專利名稱：電子式電能表分流器雙金屬帶及其焊接方法
技術領域：
本發明涉及一種有色金屬的焊接方法，特別是制造電子式電能表分流器的有色金屬中不同金屬的焊接方法。
背景技術：
能源問題是當世界的主題，為了節省更多的電量，對電子式電能表提出了更高的要求一損耗低、節能、計量精確。在電子式電能表上進行了第一次革命是分流器結構調整，如中國專利的專利號是ZL200620007181. 1，該專利中公開了一種電子式電能表分流器，該分流器的出現使得電能表不僅降低了分流器的原材料成本，降低了整體電阻及功耗，同時計量的數據更精確了。從該專利中可以看出，分流器由三塊厚度基本相同兩種有色金屬構成，三塊有色金屬兩兩相鄰，兩塊相同有色金屬中間有另一塊有色金屬，不同的兩塊有色金屬側端面對接焊接而成。分流器中間的有色金屬一般是錳銅或康銅；兩邊有色金屬一般 是紫銅或黃銅。而電子式電能表分流器由焊接成一體的雙金屬帶加工而成，一般情況下，構成電子式電能表分流器的有色金屬帶厚度基本相同且為0. 5-5. Omm之間，大部分金屬帶優選厚度為I. 0-4. Omm之間；中間的有色金屬帶即猛銅或康銅金屬帶寬度一般為5. 0-15. Omm之間。對于有色金屬中的兩種不同金屬帶之間的焊接最通用的焊接方法有二種一種是電子束焊接，另一種是大功率脈沖激光焊接。而現有技術中，電子束焊接具有熔深度高，焊縫的深寬比可達20 :1，能量轉換可達90%以上特點，但對環境要求高要求輻射防護，無磁場干擾，高真空狀態下進行焊接；并且電子束焊接持續能量特別大，對制造電子式電能表分流器被焊的兩種有色金屬帶一以紫銅與錳銅為例，兩種不同的金屬帶需要進行精確固定、支撐并定位。焊接時電子束會貫穿整條焊縫，焊縫下面要留有空隙，由于錳銅金屬帶的厚度及寬度較小，紫銅金屬帶的厚度較小，在工裝設計過程中考慮給電子束焊縫讓位的問題，所以工裝要求高，設計復雜，不但要求要精確固定支撐兩種有色金屬帶的位置同時，還需要防止有色金屬帶在焊接過程中發生變形，影響產品焊縫質量，很難做到一次性焊接二條焊縫；由于分流器焊縫有兩條，要分兩次進行焊接，對于第二條焊縫工件要重裝，又需要進行一次抽真空的操作，對制造分流器上使用電子束焊接體現不出電子束焊接的優勢一速度快的特點，由于多一次抽真空和復雜的定位、夾裝，也降低了生產效率。而在現有技術中的大功率脈沖激光焊接，可在大氣中焊接，X射線防護低，非接觸式焊接，不受磁場干擾，自動化程度高。但激光焊接用在現有電子式電能表分流器雙金屬帶上，對常用的金屬如紫銅、黃銅、錳銅、康銅等有色金屬的熔深度一般很難超過I. 5mm以上，在制造分流器的有色金屬上的一條縫往往要雙面焊接，由于激光焊是激光焊點重疊焊形成的焊縫，折算下來在制造分流器的激光焊接速度為0. 2-0. 5m/min ;另其激光焊接的光電能量轉換比只有10-20%，具有工作效率低，能耗高的缺點。據統計當今全球每年采購電子式電能表分流器的數量為數億只，大量的定單要完成，需要更高的生產效率，電子式電能表的生產由于分流器的生產速度導致了電子式電能表生產速度不高，這成了我們急待解決的問題。
發明內容
綜上所述，電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接急需一種性能穩定可靠、生產效率快、自動化程度高、克服了現有技術的不足的方法；作為業內制造商及諳熟市場需求的供應商，桐鄉市偉達電子有限公司對此十分明了，并組織研發隊伍，斥巨資，歷經兩年多的技術攻關，包括夜以繼日的伏案工作和大量的試驗、方案篩選，終于得到了本發明的技術方案。