CN101104216A - 间歇式气体保护钎焊炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间歇式气体保护钎焊炉，包括上件区、加热干燥区、预热净化区、加热钎焊区、冷却区、下件区和传动带；在预热净化区设有惰性气体进口，在加热钎焊区设有将预热净化区预热后的惰性气体均匀进入加热钎焊区的内热循环风机；内部设有加热装置的加热干燥区将由上件区传送来的经过预处理的工件加热干燥后传送给预热净化区处理，并在加热钎焊区进行钎焊，冷却区将加热钎焊区传送来的工件冷却后传送给下件区；工件在各区域内的停留时间通过传动带调整并由加热钎焊区内所需时间确定。本发明灵活性强，可满足不同规格和品种的工件加工要求，对各区域的钎焊参数调整方便，温度动态反应快，应用范围广。

Description

间歇式气体保护钎焊炉

一、技术领域

本发明涉及一种将铝换热器等各零部件有效连接的钎焊炉，具体地说是一种间歇式气体保护钎焊炉。

二、背景技术

铝钎焊炉是将铝换热器各零部件进行有效连接的一种设备。是利用铝钎料Al-Si的合金熔点低于部件Al金属材料熔点的这一特性进行焊接的。钎料通常置于需要连接部位的焊接面附近或里面，在部件与焊接面之间及表面涂有NOCOLOK铝钎焊剂，安装干燥后，部件在一定的惰性气体气氛的保护下加热至钎焊合金熔融而部件金属不熔化的温度，同时NOCOLOK铝钎焊剂打破铝的氧化膜，让其熔融金属与不熔化金属之间进行表面扩散，冷却后，钎料金属就会与部件接触面之间形成金属结合。

现有的钎焊炉多采用连续式，这种结构形式的钎焊炉装机电容量大，启动工作慢，一般要十几个小时，温度动态反应慢，需要一小时以上甚至几个小时，适用于进行大批量工件的处理，但是它存在以下缺点：灵活性差，对不同规格和品种的工件则难以满足要求，更换工件规格和品种时，对各参数的调整难度大，调整周期长材料消耗多；特别是对铜质工件的硬钎焊加工有困难。

三、发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种间歇式气体保护钎焊炉，该间歇式气体保护钎焊炉工艺操作灵活性强，可满足不同规格和品种的工件加工要求，对各区域的钎焊参数调整方便，还可进行铜质工件的硬钎焊操作。本发明装机电容量小：只有连续炉的2/5电容量；启动工作快：开炉两小时即可工作；温度动态反应快：只需几分钟。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种间歇式气体保护钎焊炉，包括上件区、加热干燥区、预热净化区、加热钎焊区、冷却区、下件区和传动带；加热钎焊区的入口端依次通过预热净化区和加热干燥区与上件区连接；加热钎焊区的出口端通过冷却区与下件区连接；其特征在于：在预热净化区设有保护气体进口，在加热钎焊区设有将预热净化区预热后的气体均匀吹入加热钎焊区的内热循环风机；内部设有加热装置的加热干燥区将由上件区传送来的经过预处理的工件加热干燥后传送给预热净化区处理，并在加热钎焊区进行钎焊，冷却区将加热钎焊区传送来的工件冷却后传送给下件区；工件在各区域内的停留时间通过传动带调整，并由加热钎焊区内工艺时间程序自动确定。

本发明中，由于保护气体可以是惰性气体也可以是氮气，由于有些惰性气体的使用成本较高，而使用氮气的成本相对较低，因而保护气体采用氮气。

本发明中，经过脱脂、焊剂喷淋预处理的工件经过上件区，首先进入加热干燥区。为使工件在加热干燥区内能充分加热干燥，在加热干燥区设有使加热干燥区内产生向上负压的循环干燥风机和干燥排气口。向上的循环气流可以阻止工件上的湿钎焊剂向下滴落，确保钎焊质量，也便于由上部出气口排湿。为便于工件流动运行和防止热量流失，在加热干燥区的两侧设有金属幕帘。

本发明中，为节约保护气体在加热钎焊区内的加热时间，保证保护气体在加热钎焊区内的温度要求，首先使进入加热钎焊区的保护气体在预热净化区内预加热，因而在预热净化区内设有对保护气体进行预热的电阻带加热器，预热后的保护气体通过管道与加热钎焊区的内热循环风机风腔相通。

