一种热线风速仪一维探头热丝焊接方法及装置

技术领域

本发明涉及热线风速仪技术领域，公开了一种热线风速仪一维探头热丝焊接方法及装置。

背景技术

航空发动机、燃气轮机、飞行器、风洞等领域都需要测量气流方向、速度和紊流度等参数，目前用于气流流场精细测量的手段主要有：热线风速仪、激光多普勒测速仪以及粒子成像测速仪。同其他两种测试仪器相比，热线风速仪具有使用方便、输出量为模拟电压、响应快、测量范围广的特点。此外，热线风速仪也要比其他两种测量手段便宜得多。

但是，由于热线风速仪探头直接置于流场中，且热丝直径只有几微米（一般为5-10微米），受到流场中的杂质及设备振动等影响，容易损坏，需要一种快速焊接修复热线风速仪探头的方法，提高热线风速仪修复效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热线风速仪一维探头热丝焊接方法及装置，通过控制焊接铜棒与热丝的接触力为0.02N～0.05N；焊接顺序为在圆形平面中心施加焊点后，通过移动第二活动支座并分别在中心焊点两侧两侧对称施加一个或两个焊点，对焊接端部的结构、焊接所需压力及焊点顺序进行了调整，保证了焊接强度的同时，大大提高了一维热线焊接的效率。

为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

一种热线风速仪一维探头热丝焊接方法，包括：

将热线风速仪的探头固定在第一活动支座上，所述热线风速仪的探头包括两个悬臂式探针，所述第一活动支座用于调节热线风速仪探针前端的竖直高度和水平位置；

将焊接铜棒安装在第二活动支座上，所述第二活动支座用于调节焊接铜棒的竖直高度和水平位置；

将热丝固定在U型夹具两个支杆端头，并使热丝处于拉直状态；

在每个探针前端焊接同一根热丝时，调节第一活动支座使热丝与对应探针前端的圆形平面中心点接触；

调节第二活动支座使焊接铜棒与热丝接触，且接触点为热线风速仪的探针前端中心点对应的热丝位置，并使铜棒与热丝的接触力为0.02N～0.05N；

将探针尾端、焊接铜棒分别接入焊机电极，使热丝焊接在探针前端中心点，其中焊机的输出电压为10±0.5V；

在探针前端中心点两侧对称施加一个或两个焊点，且所有焊点等间距分布。

进一步地，在所述热线风速仪的两个探针之间焊接热丝时，采用两个探针前端交替施加焊点的方式进行焊接成型。

进一步地，采用第一相机采集探针前端中心点俯视视图，采用第二相机采集探针前端中心点水平侧向视图，并根据视图中探针前端、热丝以及焊接铜棒端头的三维位置，分别调节第一活动支座、第二活动支座使探针前端中心点、焊接铜棒中心点与焊点位置对应。

进一步地，焊接铜棒的焊接端头为圆台结构，且端部为圆形面；其中焊接铜棒的圆锥形尖部角度范围为20°～30°，圆形面的直径为5～10微米。

进一步地，第二活动支座上设置有用于插入焊接铜棒的插孔，所述插孔内设置内螺纹；所述焊接铜棒外壁固定有调节筒，所述调节筒外壁设置有与内螺纹配合的外螺纹。

为实现上述技术效果，本发明还提供了一种热线风速仪一维探头热丝焊接装置，用于实施热线风速仪一维探头热丝焊接方法，包括：

第一活动支座，所述第一活动支座上安装有热线风速仪的探头，所述第一活动支座用于调节热线风速仪探针前端的竖直高度和水平位置；

第二活动支座，所述第二活动支座上安装有焊接铜棒，所述第二活动支座用于调节焊接铜棒的竖直高度和水平位置；

U型夹具，所述U型夹具用于固定焊接热丝；

焊机，用于向探针、焊接铜棒提供电流，完成热丝在每个探针前端的焊接成型。

进一步地，所述探针前端正上方设置有第一相机，所述探针前端水平侧方设置有第二相机。

与现有技术相比，本发明所具备的有益效果是：本发明通过控制焊接铜棒与热丝的接触力为0.02N～0.05N；焊接顺序为在圆形平面中心施加焊点后，通过移动第二活动支座并分别在中心焊点两侧对称施加一个或两个焊点，对焊接端部的结构、焊接所需压力及焊点顺序进行了调整，保证了焊接强度的同时，大大提高了一维热线焊接的效率。

