CN107894393A - 一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置与测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置及其测试方法，其技术方案包括一安装台，所述安装台上设置有用于固定待测焊接式电触头元件的定位夹具、用于加热待测焊接式电触头元件的加热机构、用于监测待测焊接式电触头元件温度的测温件、及用于将待测焊接式电触头元件的电接触层和基体相分离的施力机构，所述施力机构包括有一提供动力源的动力驱动单元、随动力驱动单元驱动滑移的测力计及与测力计的测力端可拆卸固定连接的推动头，所述的推动头与固定于定位夹具上的待测焊接式电触头元件的电接触层或基体中的至少一个推顶配合，并使得电接触层和基体相互剥离。本发明的优点是可以有效地获得焊接触头产品高温焊接强度测试结果。

Description

一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置与测试方法

技术领域

本发明属于材料性能参数测量领域，具体是指一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置及其测试方法。

背景技术

触头元件是低压电器元器件的核心零部件，触头元件的失效意味着电器元器件使用寿命的终结。而通常情况下，触头元件的焊接质量尤其是焊接强度，在很大程度上决定着触头元件的使用寿命。为了提高低压电器开关中触头组件的焊接质量，必须对触头的焊接质量进行全面的检测，然后进行分析比较，找出影响焊接质量的各种因素，以便进一步改进完善焊接方法，调整焊接参数，直至获得满意的焊接质量。

检测触头焊接质量的方法有很多，按检测时是否对触头焊接面造成破坏可分为破坏性检测和非破坏性检测两种，破坏性检测方法又可分为剪切法、熔化法、溶解法和金相法等，非破坏性检验分为外观检验、超声波检测和X射线检测。其中剪切法是目前国内多数低压电器制造企业比较常用的触头元件焊接强度检测方法。

但根据近年来国内多家核心低压电器制造企业反馈，按常规检验手段检测合格的触头元件（如对产品许用剪切力和钎着率的检测）在组装成接触器或是断路器成品并处于通电工作过程中时，触头元件受到电流的冲击作用或是在分断过程中受到电弧侵蚀的作用下往往会温度升高，而在高温环境下触头元件时常会出现焊接位置偏移甚至脱落的严重不良现象，导致接触器、断路器等产品无法正常导通而失效。

因此，为了增强触头元件的使用寿命，急需在高温下对触头元件焊接位置强度进行研究改进。而如何有效地获得焊接式电触头元件在高温作用下所能承受的焊接强度，以此来评估焊接触头产品工作时能承受的焊接强度，这是目前该领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，通过该装置可以有效地获得焊接触头产品高温焊接强度测试结果。

本发明的另一个目的是提供一种基于上述测试装置的焊接式电触头元件高温焊接强度的测试方法。

为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是包括一安装台，所述安装台上设置有用于固定待测焊接式电触头元件的定位夹具、用于加热待测焊接式电触头元件的加热机构、用于监测待测焊接式电触头元件温度的测温件、及用于将待测焊接式电触头元件的电接触层和基体相分离的施力机构，所述施力机构包括有一提供动力源的动力驱动单元、随动力驱动单元驱动滑移的测力计及与测力计的测力端可拆卸固定连接的推动头，所述的推动头与固定于定位夹具上的待测焊接式电触头元件的电接触层或基体中的至少一个推顶配合，并使得电接触层和基体相互剥离。

所述动力驱动单元包括有电机、与电机输出端传动连接的丝杆、以及与丝杆螺纹传动连接的丝杆底座，所述的测力计联动固定设置于丝杆底座上。

进一步设置是所述测力计中测力端的朝向与丝杆轴向相同，所述定位夹具包括一与安装台固定连接的固定座、可拆卸设置于固定座并用于供待测焊接式电触头元件的基体放置的定位座，所述固定座设置有沿测力计中的测力端运动方向布置的导向槽，所述推动头滑移设置于导向槽内，且待测焊接式电触头元件的电接触层位于推动头的推顶滑移轨道上。

