一种细丝电阻套焊方法和套焊模具.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103658953 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103658953 A (21)申请号 201310742200.X (22)申请日 2013.12.30 B23K 11/02(2006.01) B23K 11/36(2006.01) (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武 汉大学 (72)发明人 朱援祥 梨桥 成正辉 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务 所 42222 代理人 张火春 (54) 发明名称 一种细丝电阻套焊方法和套焊模具 (57) 摘要 本发明提供一种细丝电阻套焊方法和套焊夹 具， 。

2、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 。

3、(10)申请公布号 CN 103658953 A CN 103658953 A 1/1 页 2 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） 一端设置有铜电极 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。

4、 (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） ， 。

5、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）。

6、 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。

7、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。 权 利 要 求 书 CN 103658953 A 2 1/5 页 3 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。

8、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。

9、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） ， 。

10、顶盖 (7） ； 所述绝缘基座 (6） 为凹槽状， 绝缘基座 (6） 一端设置有铜电极板 (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。

11、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 说 明 书 CN 103658953 A 3 2/5 页 4 上方， 且高出绝缘基座 （6） 两边的侧壁一定高度 ； 将顶盖 （。

12、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。

13、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，。

14、 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。

15、。 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）。

16、 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。

17、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 （1。

18、8） 之间， 与固定块 （17） 上端面固定 说 明 书 CN 103658953 A 4 3/5 页 5 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。

19、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。

20、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 （1） 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， 。

21、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。

22、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，。

23、 且整个模具造价低， 可进行大批量生产。 0026 附图说明 0027 图 1 ： 本发明结构的三等轴测图 ； 说 明 书 CN 103658953 A 5 4/5 页 6 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- 橡胶垫片 、 10- 导电螺孔 、 11- 紧固螺钉 、 1。

24、2- 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 定孔。 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） 一 端设置有铜电极。

25、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 （。

26、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。

27、 （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， 。

28、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。 说 明 书 CN 103658953 A 6 5/5 页 7 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。

29、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 （2。

30、4） 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 （1） 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。 说 明 书 CN 103658953 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103658953 A 8 2/3 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103658953 A 9 3/3 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103658953 A 10 。