CN115889928B - 一种焊头结构及焊头温度补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焊头结构及焊头温度补偿方法，其技术方案要点在于，包括焊头和热电偶感温线；所述焊头为金属材质，其包括工作部和基体，基体上开设多个电极孔，工作部固定在基体下方，且工作部密度大于基体密度；所述热电偶感温线焊接在所述基体上。本发明将焊头分为密度不同的两部分，使得焊接作业中，焊头的发热区集中在密度更大的工作部，缩小了工作部外表面与基体内部与热电偶感温线连接处的温度偏差，减少了热电偶感温线从焊头上脱落的可能性。同时提高温度控制系统对工作部温度控制的准确性，进而提高焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，更具体的说，它涉及一种焊头结构及焊头温度补偿方法。
背景技术
电子产品的各种功能都需要依赖于电路板才能实现，各种电子元件通过焊接固定在电路板上。焊接设备利用电流通过焊件及接触处产生的电阻热作为热源将焊件局部加热，同时加压进行焊接，焊头是焊接设备上进行焊接作业的主要部件之一。
中国专利CN1883862A，公开了一种电烙铁，其包括中空结构的金属烙铁头和加热温控单元，所述烙铁头的中空部分装有电加热元件，该电加热元件有两个引出导线，其中一个引线构成与所述加热温控单元的一个连接端子，另一个引线在与烙铁头结合处形成双金属热电偶感温元件，所述烙铁头的另一点上引出与所述加热温控单元连接的另一个连接端子。该专利中公开的烙铁头，可以借助电加热元件与加热温控单元的调控实现温度的升降，同时烙铁头的温度升降控制还可以依据双金属热电偶感温元件的温度反馈进行动态调整。
但该专利中的焊头为单一材质，焊接作业时，焊头发热区不够集中。焊头端部外侧面为工作面，工作面与空气接触面积大散热效果好，而感温元件位于焊头内部，焊头内部散热效果差，工作面与感温元件处的温度偏差较大，为了保证工作面温度达到预期，感温元件长期处在高温环境下，导致感温元件容易从焊头上脱落。而且工作面与感温元件处的温度偏差较大，也降低了对工作面温度控制的准确性，对焊接质量也会造成一定影响。
针对上述焊接技术领域目前存在的问题，本发明旨在于从焊头的材质入手进行优化，以提供一种发热区更为集中的焊头，减少感温元件处在感温环境下的时长，从而减少感温元件从焊头上脱落的可能性；同时减少感温元件与焊头工作面之间的温度偏差，提高对焊头工作面温度控制的准确性，提高焊接质量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种焊头结构及焊头温度补偿方法，其通过焊头分为密度不同的两部分，使得焊接作业中，焊头的发热区集中在密度更大的工作部，缩小了工作部外表面与基体内部与热电偶感温线连接处的温度偏差，减少了热电偶感温线从焊头上脱落的可能性。同时提高温度控制系统对工作部温度控制的准确性，进而提高焊接质量。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种焊头结构的基本结构，包括焊头和热电偶感温线；所述焊头为金属材质，其包括工作部和基体，基体上开设多个电极孔，工作部固定在基体下方，且工作部密度大于基体密度；所述热电偶感温线焊接在所述基体上。
通过采用上述技术方案，本发明将焊头分为密度不同的两部分，由于密度的不同，基体吸热能力弱于工作部，使得焊接作业中，焊头的发热区集中在密度更大的工作部，一定程度上抵消了因工作部外表面与基体内部散热效果差异导致的温度偏差，使得热电偶感温线无需处在过高的温度环境，减少了热电偶感温线从焊头上脱落的可能性。同时由于工作部外表面与基体内部与热电偶感温线连接处的温度偏差变小，使得热电偶感温线反馈至温度控制系统的温度数值更加准确，从而提高了温度控制系统对工作部温度控制的准确性，进而提高了焊接质量。
本发明进一步设置为：所述基体上设置有型孔，所述热电偶感温线焊接在型孔的壁体上，所述热电偶感温线高于所述型孔最底处。
通过采用上述技术方案，使得热电偶感温线与工作部之间拉开一定距离，减少了热电偶感温线因过热脱落的可能性。