通过采用上述技术方案，定位夹具的设置为待测焊接式电触头元件的基体提供了固定位置，使后续进行推顶分离时，基体不会发生相对移动，由于本发明的目的为在高温下对电触头元件焊接强度的研究，因此设置加热机构对待测焊接式电触头元件进行加热，在加热之后使电触头元件处于高温状态，并开始通过施力机构对电接触层施加作用力，直至电接触层相对基体剪切断裂，从而能够根据测力计获取特定测试温度下焊接强度数值。

其中施力机构采用电机作为动力源，并配合丝杆将电机的转动能力转化为移动能力传递给测力计，使测力计可沿丝杆轴向运动，从而带动推动头位移，另外在施力结构准备就绪之后，首先采用固定座与安装台固定连接，保证了基体安装的稳定性，并在固定座上安装一定位座供基体固定安装，之后启动状态下的推动头沿着导向槽不断朝电接触层移动，并挤压于电接触层，由于焊接强度一定，因此在作用力达到阈值时，电触头元件的焊接处断裂，基体和电接触层相互剥离，此时测力计上的示数便是该温度下的电触头元件焊接强度最大值。

其优点在于：

第一，加热机构的设置为实验目的提供了最快捷的实现方法，使电触头元件可在高温下完成测试，除此之外，还可通过调节加热机构输出能量来控制电触头元件的温度，使电触头元件可在不同温度下进行焊接强度测试，拓宽了研究测试范围。

第二，测力计是检测领域最常规的测试装置之一，然而由于测力计采用的是拉压原理，而目前作为常规的动力源为传动传输的电机，因此无法为测力计提供直接的动力源使其工作，而本申请采用丝杆将转动传输的电机能量以平移的方式传递至测力计，使测力计具有足够的能量进行挤压测力。另外，本申请采用丝杆的方式进行控制，测力计的位移距离精确可控，相较于传统的气缸驱动方式，测试精度更高。

第三，由于不同的电器设备具有不同的电触头元件，即电触头元件的种类繁多，因此若对所有类型的电触头元件均采用同一定位座将会出现固定作用效果存在偏差而引起固定不稳定的问题，而若只设置一种定位座只对一种电触头元件进行检测，其使用范围过小没有实际意义，本发明采用将定位座与固定座可拆卸连接的设置，便是利用其可拆卸的特点使快速更换不同定位座得到实现，利用不同的定位座与固定座配合来测试不同的电触头元件的焊接强度。

第四，同理于上述第三优点，对于不同的电触头元件，其电接触层的形状大小均不相同，因此为了更加准确的对电接触层进行施力，采用不同型号类型的推动头进行工作。

进一步设置是所述固定座设置有沿垂直测力计中的测力端运动方向的安装槽，所述安装槽任意一端或者两端设置有供定位座穿出的出口，所述定位座滑移设置于安装槽。

通过采用上述技术方案，为了便于将定位座快速的安装至固定座上，采用滑移的方式为定位座设置一安装槽，定位座可通过安装槽上的出口进入安装槽，之后沿着安装槽滑移至剪切的对应位置，而需要将定位座从固定座上拆卸下来时，将定位座沿着安装槽滑移并通过出口穿出。

其优点在于：由于定位座是滑移设置于安装槽，因此定位座两端并没有固定设备使定位座无法沿安装槽滑移，且若设置固定设备将会使结构复杂化，而对于滑移设置的定位座，若存在沿滑移方向的分力，定位座将会产生沿滑移方向滑动，由于剪切测试是一种储存能量的过程，并在能量达到上限时断裂，因此若在测试过程中定位座产生滑移，将会产生不可控的安全隐患，本发明为了保证定位座在工作状态下的稳定性，将安装槽沿垂直测力计中的测力端运动的方向设置，使测力端对电接触层产生作用力时，定位座不会产生沿定位座滑移方向的分力，从而保证定位座在工作过程中的稳定性。