這種方法的特點在于先通過激光間隔點焊，將三塊有色金屬帶固定，形成兩邊紫銅帶，中間猛銅帶的側端面對接的半成品雙金屬帶，從而方便了電子束焊接的夾裝，也簡化 了電子束焊接時使用的工裝結構，只需夾緊固定上述的半成品雙金屬帶的兩邊緣即可進行電子束焊接，解決了電子束焊接對焊縫讓位問題，且有效地防止電子束焊接時能量大引起的產品變形而導致焊接縫偏離問題，保證了焊接縫的質量，同時對一塊分流器雙金屬帶只需抽一次真空，一次焊接貫穿焊縫，移動電子束焊槍位置使兩條焊縫一次性完成焊接，提高了生產效率。經測試，利用該發明創造制造分流器的焊接速度每分鐘達到2m/min以上，比原有焊接技術生產效率提高了 5-10倍。本發明的目的是為了解決現有技術的不足，而提供焊接速度高，被焊金屬帶安裝方便，產品質量一致性高的電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法。為了達到上述目的，本發明所設計的電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法如下所述，第一步，將構成分流器的兩種厚度為0. 5-5mm的金屬加工成條狀有色金屬帶，中間金屬帶即康銅或錳銅的有色金屬帶寬度為5. 0-15. 0mm，兩側邊的金屬帶為黃銅或紫銅，其寬度一般為5-80mm,三條有色金屬帶厚度基本相同，當然隨著技術的發展,金屬價格的變化，幾種不同的有色金屬也可以用其它性能接近或更優越的有色金屬替代；第二步，將第一步得到的有色金屬帶放入激光焊模具內，中間金屬帶的長度方向兩側邊各有一條其它有色金屬的金屬帶，使被焊有色金屬帶的長度方向側端邊相互接觸，并固定夾緊；第三步，通過激光點焊------間隔焊接分流器的有色金屬帶，在兩條相鄰金屬帶
的接觸部位形成間隔的焊接點，形成半成品分流器雙金屬帶，由于是間隔點焊，激光焊接速度至少達到2m/min ;所述的激光焊點之間距離優選是0. 5-2. Omm,最佳為I. 5mm。第四步，將前步得到的半成品狀態的雙金屬帶放入電子束焊接工裝內，并夾緊固定；由于半成品雙金屬帶基本完成連接，對工裝夾具的要求不高了 ；第五步，通過電子束對半成品分流器雙金屬帶的二條焊縫一次性完成焊接，即在真空焊箱中通過移動焊槍完成整塊半成品雙金屬帶上焊縫的焊接，使得半成品雙金屬帶的兩條接觸部位形成完整、且貫穿金屬帶厚度的焊縫，同時焊接速度可達2-5m/min。第六步，焊接完成后按分流器產品要求進行沖剪，沖剪成需要的形狀，一般形狀有“U”字型、“一”字型等。
現在電子式電能表上使用的分流器根據形狀一般可以分為二種，一種是一字型分流器，另一種是U字型分流器，即分流器中間有色金屬長度遠小于兩側邊的有色金屬長度，為了進一步的根據分流器產品形狀設計的需要，降低材料使用成本，所述的構成分流器的有色金屬帶是由長有色金屬帶和短有色金屬帶組成的，所述的短有色金屬帶為中間有色金屬帶，所述的長有色金屬帶為兩側邊有色金屬帶。在焊接時，兩條長有色金屬帶的相對的側邊同時焊接若干條短有色金屬帶，同時短有色金屬帶根據分流器產品設計的需要間隔設置在兩條長有色金屬帶中間的側邊。通過間隔設置的短有色金屬帶能減少有色金屬帶在后續加工的廢料，從而降低生產的成本。一種電子式電能表分流器雙金屬帶，它包括中間金屬帶、兩側邊金屬帶，所述的兩側邊金屬帶與中間金屬帶為不同的有色金屬，中間金屬帶兩側端面各與側邊金屬帶一側端面焊接成一體；所述的中間金屬帶有多條，相鄰中間金屬帶的間隔設置距離是U型分流器的側邊金屬與中間金屬長度差。這種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法依次如下第一步，將構成分流器的兩種有色金屬加工成厚度為0. 5-5mm的條狀有色金屬帶，中間金屬帶寬度為5. 0-15. 0_，中間金屬帶為多條，在中間金屬帶的兩側邊各有一條金屬帶，兩側邊的金屬帶其寬度一般為5-80_ ;側邊的金屬帶與中間金屬帶厚度基本相同；第二步，將第一步得到的有色金屬帶放入激光焊模具內，兩側邊金屬帶長度 方向之間有多條中間金屬帶，每條中間金屬帶距離根據實際“U”字型分流器側邊金屬與中間金屬長度差來定，使被焊有色金屬帶的長度方向側端邊相互接觸，并固定夾緊；第三步，