附图说明

图1为实施例中热线风速仪一维探头热丝焊接装置结构示意图；

图2为实施例中热丝、U型夹具、第一相机、第二相机的位置关系示意图；

其中，1、探头；2、第一活动支座；3、探针；4、焊接铜棒；5、第二活动支座；6、热丝；7、U型夹具；8、焊机；9、第一相机；10、第二相机；11、调节筒。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

参见图1和图2，一种热线风速仪一维探头热丝焊接方法，包括：

将热线风速仪的探头1固定在第一活动支座2上，所述热线风速仪的探头1包括两个悬臂式探针3，所述第一活动支座2用于调节热线风速仪探针3前端的竖直高度和水平位置；

将焊接铜棒4安装在第二活动支座5上，所述第二活动支座5用于调节焊接铜棒4的竖直高度和水平位置；

将热丝6固定在U型夹具7两个支杆端头，并使热丝6处于拉直状态；

在每个探针3前端焊接同一根热丝6时，调节第一活动支座2使热丝6与对应探针3前端的圆形平面中心点接触；

调节第二活动支座5使焊接铜棒4与热丝6接触，且接触点为热线风速仪的探针3前端中心点对应的热丝6位置，并使铜棒与热丝6的接触力为0.02N～0.05N；

将探针3尾端、焊接铜棒4分别接入焊机8电极，使热丝6焊接在探针3前端中心点，其中焊机8的输出电压为10±0.5V；

在探针3前端中心点两侧对称施加一个或两个焊点，且所有焊点等间距分布。

热线风速仪两个探针3之间的热丝6断裂后，在进行热丝6焊接前，应保证探针3前端为圆形平面。常规的处理方式是预先将探测端打磨成圆锥形，然后将圆锥形尖端打磨成圆形平面。在本实施例中，可将热丝6绷直并通过胶带或胶水固定在U型夹具7两个支杆端头之间；进行热丝6焊接时，调节第一活动支座2使热丝6位于热线风速仪探针3前端圆形平面中心，且圆形平面与热丝6的左侧轻微接触。调节第二固定支座上的焊接铜棒4，使得焊接铜棒4一端端部与待焊接探针3前端圆形平台上的热丝6的接触，且保证焊接铜棒4与热丝6接触点也在圆形平面中心轴线上，通过控制焊接铜棒4与热丝6的接触力为0.02N～0.05N，点击焊机8开关，将热丝6焊接到待焊接探针3前端圆形平台的中心点上。中心焊点施加完成后，在待焊接探针3前端中心点两侧对称施加一个或两个焊点，且所有焊点等间距分布。本实施例通过第一活动支座2调节热线风速仪的探头1位置，使热丝6与待焊接探针3前端的圆形平面中心点接触；通过第二活动支座5调节焊接铜棒4焊接端头，使焊接铜棒4的焊接端头与热丝6接触点正对圆形平面中心点，且控制焊接铜棒4与热丝6的接触力为0.02N～0.05N；焊接顺序为在圆形平面中心施加焊点后，通过移动第二活动支座5并分别在中心焊点两侧两侧对称施加一个或两个焊点，保证了焊接强度的同时，大大提高了一维热线焊接的效率。

两个探针3焊点施加完成后，点击焊机8开关，将热丝6延伸在两个探针3外侧的部分熔断。可利用仪器检测热线风速仪探针3前端的电阻值，若电阻值在规定的范围内为焊接修复合格，否则需要重新焊接修复。

本实施例中，在所述热线风速仪的两个探针3之间焊接热丝6时，采用两个探针3前端交替施加焊点的方式进行焊接成型。采用两个探针3交替焊接的方式一方面可以使施加焊点后的探针3能够具有一定的冷却时间，规避连续在同一个探针3上施加焊点时探针3温度过高影响热丝6在圆形平面上焊接效果的问题。

