應變片焊接粘貼一體化裝置

劉曉輝，顏慶智，李春寶，王春輝，趙晶晶

(1.中國石油大學(華東) 儲運與建筑工程學院，山東 青島 266580；2.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西 西安 710018)

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應變片焊接粘貼一體化裝置

劉曉輝1，顏慶智1，李春寶1，王春輝2，趙晶晶1

(1.中國石油大學(華東) 儲運與建筑工程學院，山東 青島 266580；2.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西 西安 710018)

摘要：在電測應力試驗中,應變片的焊接與粘貼質量將直接影響到電測結果的準確性。應變片的焊接與粘貼是由試驗人員手工操作來完成的，由于在手工粘貼的過程中人為影響因素較大，在粘貼時容易出現應變片位置偏差或者按壓不均勻，從而導致獲得的數據不夠準確。提出并設計了應變片自動焊接粘貼裝置，通過該裝置可準確、快速地完成應變片的焊接及粘貼。其粘貼質量可靠，節約了粘貼時間，具有較大的經濟效益。

關鍵詞：應變片；自動；焊接粘貼裝置

電測法是工程上常用的對實際構件進行應力分析試驗的方法之一。應變片的粘貼質量是試驗能否成功的一個關鍵因素，但是工程測試過程中應變片的粘貼是靠試驗人員手工操作，應變片的粘貼質量依賴于操作者的熟練程度。由于手工粘貼操作復雜，粘貼位置不易控制，或者粘貼時按壓不均勻，不僅會導致應變片的浪費，還會延誤電測進程[1-2]。另外，傳統的應變片導線與接線端子以及端子與導線之間的連接亦是通過手工焊接來完成的，在實際操作過程中，測試人員的主觀因素對焊接質量的影響較大，存在質量保證率低、耗時和耗材的問題[3-4]。

針對上述不足，提出一種應變片自動焊接粘貼裝置。該裝置能夠準確定位應變片的位置，實現接線端子的焊接及應變片的粘貼自動化，能夠有效提高應變片的粘貼質量，節約粘貼時間，有無手工粘貼經驗的操作者都可使用，目前市場上暫無相關裝置。

1應變片焊接粘貼一體化裝置構成

應變片自動焊接粘貼裝置(見圖1)包括槍形主體，槍形主體包括槍筒，槍筒后端下方設有把手，把手前側頂部與槍筒相交處設有扳機；槍筒內設有滑膛，滑膛從槍筒前端向后端延伸但不貫穿后端，滑膛的截面為三角形；滑膛內從后向前依次裝有電磁動力裝置、擠壓桿、載體和卷曲式焊接擋板；在槍筒前端的一側開設有載體孔槽，載體孔槽垂直貫穿滑膛，槍筒底部從前端向后延伸有接線滑槽，接線滑槽貫穿底壁[5]。

在圖1中，電磁動力裝置包括前鑄鐵、后鑄鐵及纏繞在前鑄鐵、后鑄鐵上的線圈，前鑄鐵、后鑄鐵的線圈纏繞方向相反，后鑄鐵固定在槍筒的后端，前、后兩鑄鐵之間由復位彈簧連接，前鑄鐵的前端與擠壓桿相連。啟動電磁動力裝置后，前、后線圈中的電流方向相反，在排斥力的作用下，電磁動力裝置的前鑄鐵向前推動擠壓桿，粘貼結束后，在復位彈簧的拉力下由鑄鐵帶動擠壓桿復位。

擠壓桿的橫截面與滑膛的橫截面形狀、大小均相同，擠壓桿可以沿滑膛前后滑動，擠壓桿的前端面裝有3個彈性壓頭、2個定位燈(見圖2)。彈性壓頭為彈性材料制成的長方體，1個位于擠壓桿前端面上方的中心位置，另外2個設在擠壓桿前端面的下方并且左右對稱布置；定位燈嵌入擠壓桿，并且上部的彈性壓頭左右對稱設置。