通過激光點焊------間隔焊接分流器的有色金屬帶，在兩條相鄰金屬帶的接觸部位形成
間隔的焊接點，形成半成品分流器雙金屬帶，由于是間隔點焊，激光焊接速度至少達到2m/min;第四步，將前步得到的半成品狀態的雙金屬帶放入電子束焊接工裝內，并夾緊固定；由于半成品雙金屬帶基本完成連接，對工裝夾具的要求不高了 ；第五步，通過電子束對半成品分流器雙金屬帶的二條焊縫一次性完成焊接，即在真空焊箱中通過移動焊槍完成整塊半成品雙金屬帶上焊縫的焊接，使得半成品雙金屬帶的兩條接觸部位形成完整、且貫穿金屬帶厚度的焊縫，同時焊接速度可達2-5m/min;第六步，焊接完成后按分流器產品要求進行沖剪，沖剪成“U”字型。本發明所得到的電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，它是利用激光焊接可在大氣壓下焊接，不受磁場影響，非接觸式焊接，不需使用電極，X射線防護低，對環境要求低的焊接方法的特點，對分流器的兩種有色金屬帶工件做前處理，使得構成分流器的三條金屬帶連接固定，形成兩邊紫銅帶或黃銅帶，中間錳銅帶或康銅帶的側端面對接的半成品雙金屬帶，從而降低后續電子束焊接工裝設計的難度，以及夾裝工件時的復雜程度，最終達到提高生產效率的目的；另一方面，由于可以通過激光間隔的點焊接將兩種有色金屬帶焊接在一起，所以可以通過分析最終產品的結構需要，設計長短有色金屬帶焊接的雙金屬帶焊接方法，從而節約了間隔空間部分的有色金屬材料，降低了生產成本；并且由于通過激光焊接進行前處理，分流器兩條焊縫的一致性得到了保證。根據以上所述的電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法具有操作方便，降低成本等特點。
圖I是本發明電子式電能表分流器雙金屬帶采用激光點焊后的示意圖； 圖2為圖I采用電子束焊接后的示意圖3為圖2焊接后進行沖剪加工后的“一”字型分流器的示意圖；圖4為本發明電子式電能表分流器雙金屬帶采用激光點焊后的示意圖；圖5為圖4采用電子束焊接后的示意圖；圖6為圖5焊接后進行沖剪加工后的“U”字型分流器的示意具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步的描述。實施例I :如圖I、圖2、圖3所示，本實施例描述的電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，將有色金屬切割成所述的厚度的條狀有色金屬帶；第一步，將有色金屬切割成厚度均為2. 5mm的條狀金屬帶，中間有色金屬帶是一條錳銅有色金屬帶I，錳銅有色金屬帶I的寬度為6. 0_，兩側邊為紫銅有色金屬帶2，寬度為15. Omm,紫銅有色金屬帶2有二條；第二步，將切割完成的三條有色金屬帶放入激光焊模具內，并且錳銅有色金屬帶I放置在中間，錳銅有色金屬帶I的兩邊為紫銅有色金屬帶2，錳銅金屬帶2的長度方向的兩側邊與分別與紫銅有色金屬帶2長度方向的側邊貼合，使被焊有色金屬帶的長度方向側邊相互接觸，并固定夾緊；第三步，通過激光點焊一間隔焊接分流器的雙金屬帶，在兩條相鄰有色金屬帶的接觸部位形成間隔的焊接點3，間隔距離為2. 