在预热净化区和加热钎焊区间设有气动炉门，工件通过气动炉门进入加热钎焊区的同时加热钎焊区内的热惰性气体通过气动炉门缝隙进入预热净化区和加热干燥区并对工件预热和干燥后由干燥排气口排出。

为保证加热钎焊区内具有均匀的温度场和保护气体气氛，加热钎焊区由进料口处至出料口处分成不同的温度控制区，在每个温度控制区内设有内热循环风机、温度传感器和和温控仪；温控仪将接收到的温度传感器数据与设定的参数进行比较，并对各温度控制区内的电加热器进行控制。操作时，可根据温度传感器测得的数据对内热循环风机进行控制，实现均匀温度场的目的。通常可将整个加热钎焊区分成两个钎焊区，即钎焊一区和钎焊二区，在每个区内分别设置一个内热循环风机和一至两个温度传感器，即可满足要求。

在加热钎焊区的顶部设有用来降低热胀冷缩对钎焊炉影响的吊簧，吊簧的一端固定在炉膛上，另一滑轮端设置在炉顶外侧固定的滑道上并调节转移炉膛重力点至上滑道。当温度变化时，炉膛产生较大伸缩力，会使炉膛重力接触点产生破坏性的摩擦力，此时，吊簧安装后就已将炉膛重力点转移到上滑道的滑轮上，炉膛会自动产生自由滑动调整，并将调整转移至钎焊区外侧的汽缸自动滑架装置，不至于损坏炉体。

为使加热钎焊区内达到快速、均匀的加热目的，在加热钎焊区的上部设管状电加热器，在加热钎焊区的下部炉膛外侧设有可移动的加热箱。当工件进出加热钎焊区时，会造成保护气体的流失，为保证加热钎焊区内保护气体气氛浓度，本发明在加热钎焊区内的两端设有自动打开的保护气体气幕和自动工作的保护气体增量补偿装置。

加热钎焊区内，为使温度和保护气体气氛均匀，在工件与电加热器之间，位于工件上方设有用来使温度和保护气体气氛均匀的气体分流层。热的保护气体通过气体分流层对工件进行加热和实施气体保护。

冷却区分为水冷却室和风冷室，水冷却室与加热钎焊区连接，水冷却室是由水套构成并设有提高冷却效率的管状换热器和搅拌风机。水冷却必须在气氛保护下工作。

本发明所述间歇式气体保护钎焊炉，与连续式铝钎焊炉可采用相同的工件前处理工艺。工件加工质量的好坏主要由加热钎焊区内的工艺参数决定，本发明中，首先根据不同工件的加工要求确定加热钎焊区内的工艺参数，再由加热钎焊区内的工艺参数确定其他区域的参数，并自动通过控制传动带来调整工件停留在相应区域的时间。特别是随着散热器行业的发展需求，本发明在设计过程中，充分考虑到以后设备能力的提升，使其具有可调的升、降温曲线和比较机动的操作结构形式，同时能适应铜质散热器的硬钎焊的操作。与现有技术相比，本发明灵活性强，可满足不同规格和品种的工件加工要求，对各区域的钎焊参数调整方便，温度动态反应快，应用范围广。本发明特别适用于对比较大的工件焊接处理。而且本发明具有能耗低、操作简便、易维护等特点。

四、附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明中加热钎焊区的结构示意图。

五、具体实施方式

一种本发明所述的间歇式气体保护钎焊炉，保护气体采用氮气。它包括上件区1、加热干燥区2、预热净化区3、加热钎焊区4、冷却区5、下件区6和传动带7；加热钎焊区4的入口端依次通过预热净化区3和加热干燥区2与上件区1连接；加热钎焊区4的出口端通过气氛保护的水冷却区5和常温风冷区与下件区6连接；工件8由传动带7进行传送。在预热净化区3设有预热氮气进口31和净化补偿氮气装置，在加热钎焊区4设有将预热净化区4预热后的氮气体均匀吹入加热钎焊区4的内热循环风机41。上件侧，设有加热装置的加热干燥区2将由上件区1传送来的经过预处理的工件8经加热干燥后传送给预热净化区3处理，并在加热钎焊区4进行钎焊，冷却区5分为水冷室51和风冷室52，冷却区5将加热钎焊区4传送来的工件8冷却后传送给下件区6；工件8在各区域内的停留时间通过传动带7调整，并由加热钎焊区4内所需工艺时间自动确定调整。

