《电触头组件焊接质量超声波检测方法》编制说明

《电触头组件焊接质量超声波检测方法》编制说明

（征求意见稿）

一、工作简况

1任务来源

中国机械工业联合会2021年第五批团体标准制修订计划，项目名称《焊接电触头组件超声波检

测方法》，项目编号20210504，主要起草单位为施耐德电气（上海）有限公司，计划完成时间2022

年10月。

2工作过程

起草阶段：在接到项目任务下达通知以后，在全国电工合金标准化技术委员会秘书处的组织协

调下，于2021年9月份成立了以施耐德电气（中国）有限公司上海分公司为牵头单位，桂林金格电

工电子材料科技有限公司、上海和伍精密仪器股份有限公司、桂林电器科学研究院有限公司、安徽

鑫瑞新材料有限公司、中希集团有限公司、宁波电工合金有限公司、浙江冶金研究院有限公司、佛

山市诺普材料科技有限公司、福达合金材料股份有限公司、温州宏丰电工合金股份有限公司、浙江

松发复合新材料有限公司、沈阳金昌蓝宇新材料股份有限公司、浙江正泰集团股份有限公司、温州

聚星科技股份有限公司、苏州希尔孚新材料股份有限公司、三友联众集团股份有限公司和陕西斯瑞

新材料股份有限公司等单位相关专家组成标准起草工作组。标准起草工作组通过开展资料收集、调

研和技术研究，形成了《焊接电触头组件超声波检测方法》草案主题部分。

2021年12月在宁波召开第一次起草会议，讨论了标准的主要范围，梳理了检测步骤，确定以

描述了使用发射和接收超声波脉冲仪器，以水为耦合剂，通过液浸的方式检测电触头组件焊接质量

的方法，包括检测原理、仪器设备、样品、检测步骤、试验数据处理、精密度和测量不确定度、试

验报告等为主要内容，讨论以适用于上表面至焊接界面距离在0.5mm~4.0mm、表面为平面或弧面

曲率半径大于等于25mm的电触头组件为对象。会上还建议将《焊接电触头组件超声波检测方法》

修改为《电触头组件焊接质量超声波检测方法》。

施耐德电气（中国）有限公司上海分公司根据会上的讨论结果进行修改，桂林电器科学研究院

有限公司、安徽鑫瑞新材料有限公司、中希集团有限公司、宁波电工合金有限公司、浙江冶金研究

院有限公司、佛山市诺普材料科技有限公司、福达合金材料股份有限公司、温州宏丰电工合金股份

有限公司和浙江松发复合新材料有限公司等，分别对该检测方法进行试验验证，确保方法的正确性。

征求意见阶段：2022年5月对各起草单位的试验结果进行汇总和分析，形成标准征求意见稿。

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3起草单位和起草人情况

本标准由施耐德电气（上海）有限公司、桂林金格电工电子材料科技有限公司、上海和伍精密

仪器股份有限公司、桂林电器科学研究院有限公司、安徽鑫瑞新材料有限公司、中希集团有限公司、

宁波电工合金有限公司、浙江冶金研究院有限公司、佛山市诺普材料科技有限公司、福达合金材料

股份有限公司、温州宏丰电工合金股份有限公司、浙江松发复合新材料有限公司、沈阳金昌蓝宇新

材料股份有限公司、浙江正泰集团股份有限公司、温州聚星科技股份有限公司、苏州希尔孚新材料

股份有限公司、陕西斯瑞新材料股份有限公司、三友联众集团股份有限公司、温州银宇合金有限公

司、浙江至信新材料股份有限公司、无锡先驱自动化科技有限公司等单位相共同起草。

主要起草人：李本禄、崔得锋、裘揆、赵浩融、张晓辉、冯如信等。

主要工作分工：李本禄任工作组组长，全面负责组织起草工作；崔得锋负责协调工作，组织相

关方沟通和文本修改工作；裘揆负责技术验证工作，提供资料、企业标准、进行试验和验证等；赵

浩融、张晓辉、冯如信负责标准内容准确性审核，提出意见。

二、标准编制原则和主要内容

1编制原则

（1）本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分标准文件的结构和起草规则》

给出的要求起草；

（2）本标准以制定方式进行起草。

（3）本标准规范性引用文件的版本应为最新版本。

（4）为了利于对本标准的理解，本标准适当采用表格、图片和文字表述，尽可能清楚、准确和

简练，保证标准的适用性。

2标准主要内容

本标准总结了使用发射和接收超声波脉冲器，以水为耦合剂，通过液浸的方式检测电触头组件

焊接质量的方法，对焊接电触头组件的超声波检测方法进行了规范。本标准填补了行业内对电触头

组件焊接质量检测方法标准的空白，可用于行业内企业对电触头焊接组件产品的质量管控，也可用

于低压电器下游行业企业对来料产品的交货验收。

本文件描述了电触头组件焊接质量的超声波检测方法,内容包括检测原理、仪器设备、样品、检

测步骤、准确度、试验报告。

3主要技术指标

超声波探头产生超声波脉冲（纵波），通过耦合介质（水）到达被测电触头组件。由于物质声阻

的不同，在不同物质的交界处产生反射回波和透射波。超声波探头接收反射回波，并转换成电信号。

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计算机处理电信号，显示为波形或图像。通过数据和图像分析，检测评估电触头组件的焊接质量。