本发明进一步设置为：所述基体上还设置有第一间隙，所述第一间隙上端贯穿基体顶面，下端连通所述型孔。
通过采用上述技术方案，第一间隙的开设可以极大的释放因所述型孔开设导致的周边内应力，从而增强高温下焊头的抗裂开能力，提高了焊头的使用寿命。
本发明进一步设置为：所述基体为对称结构，所述基体两侧面底部设置两斜面，两斜面底部向相互靠近的方向倾斜，所述型孔纵向截面为倒三角形。
通过采用上述技术方案，本发明减少了热电偶感温线与工作部之间的基体材料，弱化基体自身的散热效果对热电偶感温线检测准确度的影响。
本发明进一步设置为：热电偶感温线与型孔壁体的焊接连接处与所述工作部顶面之间的距离为3±0.1mm。
本发明进一步设置为：所述焊头高度为18±0.1mm。
通过采用上述技术方案，增加了焊头的高度，进而增加了焊头的整体散热面积，使得焊接作业完成后，焊头能够实现快速降温，减少热惯性导致的虚焊问题。
本发明进一步设置为：工作部和基体均为钨钢，工作部钨钢密度大于基体钨钢密度。
针对上述焊头结构，本发明还提供了配套的耦合算法进行温度补偿，其温度补偿公式如下：
其中，E(t)为感温线处采集的温度，f(t)历史点焊片磨损的均值，为焊头磨损长度对应温度的偏差量，p为焊头材料的温变系数。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明将焊头分为密度不同的两部分，使得焊接作业中，焊头的发热区集中在密度更大的工作部，缩小了工作部外表面与基体内部与热电偶感温线连接处的温度偏差，减少了热电偶感温线从焊头上脱落的可能性。同时提高温度控制系统对工作部温度控制的准确性，进而提高焊接质量。
2、本发明拉高了热电偶感温线，使热电偶感温线与工作部之间拉开一定距离，减少了热电偶感温线因过热脱落的可能性。
3、本发明针对拉高的热电偶感温线提出了温度补偿公式，减少热电偶感温线拉高产生的测量误差对温度控制准确性的影响。
附图说明
图1为本实施例中焊头的剖面图。
图中：1、基体；11、第一间隙；12、型孔；13、斜面；14、电极孔；15、第二间隙；2、工作部；3、焊接点。
具体实施方式
下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本发明的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明的保护范围。
需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例
本发明较佳实施例中一种焊头结构的基本结构，包括焊头和热电偶感温线；所述焊头为金属材质，其包括工作部2和基体1，基体1上开设多个用于安装电极的电极孔14，工作部2固定在基体1下方，且工作部2密度大于基体1密度；所述热电偶感温线与温度控制系统连接，并焊接在所述基体1上。
本实施例将焊头分为密度不同的两部分，由于密度的不同，基体1吸热能力弱于工作部2，使得焊接作业中，焊头的发热区集中在密度更大的工作部2，一定程度上抵消了因工作部2外表面与基体1内部散热效果差异导致的温度偏差，使得热电偶感温线无需处在过高的温度环境，减少了热电偶感温线从焊头上脱落的可能性。同时由于工作部2外表面与基体1内部与热电偶感温线连接处的温度偏差变小，使得热电偶感温线反馈至温度控制系统的温度数值更加准确，从而提高了温度控制系统对工作部2温度控制的准确性，进而提高了焊接质量。
具体的，所述基体1上设置有型孔12，所述热电偶感温线焊接在型孔12的壁体上，所述热电偶感温线高于所述型孔12最底处。热电偶感温线的拉高，使得热电偶感温线与工作部2之间拉开一定距离，减少了热电偶感温线因过热脱落的可能性。
具体的，所述基体1上还设置有第一间隙11，所述第一间隙11上端贯穿基体1顶面，下端连通所述型孔12。由于焊头所承受的温度变化悬殊，温差非常大，其材质内部承受的内应力非常大，第一间隙11的开设可以极大的释放因所述型孔12开设导致的周边内应力，从而增强高温下焊头的抗裂开能力，提高了焊头的使用寿命。