本实施例中一种规格的主要技术指标及参数如下：

1、外形尺寸：长16500×宽2400×高2400

2、钎焊室截面尺寸：宽1200×高350

3、最大输入空间截面：宽1050×高250

4、电力配备：250kw  380V   50Hz

①动力：10kw

②干燥加热段：60kw

③净化预热段：60kw

④加热钎焊段：120kw

5、温度范围：

①干燥加热段：150～250℃，max 300℃

②净化预热段：300～450℃，max 500℃

③加热钎焊段：580～650℃，max 700℃

6、钎焊段控温偏差：≤5℃

7、首次预热时间：≥120min

8、工件传动速度：1000-2000mm/min(变频调速，参考值)

9、传动方式：链带计数传动，节距：76.2mm(3英寸)

10、工作方式：周期(间歇)式传动：(工作环境温度5～35℃)

11、周期时间范围：5～35min/次(按实际工艺要求)

12、节拍距离：2450mm

13、氮气消耗：50～80m³/h(供气压力：0.1～0.2MPa恒压)

氮气要求：纯度：＞99.999％；露点：-62℃

14、冷却水消耗：4～8m³/h(软化水，水温10～25℃。用户可自备循环冷却装置，水质要求可参照GB10067.1-88标准。)

15、压缩空气：0.6～0.8MPa

操作时，首先按操作要求，检查水、电气各路是否正常，钎焊炉预热约120分钟达到600℃以上的工艺钎焊温度，升温同时将充氮气系统打开工作至氧含量低于50ppm以下。干燥室工作约20～30分钟以达到工艺干燥温度150～200℃。

接着进行如下的操作：

1、上件区：

将按工艺要求组装好的工件(本实施例为散热器芯体)，经过钎剂喷淋和高压风吹除多余的带水焊剂，而后，再将工件移入钎焊炉的上件区。

2、加热干燥区：

加热干燥区内部由热风循环控温加热系统组成。管状电加热器与内循环风机、数字式温控仪、固态继电器(或温控模块)组成连锁加热控制系统。干燥室上端装有排气口，与外接排风机管道相连。干燥室底部装有钎剂粉尘收集盘，可从侧面拆卸，定期清除室内垃圾。入口端装金属帘，外侧装有工件高度限制器，与传动急停、报警连续工作；出口端与净化室相接，可将净化室排出的氮气再次循环利用后与水蒸气一起排出干燥室外。

工件在上料段经定时自动运行至干燥室，并停留在干燥室进行加热干燥，使工件上的水分变为水蒸气经循环风机和排气口排出室外，并将工件加热至180℃以上，此时已初步完成干燥过程。

3、预热净化区：

预热净化区内外层均为不锈钢制造，两套温控仪分别控制马弗腔外的两套辐射式加热器的温度，外部设有保温层，骨架为型钢结构。跨越工件的两端，内装有金属幕帘，出口端装有气动门，可根据运行要求调整和自动开闭，入口与干燥室相连，可将净化利用后排出的热氮气流经干燥室再次利用。工件停在其间时，净化室内设有的可调节充氮气装置以及利用钎焊段排出的热氮气流对工件进行净化，以提高热能转换和氮气的利用率。

工件从加热干燥区进入预热净化区后，将进一步地保温升温并利用加热钎焊区内排出的热氮气流进行干燥和净化以达到减低氧含量的目的。本区还设有辅助氮气调节入口，以保证净化质量。

4、加热钎焊区：

加热钎焊区的工作腔是由密闭双层马弗堂与两个电加热区内和两个内循环风机构成，炉膛两端设有气动门，可根据运行要求调整入口的间隙和自动开闭状态。结构全为耐热不锈钢制造，保温层厚度约400mm，最高工作温度达700℃，为了便于维护和提高热效率，上部采用插入内置式高温电热棒进行加热调温，分成两个温度控制区，适当布