5mm,以形成半成品狀態的分流器雙金屬帶，由于是點焊，激光焊接速度至少達到2m/min ；第四步，將前步得到的半成品狀態的分流器雙金屬帶放入電子束焊工裝內，并夾緊固定；由于分流器雙金屬帶基本完成連接，對夾具的要求不高了 ；第五步，通過電子束對分流器雙金屬帶二條的焊縫一次性完成焊接，即在真空焊箱中通過移動焊槍完成整條金屬帶上焊縫的焊接，使得兩條金屬帶的接觸部位形成完整且貫穿金屬帶厚度的焊縫4，同時焊接速度為2-5m/min，第六步，焊接完成后按分流器產品要求進行沖剪，沖剪成“一”字型分流器。根據以上得到的分流器經檢測，各項技術指標完全達到附和分流器的要求，產品性能一致性高。在圖4、圖5、圖6中，第一步，將構成分流器的兩種有色金屬加工成厚度為0. 5-5mm的條狀有色金屬帶，中間金屬帶5寬度為5. 0-15. Omm,中間金屬5帶為多條,兩側邊金屬6帶為二條，兩側邊金屬帶6其寬度一般為5-80mm;第二步，將第一步得到的有色金屬帶放入激光焊模具內，兩側邊金屬帶6長度方向之間有多條中間金屬帶5，每條中間金屬帶5距離根據實際“U”字型分流器側邊金屬與中間金屬長度差來定，使被焊有色金屬帶的長度方向
側端邊相互接觸，并固定夾緊；第三步，通過激光點焊------間隔焊接分流器的雙金屬帶，
在兩條相鄰金屬帶的接觸部位形成間隔的焊接點3，形成半成品分流器雙金屬帶，由于是間隔點焊，激光焊接速度至少達到2m/min ;第四步,將前步得到的半成品狀態的雙金屬帶放入電子束焊接工裝內，并夾緊固定；由于半成品雙金屬帶基本完成連接，對工裝夾具的要求不高了 ；第五步，通過電子束對半成品分流器雙金屬帶的二條焊縫一次性完成焊接，即在真空焊箱中通過移動焊槍完成整塊半成品雙金屬帶上焊縫的焊接，使得半成品雙金屬帶的兩條接觸部位形成完整、且貫穿金屬帶厚度的焊縫4，同時焊接速度可 達2-5m/min ;第六步，焊接完成后按分流器產品要求進行沖剪，沖剪成“U”字型分流器。
權利要求
1.一種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，其特征在于第一步，將構成分流器的兩種厚度為0. 5-5mm的有色金屬切割成條狀金屬帶，中間金屬帶寬度一般為兩側邊的金屬帶其寬度一般為5-80mm，三條有色金屬帶厚度相同；第二步，將第一步得到的有色金屬帶放入激光焊模具內，中間金屬帶的長度方向兩側邊各有一條另一種有色金屬的金屬帶，使被焊的有色金屬帶的長度方向側端邊相互接觸，并固定夾緊；第三步，通過激光點焊------間隔焊接構成分流器的雙金屬帶，在兩條相鄰金屬帶的接觸部位形成間隔的焊接點，形成半成品分流器雙金屬帶，由于是間隔點焊，激光焊接速度至少達到2m/min ；第四步，將前步得到的半成品狀態的雙金屬帶放入電子束焊接工裝內，并夾緊固定；由于半成品雙金屬帶基本完成連接，對工裝夾具的要求不高了 ；第五步，通過電子束對半成品分流器雙金屬帶的二條焊縫一次性完成焊接，即在真空焊箱中通過移動焊槍完成整塊半成品雙金屬帶上焊縫的焊接，使得半成品雙金屬帶的兩條接觸部位形成完整、且貫穿金屬帶厚度的焊縫，同時焊接速度可達2-5m/min。
2.根據權利要求I所述的一種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，其特征在于所述的兩側邊的有色金屬帶的金屬是紫銅或黃銅。
3.根據權利要求I所述的一種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，其特征在于所述的中間有色金屬帶的金屬是錳銅或康銅。
4.根據權利要求I所述的一種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，其特征在于所述的第三步激光點焊的相鄰的焊點之間的距離是0. 5-2. 0mm。