具体的，所述基体1为对称结构，所述基体1两侧面底部设置两斜面13，两斜面13底部向相互靠近的方向倾斜，所述型孔12纵向截面为倒三角形。这样的设置，减少了热电偶感温线与工作部2之间的基体1材料，弱化基体1自身的散热效果对热电偶感温线检测准确度的影响。本实施例中所述型孔12顶部的两个角为倒圆角。
具体的，所述基体1上还设置有第二间隙15，每个电极孔14对应一个第二间隙15。每个第二间隙15的上端均贯穿基体1顶面，每个第二间隙15的下端均与其对应的电极孔14连通。所述第二间隙15用于释放因电极孔14开设导致的周边内应力，从而增强高温下焊头的抗裂开能力，提高了焊头的使用寿命。
具体的，本实施例中电极孔14设置两个两个电极孔14分别位于第一间隙11的两侧，所述第二间隙15对应电极孔14也设置两个。
具体的，热电偶感温线与型孔12壁体的焊接连接处与所述工作部2顶面之间的距离为3±0.1mm。
具体的，所述焊头高度为18±0.1mm。增加了焊头的高度，进而增加了焊头的整体散热面积，使得焊接作业完成后，焊头能够实现快速降温，减少热惯性导致的虚焊问题。
具体的，工作部2和基体1均为钨钢，工作部2钨钢密度大于基体1钨钢密度。
针对拉高的热电偶感温线提出了温度补偿公式，本实施例还提供了配套的耦合算法进行温度补偿，以减少热电偶感温线拉高产生的测量误差对温度控制准确性的影响，其温度补偿公式如下：
其中，E(t)为感温线处采集的温度，f(t)历史点焊片磨损的均值，为焊头磨损长度对应温度的偏差量，p为焊头材料的温变系数。
综上所述，本实施例将焊头分为密度不同的两部分，使得焊接作业中，焊头的发热区集中在密度更大的工作部2，缩小了工作部2外表面与基体1内部与热电偶感温线连接处的温度偏差，减少了热电偶感温线从焊头上脱落的可能性。同时提高温度控制系统对工作部2温度控制的准确性，进而提高焊接质量。同时本实施例拉高了热电偶感温线，使热电偶感温线与工作部2之间拉开一定距离，减少了热电偶感温线因过热脱落的可能性。而且本实施例针对拉高的热电偶感温线还提出了温度补偿公式，减少了热电偶感温线拉高产生的测量误差对温度控制准确性的影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种焊头温度补偿方法，其特征在于，配合焊头结构使用，所述焊头结构包括焊头和热电偶感温线；所述焊头为金属材质，其包括工作部(2)和基体(1)，基体(1)上开设多个电极孔(14)，工作部(2)固定在基体(1)下方，且工作部(2)密度大于基体(1)密度；所述热电偶感温线焊接在所述基体(1)上；所述基体(1)上设置有型孔(12)，所述热电偶感温线焊接在型孔(12)的壁体上，所述热电偶感温线高于所述型孔(12)最底处；
由于工作部(2)外表面与基体(1)内部与热电偶感温线连接处的温度偏差变小，使得热电偶感温线反馈至温度控制系统的温度数值更加准确，从而提高了温度控制系统对工作部(2)温度控制的准确性，温度补偿公式：
其中，E(t)为感温线处采集的温度，f(t)历史点焊片磨损的均值，为焊头磨损长度对应温度的偏差量，p为焊头材料的温变系数。
2.根据权利要求1所述的一种焊头温度补偿方法，其特征在于：所述基体(1)上还设置有第一间隙(11)，所述第一间隙(11)上端贯穿基体(1)顶面，下端连通所述型孔(12)。
3.根据权利要求2所述的一种焊头温度补偿方法，其特征在于：所述基体(1)为对称结构，所述基体两侧面底部设置两斜面(13)，两斜面(13)底部向相互靠近的方向倾斜，所述型孔(12)纵向截面为倒三角形。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种焊头温度补偿方法，其特征在于：热电偶感温线与型孔(12)壁体的焊接连接处与所述工作部(2)顶面之间的距离为3±0.1mm。
5.根据权利要求4所述的一种焊头温度补偿方法，其特征在于：所述焊头高度为18±0.1mm。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种焊头温度补偿方法，其特征在于：工作部(2)和基体(1)均为钨钢，工作部(2)钨钢密度大于基体(1)钨钢密度。
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