置在传动带与工件的上方，下方在炉体外侧装有两组辐射式电加热器，并且由两套控温组件连锁控制，使之更好地利用电热器对工件直接辐射的加热效果和控温性能。在充氮气加热的过程中，采用了两台低噪音内热循环风机进行强制性的气氛对流换热，以提高各点温度、气氛的均匀性，使其控温偏差减少。

每支电热棒的两端口装有密封垫圈锁紧螺母，以保氮气在工作中的可靠性能和维修更换的方便。

钎焊室底部装有两个钎焊残渣清除口，可从侧面拆卸，定期清除内部残余物。

钎焊区氮气进入装置采用了通过在净化预热室预热后，再注入两台低噪音内热循环风机搅拌混合进入炉腔，以保证钎焊的过程中不影响炉内的温度稳定性和气氛的均匀性。氮气的使用中由流量计、手动调整阀、电磁阀等组成流量观测、控制系统；由一套取样泵，微氧量分析仪器组成气氛浓度检测系统。两个系统互动可以有效地控制质量工艺要求和最佳耗气生产成本。

被净化后再移入加热钎焊区的工件，在高纯氮气保护下进行升温。完成钎焊程序后，工件将被送入冷却区进行冷却。

5、水冷室：

水冷却室由双层不锈钢结构组成，炉腔从中穿过形成冷却水套，出口端装有金属风幕帘和气动门，可根据运行要求自动开闭，门外侧装有集气罩(接入排气管路)。

室内由三个部分组成。第一部分为：水套室内壁的静置对流换热；第二部为：水冷却室内循环风机与水冷管式热交换器组合，增强换热；第三部分为：冷的氮气气幕补偿气氛。水冷却室由一个进水口和一个溢流口，组成供排水路。这种结构的特点是：提高了换热效果，缩短了冷却时间，内循环风机与冷却水系统的可调节性，能使降温曲线变得可调。在工件运行出炉时，氮气供给系统能自动改变炉内的氮气供应量来改变炉内氮气压差的同时，首先是冷氮气气幕对工件气冷，尔后再自动延时减少氮气调节供应量，以保证工件在传动和冷却过程中的气氛要求。内循环风机可根据工件的冷却要求全程变速、定时开闭，为工件的冷却环境要求提供了机动可靠的操作条件。工件在水冷室内以氮气气氛为主要载体与水冷套的金属壁进行热交换过程，辅以内循环风机使之提高热交换效率，使工件降温钎料结晶固化，形成钎焊接头，工件温度降至300℃以下时，便可进入到空气中进行风冷却。

6、风冷室：

风冷室室内主要是由吹风机和排风机构成单向气流并排出室外。过程是将在气氛中冷却的工件运行到空气中进行强制冷却到接近环境温度，并将换出的热量、废气排出室外便于下道工序的操作。

风冷室将工件在空气中利用风机气流迅速将工件冷却到接近常温。

7、下件区：

工件运行到下件段，进已接近环境温度(一般不高于环境温度20℃)并要求在下一个间歇运行到来之前卸除，以迎接下一个工件的到来。

本发明中，上、下工件区的长度应为最大工件提供足够的敞开式工作面，由自循环传动带、型钢结构组成。一旦工件不断逐步依次进入每个工作段后，就进入到全线工作状态，按照所设定的工艺要求不断一步一步地工作下去。

本发明中，传动装置由上工件、干燥、预热、钎焊、水冷却段、风冷室与下工件段两条传动带构成串联同步运行机构，主要驱动力是三相异步电机与减速机组成的减速机构，由电气控制运行。运行线速度可在1000～2000mm/min范围内设定，并可根据需要设定为均变速升速起动，到均匀变速减速停止状态。根据需要可显示电机工作频率，传动带的运行实际线速度，还可设定电机过载(力矩)保护状态的操作系统。

本实例中，钎焊炉体在常温状态与工作温度不同的变化过程中，有不同程度的热胀冷缩变化量，会影响节拍运行误差和炉体某些部位变形妨碍正常工作。因此，设置了吊簧滑动架、助动汽缸滑动架，用来消除热胀冷缩的影响。

