申请提供的连接方法的流程图；

其中，1-上连接体，2-低熔点合金层，3-下连接体，4-螺栓，41-螺栓孔，5-凹槽。

具体实施方式

实施例一

参见图1，为本申请提供的一种采用低熔点合金的螺栓连接头的一种实施例结构图；

由图1可知，本申请实施例提供了一种采用低熔点合金的螺栓连接头，包括上连接体1和下连接体3；所述上连接体1的端部和所述下连接体3的端部通过螺栓4连接；所述上连接体1与所述下连接体3之间设有低熔点合金层2。

在本实施例中，低熔点合金层2是由熔点较低、高导电率、耐腐蚀及纳米级空隙填充性的合金形成，由于低熔点合金层2在成型前为液态金属且具有空隙填充性，因此当上连接体1与下连接体3通过螺栓4紧固时，如果二者间的接触面存在空隙，液态金属将会填补空隙，并且在冷却后与上连接体1、下连接体3共同形成稳定的连接结构，保证接触面积不因空隙而减小。

参见图2，为本申请提供的一种采用低熔点合金的螺栓连接头中上连接体在一种实施例下的结构图；

进一步的，由图2可知，在一种可行性实施例中，所述上连接体1的端部设有开口向上的凹槽5；所述下连接体3的端部位于所述凹槽5内，所述下连接体3的端部外沿靠近所述凹槽5的侧壁，这样的设置一方面可以使下连接体3与上连接体1搭接时，迅速使二者的螺栓孔41对正，便于安装；另一方面，由于凹槽5具有一定的深度，使得上下连接体接触时，增加了三个侧面的接触面，从而提高了连接头的连接稳定性；所述下连接体3的端部和所述凹槽5的底面上设有上下贯穿的螺栓孔41；所述螺栓孔41与所述螺栓4配合。

优选的，所述螺栓4和所述螺栓孔41均设有四个，所述螺栓孔41在所述凹槽5的底面上均匀布置。可以增加连接头的连接强度，同时还能保证上下连接体的接触面更加稳定。

参见图3，为图2中上、下连接体搭接后的截面图；

可选的，由图3可知，所述下连接体3端部的顶面与所述上连接体1的顶面平齐时，可最大化地利用位于侧面的接触面，使低熔点合金层2在侧面位置提供最佳的连接效果及导电效果。

可选的，在一种可行性实施例中，所述低熔点合金层2为sn-cu-zn-bi四元合金构成，其中cu元素的含量为0.75％，zn元素的含量在0.5％-1％之间，bi元素的含量在1.5％-3％之间，其余为sn元素。

由于常用的低熔点合金有sn-zn系合金、sn-pb系合金等；其中sn-zn低熔点合金的性能要优于sn-pb系合金，sn-zn低熔点合金中的sn不但与zn和al作固溶结合，还从al面上生长出无数刺状固溶体晶须插入连接材料作嵌入结合，从而增强了点连接头的结合强度。已有的研究表明，在sn-zn低熔点合金中添加微量的bi、in、ag、la、nd、ce等元素均能提高其润湿性能，但是针对sn-cu-zn合金在铜铝界面润湿性的研究较少。在sn-cu-zn合金中加入bi、in、ag等元素均能提高其在铜铝界面的润湿性，但是in和ag价格较高。ga元素虽然可以降低sn-cu-zn合金的熔点，方便连接，但是ga元素对铜和铝均有腐蚀作用。因此选择添加bi元素，形成sn-cu-zn-bi四元合金。

可选的，所述低熔点合金层2的熔点介于200℃到230℃之间，使易对其加热至熔点，并转化成液态金属，其具有纳米级的空隙填充性能，可以最大化地弥补接触面间的接触面积；当液态金属覆盖了所有接触面积后，通过将温度迅速冷却至熔点以下使其凝固达到固定的目的。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种采用低熔点合金的螺栓连接头，包括上连接体和下连接体；所述上连接体的端部和所述下连接体的端部通过螺栓连接；所述上连接体与所述下连接体之间设有低熔点合金层。本申请提供的螺栓连接头通过填充高导电率的低熔点合金增加了螺栓连接头的接触面积，降低接触电阻，避免放电现象发生，节约电能；同时减少了发热量和接触面之间发生腐蚀的可能，提高了连接装置的安全性能。

参见图4，为本申请提供的连接方法的流程图；

由图4可知，本申请还提供了一种连接方法，包括：

s01：将上连接体与下连接体的接触面采用酒精清洗，晾干备用；目的在于清除接触面表面的灰尘、油渍等杂质，减小空隙、腐蚀的发生率。

s02：裁剪同样大小的两组低熔点合金薄片，薄片尺寸与上连接体、下连接体的接触面尺寸一致；两组薄片分别对应上连接体和下连接体的接触面；

进一步的，当上连接体和下连接体采用凹槽接触时，由于此时的接触面包括一个水平面和三个垂直面，因此相对应的，每一组薄片也将分为一个对应于底面的方形薄片和三个对应于侧面的条形薄片。

s03：在上连接体、下连接体的接触面上均匀涂敷一层活性粘结剂，使对应大小的低熔点合金薄片固定于相应的接触面上；在本实施例中，并不对活性粘结剂进行限制，可以理解的是，具有将薄片粘附在接触面上功能的试剂，均可作为本实施例中的活性粘结剂，这里需要说明的是，所采用的活性粘结剂在经加热后不应生成影响连接效果或导电效果、以及带有腐蚀性的物质。

s04：分别对上连接体、下连接体进行加热，使低熔点合金薄片达到熔融状态并铺满接触面后，将上连接体与下连接体进行搭接，此时，位于上下连接体上熔融状态的低熔点合金结合到一起，并形成将空隙填满的低熔点合金层，再采用螺栓固定，可保证下连接体端部的三个侧面及一个底面均与上连接体实现无缝隙连接，保证连接部位的性能。

s05：停止加热并冷却。当螺栓固定后，对整体进行冷却，使低熔点合金从熔融状态转变为固态，具有一定的结构强度。

由以上技术方案可知，本申请公开一种连接方法，包括将上下连接体的接触面采用酒精清洗，晾干备用；裁剪同样大小的两组低熔点合金薄片，薄片尺寸与上连接体、下连接体的接触面尺寸一致；在上连接体、下连接体的接触面上均匀涂敷一层活性粘结剂，使对应大小的低熔点合金薄片固定于相应的接触面上；分别对上连接体、下连接体进行加热，使低熔点合金薄片达到熔融状态并铺满接触面后，将上连接体与下连接体进行搭接，并采用螺栓固定；停止加热并冷却。本申请提供的连接方法通过填充高导电率的低熔点合金增加了螺栓连接头的接触面积，降低接触电阻，避免放电现象发生。

领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。