3.1仪器设备

（1）超声波检测装置的性能指标应满足附录A的要求并提供证明文件，性能的测试方法按

GB/T27664.1的规定。

（2）使用的超声检测设备应通过标准试块中的参考缺陷进行校准，检测结果与参考缺陷的偏差

应不大于3%。在使用期限内，应每隔12个月对设备的性能进行检验和校准。

（3）设备维修或更换关键部件后应进行检验和校准。

（4）标准试块的制作和校验方法应符合GB/T11259的规定。

（5）超声波检测装置的系统检验应符合GB/T27664.3的规定。

（6）使用超声波检测装置对焊接电触头组件进行检测前，宜先根据被测组件的尺寸和材质选择

适宜的探头类型/参数。探头的选择见附录B。装配适宜的探头后，正式检测前，宜使用标准试块对

探头进行校准，以修正检测能力的偏移。

（7）在探头完成对待检测的焊接电触头组件对焦后，水槽中的水位宜高于探头下表面20mm以

上。

（8）正式扫描前核查运动机构，应确保不会发生碰撞。宜在设备中增加安全防护模块以保证设

备和操作人员的安全。

3.2未焊接电触头的扫描

（1）粗搜底面回波信号，核算声速和焦距。将待测样品浸入水中，去除表面附着的气泡。水平

移动（X，Y方向）探头，对准未焊接电触头中心区域。竖直移动（Z方向）探头，直至出现上表面

和下底面两个信号，且下底面信号强度明显大于背景随机信号。分别记录上表面信号和下底面信号

的飞行时间。

（2）使用实测的材料声速Cm，核算探头焦距，具体参照附录B。如果探头焦距小于名义焦

距，则应更换焦距更长的探头，然后重新执行探头校准和检测步骤。

（3）将探头移动至触点正上方，调节探头Z向高度，使触点上表面A扫信号位于触发门内。

触发门的高度应低于上表面波高度的50%，噪声的高度低于触发门值的50%。

（4）精对焦。调节探头Z向高度，使焊接面A扫描信号幅值达到最高；调节增益，使信号最

高幅值达到满屏的60%~80%；调整数据门位置及宽度，使数据门内仅有焊接面信号，避免C扫描图

像中出现干扰钎着率计算的信号显示；调节触发门高度，使其达到满屏的10%~20%，以保证检测面

内所有数据都能有效记录。

（5）设置量程。精对焦后，对焊点中心区域取5个位置，分别记录底面信号幅值占满屏的百分

比x1、x2、x3………x5，取其平均值记为为；计算3个或以上未焊触点的底面信号幅值占满屏的

百分比的均值,,…平均值记为푥푥x̿；根据ΔdB=20lg(满屏量程/̿)，计算结果四舍五

入取整；在现有增益푥푏的基础上提高Δ푥푐푥푑dB，以此作为增益，此时底面回波信号强度达到满屏，为未焊푥푥

接电触头材料的超声波检测量程。当使用的设备具备自动计算所选区域平均信号能量功能时，可直

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接使用多个未焊接电触头的中心区域平均能量作为量程。

（6）设置扫描分辨率。C扫描时记录的每个信号数据对应的尺寸决定了扫描图像的分辨率。分

辨率越高，记录的信号点越多，步进距离越小，图像清晰度越高，但对设备要求也越高，扫描速率

可能会减慢。

（7）以当前对焦高度对工件进行全面积扫描得到C扫描图像。

三、主要试验（或验证）情况

1标准主要技术内容确定的依据和过程情况

焊接电触头组件广泛应用于低压电器设备中。电触头组件的焊接质量是影响低压电器设备可靠性的关键要

素。当焊接钎着率（焊合面积与总焊接面积的比例）或焊接面积低于一定值时，开关设备在工作时电触头焊接

位置容易发生过热等问题，严重时会触点脱落，造成设备失效，甚至引起火灾等事故。目前关于电触头组件焊

接质量的检测规范及标准，主要有金相方法或推拉力方法，但这些方法效率低或具破坏性，只能进行少量抽检。

并且只是间接测量焊接面积或焊接面积比例，测试结果和实际比往往相差较大。

超声检测方法是一种无损检测方法，可以无需破坏电触头焊接组件，就能通过扫描成像的方式准确检测出

焊接钎着率或焊接面积数值，具备大量检测的潜力。超声显微镜（或超声检测系统）是实现超声检测的实用设

备。作为电接触质量检查的关键技术,超声波C扫检查方法已在电器产品生产企业电触头焊接质量检验过程中

得到了广泛应用。但是目前没有相关统一的检测方法标准来明确超声检测的具体操作过程。一般超声检测过程

分为3个步骤：检测未焊接银点；检测参考工件；检测待测工件。在电接触材料行业有的企业采用全部步骤，