本实例中，干燥区由一套数字温控仪及温度传感器，与一台内热循环风机与电加热器组成连锁控制电路，采用仪表温度PID脉冲信号对固态继电器进行通断电时间宽度的调整来达到控制电加热器的发热量来控制稳定温度的。加热钎焊区由两套数字温控仪及温度传感器与两台内循环风机与两区电加热器组成连锁控制电路，分别控制工件两端温度调节，采用可控硅调压模块输入仪表温度PID4～20mA连续信号进行调压控制加热器的连续电流量，达到控制稳定工作温度。

本实例中设置了报警系统：钎焊炉的各温控点温度的上、下限报警，水压及流量；压缩空气、氮气压力报警；微氧量检测范围报警、各路电机过载报警，工件限位报警等，能通过控制操作屏直观指示报警点的区域位置。

Claims (10)

1.一种间歇式气体保护钎焊炉，包括上件区(1)、加热干燥区(2)、预热净化区(3)、加热钎焊区(4)、冷却区(5)、下件区(6)和传动带(7)；加热钎焊区(4)的入口端依次通过预热净化区(3)和加热干燥区(2)与上件区(1)连接；加热钎焊区(4)的出口端通过冷却区(5)与下件区(6)连接；其特征在于：在预热净化区(3)设有保护气体进口(31)，在加热钎焊区(4)设有将预热净化区(3)预热后的保护气体均匀吹入加热钎焊区(4)的内热循环风机(41)；内部设有加热装置的加热干燥区(2)将由上件区(1)传送来的经过预处理的工件加热干燥后传送给预热净化区(3)处理，并在加热钎焊区(4)进行钎焊，冷却区(5)将加热钎焊区(4)传送来的工件冷却后传送给下件区(6)；工件在各区域内的停留时间通过传动带(7)调整并由加热钎焊区(4)内所需时间确定。

2.根据权利要求1所述的间歇式气体保护钎焊炉，其特征在于：在加热干燥区(2)设有使加热干燥区(2)内产生向上负压的循环干燥风机(21)和干燥排气口(22)。

3.根据权利要求1所述的间歇式气体保护钎焊炉，其特征在于：在预热净化区(3)内设有对保护气体进行预热的电阻带加热器(32)，预热后的保护气体通过管道与加热钎焊区(4)的内热循环风机(41)风腔相通。

4.根据权利要求1所述的间歇式气体保护钎焊炉，其特征在于：在预热净化区(3)和加热钎焊区(4)间设有气动炉门(42)，工件通过气动炉门(42)进入加热钎焊区(4)的同时加热钎焊区(4)内的热惰性气体通过气动炉门(42)进入预热净化区(3)和加热干燥区(2)并对工件预热和干燥后由干燥排气口(22)排出。

5.根据权利要求1所述的间歇式气体保护钎焊炉，其特征在于：加热钎焊区(4)由进料口处至出料口处分成不同的温度控制区，在每个温度控制区内设有内热循环风机(41)、温度传感器(43)和和温控仪；温控仪将接收到的温度传感器(43)数据与设定的参数进行比较，并对各温度控制区内的电加热器进行控制。

6.根据权利要求1所述的间歇式气体保护钎焊炉，其特征在于：在加热钎焊区(4)的顶部设有用来降低热膨胀系数对钎焊炉影响的吊簧(44)，吊簧(44)的另一端设置在固定的滑道上。

7.根据权利要求1所述的间歇式气体保护钎焊炉，其特征在于：在加热钎焊区(4)的上部设管状电加热器(45)，在加热钎焊区(4)的下部设可移动的加热箱。

8.根据权利要求1所述的间歇式气体保护钎焊炉，其特征在于：在加热钎焊区(4)内，位于工件的上部设有用来均匀送热风的孔板(46)，内热循环风机(41)出风口产生的热风由孔板(46)上端向下经过工件后回到内热循环风机(41)的进风口。

9.根据权利要求1所述的间歇式气体保护钎焊炉，其特征在于：冷却区(5)分为水冷室(51)和风冷室(52)，水冷室(51)与加热钎焊区(4)连接，在水冷室(51)设有使冷却快速和均匀的搅拌风机(511)和水套(512)。

10.根据权利要求1所述的间歇式气体保护钎焊炉，其特征在于：所述保护气体是氮气。

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