圖1　裝置圖

圖2　擠壓桿的立體圖

載體(見圖3)為比應變片厚度大1～2 mm的三角形薄片，該三角形與滑膛匹配，載體設有接線端子卡槽、應變片卡槽、接線孔、定位孔以及應變片導線槽。接線端子卡槽開設2個，應變片卡槽開設1個，接線孔、定位孔以及應變片導線槽各開設2個。接線端子卡槽、應變片卡槽及定位孔均貫穿載體，接線孔及應變片導線槽由前向后延伸但不貫穿載體。2個接線端子卡槽位于載體的下部，應變片卡槽位于載體的上部，并且2個接線端子卡槽、應變片卡槽在載體上的位置與3個彈性壓頭在擠壓桿前表面上的位置相對應,接線端子卡槽和應變片卡槽稍大于彈性壓頭，且接線端子卡槽和應變片卡槽的深度小于彈性壓頭的高度，以便于彈性壓頭穿過接線端子卡槽和應變片卡槽對應變片及接線端子進行有效擠壓。2個定位孔關于應變片卡槽對稱設置，并且2個定位孔在載體上的位置和2個定位燈在擠壓桿上的位置相對應。接線端子卡槽和應變片卡槽之間通過應變片導線槽相連，接線孔與接線端子卡槽相通，載體通過載體孔槽填進滑膛，載體距離擠壓桿前端存在一段距離，并且載體在粘貼完成后可取下循環利用。

圖3　載體立體圖

應變片與載體對應示意圖如圖4所示。應變片下端帶有2根應變片引線，左右對稱，應變片放置在應變片卡槽中，應變片引線放置在應變片引線槽中，接線端子放置在接線端子卡槽中，并且應變片引線的尾部放在接線端子的后表面以便于焊接。焊接前應變片引線并未與接線端子連接在一起，測線的線頭通過接線滑槽進入滑膛，然后穿過接線孔到達接線端子卡槽,進入接線端子的后表面，以便將測線的線頭與接線端子焊接并且保證擠壓桿在向前推進載體的過程中隨著載體運動。

圖4　應變片與載體對應示意圖

圖5　　　　焊接擋板　　　的立體圖

載體孔槽的前部設有1個矩形孔槽，矩形孔槽垂直于滑膛，矩形孔槽內設有卷曲式焊接擋板(見圖5)，卷曲式焊接擋板的轉動軸安裝在矩形孔槽的頂部，卷曲式焊接擋板下降到載體的前面遮擋住載體，待焊接完成后，通過上部的轉動軸自動卷曲進入滑膛的頂部。

滑膛的兩側對稱設置焊接腔，焊接腔與滑膛相貫通，焊接腔的前端與載體孔槽平齊。焊接腔內設置焊接管，焊接管由可加熱的中空的電加熱管制成，管內裝有錫條，扣動扳機后，焊接管開始加熱其內部的錫條至熔化，然后通過焊接管后端的動力裝置向前運動達到接線端子卡槽的位置，在已熔化錫的作用下將測線的線頭、接線端子和應變片引線三者焊接在一起。

在圖1中，槍筒前部的頂端設有膠粘劑儲罐，槍筒內設有涂膠管線。涂膠管線的一端連接在膠粘劑儲罐的底部，另一端連接在滑膛的前端。扣動扳機后凝膠會通過涂膠管線噴到應變片及接線端子上,然后在彈性壓頭的擠壓下，將已涂膠的應變片及接線端子牢固地粘貼在目標位置。

扣動扳機后，卷曲式焊接擋板伸展，焊接管開始加熱錫條并向前運動進行焊接，焊接完成后卷曲式焊接擋板、焊接管自動復位；然后膠粘劑儲罐進行一次噴膠；最后在斥力的作用下，電磁動力裝置的前鑄鐵向前推動擠壓桿。粘貼結束后，在復位彈簧的拉力下由鑄鐵帶動擠壓桿復位，扣動扳機后其控制線路將自動依次啟動，待粘貼結束后松開扳機，各部件自動復位。