进一步设置是所述安装槽为L形槽，所述定位座与呈L形的安装槽相适配。

通过采用上述技术方案，安装槽的设置使定位座可沿安装槽方向滑移，此外还可沿安装槽上下移动，而L形槽的设置使安装于L形槽内的定位座只可沿安装槽槽道方向滑移，形成定位作用。

进一步设置是所述导向槽为U形槽，所述固定座位于U形槽开口端设置有封闭开口端的限位板。

通过采用上述技术方案，为了使推动头安装更加的方便，将导向槽设置为U形槽，推动头可通过U形槽上端开口进入U形槽使安装更加的方便，此外，由于推动头处于压缩状态，为了防止推动头因压杆不稳定而沿着U形槽上端弹射而出，在U形槽开口端设置限位板，使推动头只能沿着导向槽方向移动。

进一步设置是所述加热机构包括高频加热设备、与高频加热设备连接的高频加热线圈，所述待测焊接式电触头元件位于高频加热线圈内周。

通过采用上述技术方案，高频加热线圈通过高频加热设备产生热量，使位于高频加热线圈内周的电触头元件升温，从而达到高温测试所需温度，除此之外，加热机构还设置测温件用于测试电触头元件的温度，当测温件测试出电触头元件达到所需温度时，便可结合PLC控制器启动电机进行推进剪切工作。

进一步设置是所述推动头的头部呈平面形，且平面形的头部垂直于测力端运动方向，所述推动头的头部宽度大于电接触层宽度。

通过采用上述技术方案，为了保证测力计所测试数据的真实有效，将推动头前端设置为平面形，且该平面垂直于测力端运动方向，因此推动头所受到的外力平行作用于测力计，不存在产生分力而影响测试结果，除此之外，为了不产生如图6所示的情况，将推动头的头部宽度设置为大于电接触层的宽度，保证推动头推动电接触层时，点接触层始终处于推动头的头部平面内。

进一步设置是所述推动头的头部厚度大于电接触层厚度。通过采用上述技术方案，为防止因推动头的头部厚度不足而使电接触层部分受力部分不受力，引起图7所示的应力集中破坏，将推动头的厚度设置为大于电接触层厚度，使电接触层受力均匀，无法产生应力集中破坏，使测试结果更加的准确。

另外，本申请还提供一种基于所述的测试装置的焊接式电触头元件高温焊接强度的测试方法， 包括以下步骤：

将待测焊接式电触头元件置于定位夹具上，推动头前端作用于待测焊接式电触头元件的焊缝处，启动加热机构对待测焊接式电触头元件进行加热，待测温件探测温度达到设定的测试温度时，动力驱动单元驱动测力计向待测焊接式电触头元件方向移动，并驱动所述推动头对待测焊接式电触头元件施加剥离作用力，直至所述待测焊接式电触头元件的电接触层被剥离,在测力计上读取电接触层被剥离时的力值，该力值数据即为待测焊接式电触头元件在测试温度下的焊接强度。

通过本申请的方法，可以准确获得待测待测焊接式电触头元件在特定测试温度下的焊接强度，机构操作简单，测试快捷，为高温下对触头元件焊接位置强度进行研究改进提供数据支持。

