スポット溶接・精密溶接専門のこだま製作所の「事例紹介」です。

「熱電対 溶接(受託加工)」

熱電対 溶接(受託加工)画像

熱電対の溶接 

熱電対の溶接は、被溶接材による熱伝導を最大にしなければなりませんので、十分な溶接が必要ですが、被溶接材は仕様に合わせて様々ですので、溶接方法の選択が必要です。溶接方法としては、スポット溶接、アーク溶接、ロウ付け、レーザー溶接の4種類があります。

熱電対は機器や設備に取り付けられる際、場合により取り外しが困難な場合があります。そのような環境で使用する熱電対には、より確実な接合が求められます。


「こだま」ではK型の熱電対(アルメル線とクロメル線)やT型の熱電対(銅とコンスタンタン)など、
様々な熱電対の溶接を行ってきた経験やノウハウを生かし、溶接工法の選択・開発を行っています。

熱電対の溶接方法 

写真 2016-05-20 10 14 31.jpg 写真 2016-05-20 10 31 13.jpg
アーク溶接(銅線とコンスタンタン線の溶接事例) 
<長所>
線径に対し、玉状に大きく溶接されるので、溶接強度が
確保される

<短所>
溶接難度が上がり、不活性ガスが必要なため、コストが上がる
スポット溶接(銅線とコンスタンタン線の溶接事例)
<長所>
短時間で、容易に溶接を行うことができる

<短所>
金属線を重ねて溶接するため、
溶接強度が、アーク溶接に比べて劣る
DSC_110889.JPG IMG_0873.JPG

レーザー溶接(SUSコーティング処理剤と̠、
⊖側:アルメル線 ̟⊕側:クロメル線)+ニッケルの溶加材

<長所>
アルメル線、クロメル線を溶加材とともに、完全に母材
との溶接が可能
<短所>
高度な溶接技術を要するため、溶接コストが上がる

ロウ付け(銅球と、̠⊖側:アルメル線 ̟
⊕側:クロメ
ル線
<長所>
アルメル線、クロメル線を溶接で損傷することなく、
接合が可能  
               
<短所>
簡易的な接合では問題ないが、量産においては、
加工時間がかかるため、設備の検討が必要

 

また、仕様により下記のように、被溶接材で線を挟んで、スポット溶接で二次的に固定する方法があります。

熱電対(SUS切削品)にSUS t0.1リングプレート製作しをアルメル線・クロメル線を挟み込んだ状態で、

マイクロスポット溶接を行った事例です。
通常は、金属線同士をダイレクトに溶接しますが、取り外しが非常に困難な設置条件ということで、
金属線に負荷をかけず、溶接部分から切れることのないよう、二次的に固定する仕樣としてご提案した事例です。

IMG_3567.JPG
熱電対のスポット溶接

熱電対.png熱電対の構造図

 

熱電対の作り方
熱電対の製作方法として、3種類をご紹介します。

◆より線
二種類の線のねじり合わせ。簡易温度測定に使用します。

 <長所>簡易で、短時間の測定であればデータも信頼できます。
 <短所.>機械的には不安定で、長期的には使用不可。

◆スポット溶接
2種類の熱電対を、電気抵抗(発熱する)を利用して溶接します。
<長所>短時間で、容易に溶接を行うことができます。(材質によっては、溶接不かな場合もあり)
<短所>通電を行うために、電極が直接熱電対に接触し加圧をかけますので、熱電対に加工負荷が生じます。
(熱電対の使用環境から、問題視されないケースの方が多い)

◆アーク溶接
アルゴンガスを使用するアーク溶接機で、2種類の線を、玉状に大きく溶接します。
溶接強度が確保される。俗に玉作り溶接と言われているアルゴンガス雰囲気で使用するアーク溶接機を使用します。

<長所>玉状に溶接されるため、熱電対の接続強度が確保される
<短所>アルゴンガスが必要で、加工コストが上がる。測定対象が小さい場合は測定誤差が大きくなります。


熱電対とは
2種類の金属線を接続し、一方の接続点を熱することで電位差が生じて金属線に電気が流れます(ゼーベック効果)
その時発生する電圧を計測することで温度測定ができます。の温度差に応じた起電力(熱起電力)が生じその回路に電流が流れます(ゼーベック効果)。
この現象を利用した二種類の異種金属を組み合わせた、温度検出端を熱電対といいます。
熱電対は、中高温領域を中心に、温度センサーとして広く使用されています。
熱電対の特徴としては、熱起電力が大きく、特性のバラツキが小さく互換性があることと、
高温または低温で使用しても、熱起電力が安定していてバラツキが小さく寿命が長いです。
熱電対の種類としては、異なる材質の組み合わせで、以下8種類の規格(JIS)があります。

 

熱電対の規格

種類(JIS) +極 -極 使用温度範囲(℃)

特徴

B ロジウム30と白金ロジウム合金 ロジウム6%を含む
白金ロジウム合金
600~1700 熱電対で最も使用温度が高い熱電対。
R ロジウム13と白金ロジウム合金 白金 0~1600 精密測定に適していて、ばらつきや劣化が少なく、熱起電力が低く高温測定向き
S ロジウム10%と白金ロジウム合金 白金 0~1600 精密測定に適していて、ばらつきや劣化が少なく、熱起電力が低く高温測定向き
N ナイクロシル ナイシル 0~1200 低温から高温まで、広い範囲にわたって熱起電力が安定している
K アルメル クロメル -200~1200 熱起電力の直線性が良く、工業用として最も多く使用されている
E クロメル コンスタンタン -200~700 最も高い熱起電力特性を有している
J コンスタンタン 0~650 E熱電対に次いで熱起電力特性高く、工業用として中温域で使用されているが、錆やすい
T コンスタンタン -200~350 電気抵抗が小さく、熱起電力が安定しており、低温での精密測定に広く利用されているが、熱伝導誤差差が大きい

 

熱電対の用途
各種の温度センサー
・排気ガス温度やタービン出口温度計測
・炉、ボイラーの温度制御・計測
・発電機 加熱器の温度制御
・モーター バッテリーの温度制御 
・成形金型の温度制御




試作品、受託加工1個から対応します。
「こだま」では量産の受託加工だけではなく、試作品など1個からの少量製作にも対応しています。
※加工において、予備材は必要です。

「熱電対の溶接」受託加工については、お気軽にお問い合わせください。

 担当:技術営業
 村川が、対応いたします!

 

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