5.根據權利要求4所述的一種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，其特征在 于激光點焊的相鄰點之間的最佳距離是I. 5mm。
6.根據權利要求I所述的一種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，其特征在于焊接完成后按分流器產品要求進行沖剪，沖剪成需要的形狀。
7.一種電子式電能表分流器雙金屬帶，它包括中間金屬帶、兩側邊金屬帶，所述的兩側邊金屬帶與中間金屬帶為不同的有色金屬，中間金屬帶兩側端面各與側邊金屬帶一側端面焊接成一體；其特征在于所述的兩側邊金屬帶長度方向中間間隔有多條中間金屬帶。
8.根據權利要求7所述的一種電子式電能表分流器雙金屬帶，該雙金屬帶的焊接方法依次是第一步，將構成分流器的兩種厚度為0. 5-5mm的金屬加工成條狀有色金屬帶，中間金屬帶寬度為5. 0-15. 0mm，中間金屬帶為多條間隔的金屬帶，在中間金屬帶的兩側邊各有一條金屬帶，兩側邊的金屬帶其寬度一般為5-80_，側邊的金屬帶與中間金屬帶厚度相同；第二步，將第一步得到的有色金屬帶放入激光焊模具內，兩側邊金屬帶長度方向之間有多條間隔的中間金屬帶，每條中間金屬帶相距，使被焊的有色金屬帶的長度方向側端邊相互接觸，并固定夾緊；第三步，通過激光點焊------間隔焊接分流器的有色金屬帶，在兩條相鄰金屬帶的接觸部位形成間隔的焊接點，形成半成品分流器雙金屬帶，由于是間隔點焊，激光焊接速度至少達到2m/min ;第四步,將前步得到的半成品狀態的雙金屬帶放入電子束焊接工裝內，并夾緊固定；由于半成品雙金屬帶基本完成連接，對工裝夾具的要求不高了 ；第五步，通過電子束對半成品分流器雙金屬帶的二條焊縫一次性完成焊接，即在真空焊箱中通過移動焊槍完成整塊半成品雙金屬帶上焊縫的焊接，使得半成品雙金屬帶的兩條接觸部位形成完整、且貫穿金屬帶厚度的焊縫，同時焊接速度可達2-5m/min。
9.根據權利要求8所述的一種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，其特征在于所述的第三步激光點焊的相鄰點之間的距離是0. 5-2mm。
10.根據權利要求9所述的一種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，其特征在于激光點焊的相鄰點之間的距離是I. 5mm。
11.根據權利要求8、9、10任一所述的一種電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法，其特征在于焊接完成后按分流器產品要求進行沖剪，沖剪成“U”字型。
全文摘要
本發明公開了一種有色金屬的焊接方法，特別是制造電子式電能表分流器的有色金屬中不同金屬的焊接方法；本發明的目的是為了解決現有技術的不足，而提供焊接速度高，被焊金屬帶安裝方便，產品質量一致性高的電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法；它是先根據需要加工成條狀有色金屬帶，然后通過激光點焊、電子束焊接從而得到雙金屬帶，只要把該雙金屬帶根據需要進行沖剪就可以得到分流器了；它被廣泛用于現在的電子式電能表上，根據以上所述的電子式電能表分流器雙金屬帶的焊接方法具有操作方便，降低成本等特點。
文檔編號B23K15/06GK102773615SQ20121025454
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月23日 優先權日2011年7月25日
發明者朱永虎 申請人:桐鄉市偉達電子有限公司