采用第一相机9采集探针3前端中心点俯视视图，采用第二相机10采集探针3前端中心点水平侧向视图，并根据视图中探针3前端、热丝6以及焊接铜棒4端头的三维位置，分别调节第一活动支座2、第二活动支座5使探针3前端中心点、焊接铜棒4中心点与焊点位置对应。在焊接前，可以通过调节第一相机9位置及焦距，使得热丝6在第一相机9视场中心并清晰显示；调节水平侧视的第二相机10位置及焦距（调节至探针3前端圆形平面侧前方），使得热丝6在第二相机10视场中心并清晰显示。然后通过第二相机10观测，如果探头1的两个探针3前端中心不在同一水平线上，则需要通过第一活动支座2调整探头1的位置，直至探头1的两个探针3前端中心在同一水平线上。调节第一相机9，使得待焊接探头1处于相机中心。然后水平调节第一活动支座2使待焊接探针3前端与热丝6接触，调节第二活动支座5使焊接铜棒4焊接端头对准待焊接探针3端头与热丝6接触后，即可控制焊机8实施焊接。本实施例通过第一相机9的视场观测，确保待焊接探针3前端中心、热丝6以及焊接铜棒4前端在水平方向的对准；通过第二相机10的视场观测，确保待焊接探针3前端中心、热丝6以及焊接铜棒4前端在竖直方向的对准。实现了双视场对准，避免了单一视场无法保证水平和竖直方向不易实现同时准确对准的弊端。

本实施例中的焊接铜棒4的焊接端头为圆台结构，且端部为圆形面；其中焊接铜棒4的圆锥形尖部角度范围为20°～30°，圆形面的直径为5～10微米。探针3焊接铜棒4端头都是打磨成圆锥形后尖部加工为圆形面，便于从视场中观察是否对准。而且为了进一步保证相机视场，将焊接铜棒4的圆锥形尖部角度范围要求在20°～30°之间。焊接铜棒4和探针3的圆锥形尖头接触热丝6的水平方向两个对称点，焊接铜棒4和探针3的圆锥形尖部打磨成圆形平面，保证探针3前端圆形平面的直径在20~50微米范围内，确保5~10微米热丝6能够在圆形平面上焊接点数不少于三个，且可以实现探针3上的焊点在中心焊点两侧对称分布，焊点对称分布不仅提高焊点的散热效果，减小热应力及焊接变形，还能在个别焊点存在虚焊或者使用过程中个别焊点脱落的情况下，热丝在未脱落的两个焊点之间受力均匀，提高使用寿命。焊接铜棒4端部的平面直径在5~10微米范围内，确保能够覆盖热丝6直径，且能可靠接触放电焊接。

第二活动支座5上设置有用于插入焊接铜棒4的插孔，所述插孔内设置内螺纹；所述焊接铜棒4外壁固定有调节筒11，所述调节筒11外壁设置有与内螺纹配合的外螺纹。第二活动支座5进行焊接铜棒4位置调节使焊接铜棒4与热丝6接触后，将第二活动支座5位置锁定；然后可通过力矩扳手旋转焊接铜棒4来控制焊接铜棒4与热丝6接触力在要求范围内。

基于同一发明构思，本实施例的热线风速仪一维探头热丝焊接方法基于一种热线风速仪一维探头热丝焊接装置，该装置包括：

第一活动支座2，所述第一活动支座2上安装有热线风速仪的探头1，所述第一活动支座2用于调节热线风速仪探针3前端的竖直高度和水平位置；

第二活动支座5，所述第二活动支座5上安装有焊接铜棒4，所述第二活动支座5用于调节焊接铜棒4的竖直高度和水平位置；

U型夹具7，所述U型夹具7用于固定焊接热丝6；

焊机8，用于向探针3、焊接铜棒4提供电流，完成热丝6在每个探针3前端的焊接成型。

本实施例中的探针3前端正上方设置有第一相机9，探针3前端水平侧方设置有第二相机10。通过第一相机9的视场观测，确保待焊接探针3前端中心、热丝6以及焊接铜棒4前端在水平方向的对准；通过第二相机10的视场观测，确保待焊接探针3前端中心、热丝6以及焊接铜棒4前端在竖直方向的对准。实现了双视场对准，避免了单一视场无法保证水平和竖直方向不易实现同时准确对准的弊端。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。