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为本发明具体实施方式的装配图；

图2为一种电接触元件的零件图；

图3为本发明具体实施方式中工作台与施力机构的装配图；

图4为本发明具体实施方式中工作台、施力机构及定位夹具的装配图；

图5为本发明具体实施方式中装配有电触头元件的定位夹具的装配图；

图6为推动头与宽度不匹配的电触头元件的工作示意图；

图7为推动头与厚度不匹配的电接触元件的工作示意图。

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。

本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

如图1-图2所示，本发明公开了一种焊接式电触头元件2高温焊接强度测试装置，焊接式电触头元件2的结构包括基体21及焊接于基体21上的电接触层22，图中附图标记23表示基体21与电接触层22之间的焊接面23，该测试装置包括一安装台1，安装台1底端螺纹连接有四个脚支架12，安装台1平面上螺栓连接有一个工作台11，工作台11上位于左侧设置有用于将电接触层22与基体21剪切分离的施力机构3，位于右侧设置有用于固定基体21的定位夹具4，除此之外，安装台1上还设置有用于加热电触头元件2的加热机构5以及控制工作流程的Plc控制面板6，Plc控制面板6设置有启动、停止、急停三个开关61，以及位于安装台1顶端的警示灯62。另外，本实施例Plc控制面板6内设置有PLC控制器，该PLC控制器能够对加热机构5、施力机构3进行协同控制。

其中，本实施例中加热机构5包括高频加热设备51、高频加热线圈52及测温件53，安装台1上固定有一测温计架，测温计插设于测温计架上端，且测温计对准电触头元件2放置位置用于对电触头元件2进行测温，另外高频加热设备51放置于安装台1，并高频加热设备51输出口412连接有高频加热线圈52，且高频加热线圈52内周位于电触头元件2位置用于直接包络电接触头进行加热。其中高频加热设备51、高频加热线圈52、测温件53为现有技术，其中高频加热设备51利用高频涡流的原理发热，而测温件53优选采用红外线测温仪，其均可从市场采购，本实施例不再详细赘述。

如图3所示，本实施例施力机构3包括通过螺栓连接于工作台11的电机31、与电机31转动连接的丝杆32及测力计33，测力计33包括表盘331、表体332及头端333，且头端333即为测力端333，其中丝杆32通过联轴器34与电机31转动连接，且工作台11设置有安装板111供丝杆32安装，另外丝杆32上设置与丝杆32螺纹配合的固定块321，固定块321呈长方体形，测力计33通过螺栓固定连接于固定块321，此外，固定块321两侧穿设有两根平行于丝杆32的光杆35，且两根光杆35两端均安装于安装板111，在丝杆32与光杆35的作用下，测力计33只沿丝杆32轴向移动而不会产生转动现象，另外，测力计33的头端333卡扣有一根用于推动电接触层22的推动头37，推动头37可通过卡扣位置脱离测力计33的头端333完成分离，且推动头37的头部371呈平面以及该平面垂直测力端333运动方向。

另外，光杆35与固定块321之间设置有直线轴承36来减小光杆35与固定块321之间的移动摩擦力。

优选的，本实施例电机31为步进电机311，利用步进电机311高精度的转动实现对测力计33递进距离的稳定控制，其中步进电机311为现有技术不做过多的阐述。

优选的，本实施例推动头37的头部371宽度大于电接触层22宽度。

优选的，本实施例推动头37的头部371厚度大于电接触层22厚度。

如图4-5所示，本实施例定位夹具4包括固定座41、定位座42，固定座41通过螺栓固定于工作台11，其中固定座41沿垂直测力端333运动方向设置有安装槽411，安装槽411的两端为贯穿设置，并分别形成出口412，定位座42滑移于安装槽411，且可通过出口412离开安装槽411，另外，定位座42上设置有两块固定基座的固定卡板421使基座可固定安装于固定卡板421之间形成固定安装。

另外，本实施例中安装槽411呈L形，定位座42与L形安装槽411相匹配使定位座42填充L形槽。通过定位座42与安装槽411的配合，可保证定位座42只可沿L形安装槽411的槽道方向运动而限制其余方向的运动。

另外，本实施例固定座41开设有沿测力计33中的测力端333运动方向的导向槽413，且推动头37滑移于导向槽413，另外导向槽413的宽度略大于推动头37的宽度使滑移更加的顺畅。

优选的，本实施例中导向槽413呈U形，且开口端朝上，另外固定座41在U形槽开口端设置有封闭开口端的限位板43，并通过螺栓将限位板43与固定座41固定连接实现开口密封。

