[发明专利]一种电阻钎焊焊接温度的高速采集装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及大功率电机定子制造领域，尤其涉及一种电阻钎焊焊接温度的高速采集装置及测试方法。

背景技术

应用于轨道车辆的大功率牵引电机在运行过程中常常出现三相绕组引线断裂故障，故障电机返厂解体后发现电机定子上电磁引线断裂位置位于引线与导电环焊接接头的根部。该处的接头通过电阻钎焊技术实现连接，钎焊的焊接热循环过程对引线母材的组织和性能造成影响，最主要的问题就是引起母材晶粒长大以及力学性能下降。其中对母材组织和性能影响最大的因素是焊接过程所经历的最高温度。在填充材料和钎焊方法选定的情况下，研究制定合理的焊接工艺，尽量降低焊接温度和缩短高温停留时间以减少焊接热循环对母材的不利影响，是十分必要的。如果能够准确测定不同焊接工艺条件下的焊接温度，将为制定合理的焊接工艺提供直接依据，对于轨道车辆的安全运行意义重大。

由于电阻钎焊的自身特点，过去一直难以准确测量焊接温度场和焊接热循环曲线，主要原因有三点：

第一，电阻钎焊时钎料和工件夹持于两电极之间，通过电阻热加热焊接区，焊接区的温度无法用红外方式直接测量，一方面电阻热是由内部产热，红外仅能检测表面温度，纯铜的导热和散热极快，表面温度与内部温度差别较大；另一方面红外检测容易受周围环境影响，焊接时周围的电磁辐射以及空气流动等因素都影响检测结果的准确性。

第二，同第一点相似，用接触式的双金属测温仪也是只能测量电极夹持部分以外的区域，无法直接测量焊接区的温度。

第三，把热电偶预先埋于焊接区，通过热电偶测量焊接温度应该是很好的方式，但电阻钎焊的加热过程非常短，几秒钟之内(甚至可以更短)即可完成焊接，目前商用测温仪表几乎全部是每秒钟采样一次，采样速率太慢，难以捕捉到精确的温度变化过程。此外，电阻钎焊的焊接过程中，工件带电，虽然电压不高，但焊接电流非常大(几千～数万安培)，一方面对热电偶的电位差信号产生影响，另一方面，如果焊接电流流入控温仪表形成回路，必然烧毁。通常采用铠装热电偶可以解决带电测试问题，但铠装偶由于有铠装和绝缘层，响应时间变长，同样难以精确捕捉温度变化。目前，有部分的商用测温仪表使用电压隔离技术不至于烧表，但采样速率不够。因此开发一种既能带电测试、同时采集速率又高的温度采集装置，利用该装置就能准确测定电阻钎焊的焊接温度。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种电阻钎焊焊接温度的高速采集装置及测试方法，其中一种电阻钎焊焊接温度的高速采集装置包括：

检测电阻钎焊接头的焊接温度数据的多个热电偶；

接收所述热电偶检测到的温度信息将模拟信号转换成数字信号将数据信息以串口形式输出的处理单元；

接收所述处理单元传送的数据信息将电阻钎焊接头的焊接温度以曲线形式显示的上位机；

所述处理单元包括电压转换器、AD转换器、核心CPU和USB/TTL转换器，所述电压转换器接收所述热电偶传送的温度数据信息将接收到的信息传送至AD转换器，所述AD转换器与核心CPU相连接，所述核心CPU与USB/TTL转换器相连接，所述USB/TTL转换器与上位机相连接。

所述处理单元还包括隔离电源，所述隔离电源与所述核心CPU相连接。

一种电阻钎焊焊接温度的高速采集装置的测试方法，包括以下步骤：

S1、在导电环或电磁引线的待焊区开1.5mm深的凹槽，将直径1mm的K型热电偶放入槽中，用HL204钎料通过电阻钎焊方式将热电偶焊埋在槽中，然后表面打磨平整，用百洁布擦拭干净；

S2、将预埋热电偶的导电环与引线按生产要求装配，将热电偶与电压转换器连接上，打开上位机中的运行软件，处于待机状态；

S3、按生产工艺开始电阻钎焊，同时上位机中的软件开始温度采集；

S4、步骤S3焊接结束后，通过上位机中的运行软件查看焊接热循环曲线，并保存试验数据。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种电阻钎焊焊接温度的高速采集装置及测试方法，具有如下优点：

1、通过使用电压隔离技术和提高采集芯片的采样速率可以实现温度场的高速带电测量，可以实现多通道同时采集焊接区不同位置的焊接热循环曲线，不同位置的温度变化过程都可以实时观察和完整记录。

2、采用K型热电偶作为温度传感器直接测量焊接区温度，其灵敏度、响应时间和分度范围都能适应电阻钎焊加热时间短，温度变化快的特点，相对于间接测量，准确性更高。