2應變片自動焊接粘貼裝置工作步驟

應變片自動焊接粘貼裝置的工作步驟如下。

1)首先接通電源，定位系統的定位燈開始工作，燈光穿過定位孔照射到需要粘貼應變片的部位；然后保持燈光照射位置不變，將滑膛的前端對準并緊貼粘貼應變片的部位，從而完成定位；最后將裝有應變片及接線端子的載體通過載體孔槽插入到滑膛中，再將測線的線頭通過接線滑槽的根部和接線孔插入到接線端子卡槽中，扣動扳機，卷曲式焊接擋板向下伸展，卷曲式焊接擋板的前面作為應變片和接線端子的載體的支承，焊接管通過電磁驅動裝置向前運動接觸到接線端子的位置，將已經熔化的錫條粘到測線的線頭、接線端子及應變片引線上，隨后焊接管向后運動恢復到原來的位置，卷曲式焊接擋板也向上卷起，接線端子焊接完畢。

2)膠粘劑儲罐中的膠通過涂膠管線對應變片及接線端子進行依次噴膠。

3)電磁動力裝置推動前面的擠壓桿將載體推到粘貼位置，位于擠壓桿前面的彈性壓頭分別進入載體孔槽和接線端子卡槽，最終將應變片及接線端子擠壓粘牢。

4)將應變片自動粘貼裝置拿離粘貼位置，取下載體，松開扳機，各部件自動復位。

3結語

在工程結構測試中，應變片的粘貼是電測法中的關鍵步驟，粘貼質量將直接影響到測試精度，但是傳統的手工粘貼質量受人為因素影響較大，而且粘貼質量與實驗人員的熟練程度關系密切。通過該裝置可以減少人為因素對測試結果的影響，能夠準確、快速地完成應變片粘貼工作，并且粘貼質量可靠，測試質量得到保證，大幅縮短了電測試驗的準備時間，避免了應變片的浪費，具有較高的經濟效益。

參考文獻

[1] 戴娟,汪大鶴,陳蕾，等.電測應力實驗中應變片的粘貼技巧[J].湖南工程學院學報,2003,13(3):55-57.

[2] 董偉.電阻應變片粘貼技巧[J].山西建筑,2011,37(28):46-48.

[3] 夏祁寒.應變片測試原理及在實際工程中的應用[J].山西建筑，2008,34(28):99-100.

[4] 李巧真,李剛,韓欽澤.電阻應變片的實驗與應用[J].實驗室研究與探索，2011,30(4):134-137.

[5] 康杰,劉曉輝,孫翔，等.應變片自動焊接粘貼裝置：中國，201510306866.X[P]. 2015-06-08.

責任編輯鄭練

The New Strain Gauge Welding and Pasting Integrative Device

LIU Xiaohui1, YAN Qingzhi1, LI Chunbao1, WANG Chunhui2, ZHAO Jingjing1

(1.College of Pipeline and Civil Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China;2.Xi’an Changqing Technology Engineering Co., Ltd., Xi’an 710018, China)

Abstract：The quality of strain gauges pasting directly affects the accuracy of measuring results in experiments of measuring stress. Strain gauge is pasting manually by laboratory personnel. The obtained data is inaccurate because of manual paste operation is complex, pasting position difficult to control,and pasting is pressed unevenly. Proposing and designning strain gauge welding and pasting integrative device, it can complete strain gauge welding and pasting accurately and quickly by the device. The pasting quality is reliable. It can also save time and have greater economic benefits.

Key words:strain gauge, automatic, welding and pasting device

收稿日期：2015-07-17

作者簡介：劉曉輝(1990-)，男，碩士研究生，主要從事巖土等方面的研究。

中圖分類號：TU 411.5

文獻標志碼:A