而有的采用部分步骤进行检测，企业间的检测方法存在差异。由于各个企业对于探头配置、增益参数选择、能

量参数设置、阻尼参数选择、仪器校准等都不一样，容易出现同样性能的电触头焊接质量检测结果不一致的问

题。

本标准参照GB/T11259和GB/T27664等现有标准，对涉及的超声波检测设备性能和检定进行了限制。结合

施耐德电气等厂家的使用经验，以及不同设备、不同厂家和不同操作人员对相同样品的交叉测试结果，规范了

的超声波检测焊接电触头的参数设置方法和检测步骤，用以得到稳定可靠，具有泛用性的检测结果。

施耐德电气有10年以上的超声波检测焊接电触头的应用经验，作为重要的焊接质量控制手段。2018年至

2021年，施耐德电气和桂林金格，上海和伍一起，对不同生产工艺的AgSnO2、AgC和AgNi的电触头焊接组件，

进行了反复交叉测试，并通过与金相法或腐蚀法得到的缺陷结果对比，得到了准确性高，一致性好的检测方法。

为了尽可能降低检测设备和操作人员带来的影响，其后又在宏丰，福达，诺普等多家触头材料生产厂家的不同

设备上，多次验证了检测方法的适用性。

2标准起草后使用（或试用）的验证情况

自本标准起草后，施耐德电气的研发和工厂已广泛采用此方法，用于新项目和现有产品的质量管控，反响

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良好，对焊接钎着率的检测结果更加准确。金格等多家厂家的质量人员经简单培训后即可正常操作。对于本标

准适用范围内的焊接电触头组件，不同厂家使用不同设备，按本检测方法可以得到一致性良好的超声波检测结

果，波动≤3%。截止目前，已有多家企业采用本标准推荐的方法作为电触头组件焊接质量的常规检测手段，反

响良好。

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四、标准中涉及专利的情况

本标准不涉及专利和知识产权问题。

五、预期达到的社会效益和对产业发展的作用

本标准的制定规范了电触头组件焊接质量的超声波检测方法,规范和统一了基于超声的焊接电触头组件

质量的检测方法，实现了焊接钎着率和焊接面积的检测结果一致性，对提高电触头焊接组件产品质量具有重要

意义。

本标准的制定可直接用于行业内企业对电触头焊接组件产品的质量管控，同时也将推进行业市场规范化，

另外也可直接用于低压电器下游行业企业对来料产品的交货验收环节。不仅能促进电接触材料行业的质量提升

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和行业发展，也能带动下游低压电器行业的有序和稳健发展。

六、与国际或国外对比情况

检索到国际的电接触焊接质量测量方法标准，主要有ASTMB773-96（R2008重新审批）《用超声

波C扫描进行硬钎焊或熔化焊焊接的电触头组件的和程度评价操作指南StandardGuidefor

UltrasonicC-ScanBondEvaluationofBrazedorWeldedElectricalContactAssemblies》。

该标准列出了在进行超声C扫检查标准方法制定过程中所应注意到的指导性原则。该操作指南中通

过实验数据证明不同实验室的结果之间，存在很好的相关性。但是，由于检查结果受到所用仪器的

不同和操作者水平不同的影响。因此，该超声检查方法并不能保证不同检测者的检测结果的一致性。

国内相关的标准主要有GBT23912-2009《无损检测液浸式超声纵波脉冲反射检测方法》（参考ASTM

E214—96《液浸式纵波脉冲反射法实施方法》而制定），该标准规定了以液浸及其它液体耦合方式对

被检物进行超声纵波直射探伤时应遵守的一般规则。该规范并没有针对低压电器电触头焊接的特殊

性做出明确规定，因此，GB/T23912-2009《无损检测液浸式超声纵波脉冲反射检测方法》与本项

目是不重复的，而是互补的。

本标准的方法首先进行设备的校准，然后分别对与被测样品同型号的未焊接银触点和参照样品

进行检测，固化检测参数，再对被测样品进行检测扫描图像，并由计算机自动计算焊接钎着率或焊

接面积。目前电触头缺陷的超声显微镜检测方法还没有统一的国家和行业标准。

与国外Insight等企业自行定义的检测方法相比，本标准定义了对待测工件的要求，及如何选

取和测量最大缺陷信号，更明确了缺陷阈值的选择方法为半波法，避免了设备影响和人为误差。计

算所得的钎着率结果和实际结果更为接近。

七、在标准体