通过上述装置，并结合下述方法可以测试获得待测焊接式电触头元件的高温焊接强度，具体为：

将待测焊接式电触头元件置于定位夹具上，推动头前端作用于待测焊接式电触头元件的焊缝处，启动加热机构对待测焊接式电触头元件进行加热，待测温件探测温度达到设定的测试温度时，动力驱动单元驱动测力计向待测焊接式电触头元件方向移动，并驱动所述推动头对待测焊接式电触头元件施加剥离作用力，直至所述待测焊接式电触头元件的电接触层被剥离,在测力计上读取电接触层被剥离时的力值，该力值数据即为待测焊接式电触头元件在测试温度下的焊接强度。

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 (10)

1.一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，其特征在于：包括一安装台，所述安装台上设置有用于固定待测焊接式电触头元件的定位夹具、用于加热待测焊接式电触头元件的加热机构、用于监测待测焊接式电触头元件温度的测温件、及用于将待测焊接式电触头元件的电接触层和基体相分离的施力机构，所述施力机构包括有一提供动力源的动力驱动单元、随动力驱动单元驱动滑移的测力计及与测力计的测力端可拆卸固定连接的推动头，所述的推动头与固定于定位夹具上的待测焊接式电触头元件的电接触层或基体中的至少一个推顶配合，并使得电接触层和基体相互剥离。

2.根据权利要求1所述的一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，其特征在于：所述动力驱动单元包括有电机、与电机输出端传动连接的丝杆、以及与丝杆螺纹传动连接的丝杆底座，所述的测力计联动固定设置于丝杆底座上。

3.根据权利要求1或2所述的一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，其特征在于：所述测力计中测力端的朝向与丝杆轴向相同，所述定位夹具包括一与安装台固定连接的固定座、可拆卸设置于固定座并用于供待测焊接式电触头元件的基体放置的定位座，所述固定座设置有沿测力计中的测力端运动方向布置的导向槽，所述推动头滑移设置于导向槽内，且待测焊接式电触头元件的电接触层位于推动头的推顶滑移轨道上。

4.根据权利要求3所述的一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，其特征在于：所述固定座设置有沿垂直测力计中的测力端运动方向的安装槽，所述安装槽任意一端或者两端设置有供定位座穿出的出口，所述定位座滑移设置于安装槽。

5.根据权利要求4所述的一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，其特征在于：所述安装槽为L形槽，所述定位座与呈L形的安装槽相适配。

6.根据权利要求3所述的一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，其特征在于：所述导向槽为U形槽，所述固定座位于U形槽开口端设置有封闭开口端的限位板。

7.根据权利要求3所述的一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，其特征在于：所述加热机构包括高频加热设备、与高频加热设备连接的高频加热线圈，所述待测焊接式电触头元件位于高频加热线圈内周。

8.根据权利要求3所述的一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，其特征在于：所述推动头的头部呈平面形，且平面形的头部垂直于测力端运动方向，所述推动头的头部宽度大于电接触层宽度。

9.根据权利要求8所述的一种焊接式电触头元件高温焊接强度测试装置，其特征在于：所述推动头的头部厚度大于电接触层厚度。

10.一种基于权利要求1所述的测试装置的焊接式电触头元件高温焊接强度的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

将待测焊接式电触头元件置于定位夹具上，推动头前端作用于待测焊接式电触头元件的焊缝处，启动加热机构对待测焊接式电触头元件进行加热，待测温件探测温度达到设定的测试温度时，动力驱动单元驱动测力计向待测焊接式电触头元件方向移动，并驱动所述推动头对待测焊接式电触头元件施加剥离作用力，直至所述待测焊接式电触头元件的电接触层被剥离,在测力计上读取电接触层被剥离时的力值，该力值数据即为待测焊接式电触头元件在测试温度下的焊接强度。