五种热电偶焊接方法在热电偶制作中的应用
昌晖仪表分享五种热电偶焊接方法,这些方法大家可用于新制热电偶和热电偶维修中对热电偶焊接,特别是通过重新焊接热电偶测量端,使部分使用过的热电偶的热电性能得到有效改善,延长热电偶的使用寿命。
热电偶凭借着测温准确度高、结构简单、易于维护、动态响应速度快、测温范围广、可测量“点”温度、信号为电信号可远传、便于接入自动控制系统等优点,热电偶测温在工业生产和科学研究领域有着广泛的应用。但是由于受到测量环境、测量温度、测量物质的腐蚀以及绝缘材料和保护管材料的玷污等影响,热电偶在使用一段时间后,其热电特性会发生变化,尤其是在高温、强腐蚀性的环境下以及测量特殊对象温度(如高速物体、高压、高温熔融金属等)时,这种影响就更为严重。所以热电偶不仅在使用前要进行检定,而且在使用一段时间后也需要进行检定,以确保热电偶测温的准确性,在检定前对热电偶进行焊接、清洗和退火处理可以有效改善热电偶的热电特性,延长热电偶的使用寿命。
热电偶测量端焊接质量直接影响热电偶测温的准确性。合格的焊接测量端应焊接牢固,呈球形,表面光滑且具有金属光泽,无气孔、杂质、裂纹等缺陷,如果发现测量端有缺陷就须剪去一段进行重新焊接。为了减小传热误差和动态响应误差,热电偶焊点的尺寸应该尽量小一些,通常为热电偶电极直径的两倍。焊点的型式有多种,常用的有点焊、对焊、绞状点焊(麻花状),如图1所示。热电偶测量端焊接方法很多,下面介绍几种常用的焊接方法。
图1 热电偶测量端焊点的型式
1、乙炔焊焊接热电偶
焊接前将被焊的热电偶两顶端对齐(见图1a、1b)或者将顶端绞成麻花状(见图1c),然后稍稍加热后蘸上助焊剂,再用乙炔火焰加热测量端使之熔化成球状。然后将测量端迅速移离火焰,并放入热水中,熔融状态下的助焊剂外层会立即破裂脱落。这种方法操作简单,应用十分广泛。
2、电弧焊焊接热电偶
电弧焊是利用高温电弧将热电偶测量端熔化成球状,常用的有交流电弧焊和直流电弧焊两种。交流电弧焊接装置如图2所示。廉金属热电偶采用交流电弧焊时,焊接前在热电偶电极顶端也要先蘸上助焊剂,焊好后去除焊点上的助焊剂。交流电弧焊设备简单,操作容易,但容易导致测量端和测量端附近的热电极表面氧化、渗碳。若对测量端要求较高,可采用氩弧焊,焊接时被焊的测量端受氩气保护,焊点不易氧化,氩弧焊也属于交流电弧焊的一种。贵金属热电偶常采用直流电弧焊,其装置如图3所示。焊接时将被焊接的铂铑热电极接电源正极,碳棒(采用光谱纯的)接电源负极,用碳棒与热电极顶端瞬间接触起弧,待测量端熔成球状后迅速离开碳棒。直流电弧焊方法简单,操作容易,铂铑热电极和测量端不易被氧化、腐蚀。
图2 廉金属热电偶交流电弧焊装置示意图
图3 贵金属热电偶直流电弧焊装置示意图
3、盐浴焊焊接热电偶
接焊接装置由调压器(3-5kW),石墨坩埚(直径约50mm,高约60mm,壁厚约5mm)和焊接夹子等组成,如图4所示。坩埚作为电源的一个电极,被焊热电极作为另一个电极。焊接前,先清除热电极焊接处表面的氧化物等杂质,并绞成麻花状。焊接时,先闭合加热开关通电,使氯化钡熔化成液态,再断开加热开关,闭合焊接开关,将绞成麻花状的热电极顶端与液态氯化钡稍稍接触,待起弧后迅速离开,并用热水清洗测量端和热电极上的氯化钡颗粒。此方法适合焊接廉金属热电偶。
图4 廉金属热电偶盐浴焊接装置示意图
4、盐水焊接
盐水焊接装置如图5所示,在烧杯中盛有饱和的氯化氨溶液,热电极作为电源的一个电极,再用铂丝(或者其他惰性金属丝)放入盐水中作为另一个电极。焊接时将绞成麻花状的热电极顶端与溶液稍稍接触,待起弧后迅速离开。这种方法焊点的质量较好,焊接电流可以用调节器控制,适宜焊接直径较细(0.03-0.3mm)的热电偶,为了避免焊接过程中盐水飞溅,可以在烧杯上加装保护盖。
图5 廉金属热电偶盐水焊接装置示意图
5、点焊机焊接
电子点焊机由电容存储的电量在闭合瞬间释放出大电流,利用大电流穿过小面积时产生的局部热效应达到焊接热电偶的目的。把热电偶的热电极交叉叠放在点焊机的点焊棒上,在点焊钳被压合的瞬间,电路导通产生一强电流,此时热电极交叠点会产生瞬间的高温,从而把热电极熔合在一起。这种方法焊接速度快,操作安全简单,但焊接质量不是十分理想,测量端容易存在缺陷。