CN102259220B

CN102259220B - 数显精密流量可控可调多列铝热交换器火焰钎焊设备

Info

Publication number: CN102259220B
Application number: CN 201110213476
Authority: CN
Inventors: 王水庆
Original assignee: ZHEJIANG XINRUI WELDING MATERIAL CO Ltd
Current assignee: Zhejiang Xinrui Welding Science And Technology Co ltd
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2031-07-28
Also published as: CN102259220A

Abstract

一种用于在轨道上直线移动的用于全铝热交换器的U型管钎焊的火焰焊接设备。它由一个电气控制单元、上料区、焊接加热区、下料区和气动控制单元组成。在液化石油气（LPG）和空气、冷却水、电源等按要求开通的情况下，再选择已存在的产品规格（已选好运输链速度、火焰大小等工艺参数）后，点火、开动输送机，输送链以恒定的速度运转。在上料区不断摆放需要焊接的工件（已按要求装配好零件和焊环）到输送链板上，输送链板以恒定的速度自动把产品送到焊接区两边对称的火排火焰加热焊接，再输送到下料区。在下料区不断地从输送链下料，同时监控焊接效果。

Description

数显精密流量可控可调多列铝热交换器火焰钎焊设备

技术领域

本发明涉及一种钎焊设备，用于在在轨道上直线移动地对全铝热交换器的U型管进行自动、连续的火焰钎焊。

背景技术

在许多已经公开发表的文献中，全铝热交换器的铝及铝合金U型管的自动、连续火焰钎焊一直是一个尚未解决的难题。这是由于：1）若采用气密性高的铝-硅钎料（如4047、4043钎料），其熔点高（固相线温度约为577℃，液相线温度约为590～600℃），钎焊温度一般需要控制在610～620℃，而纯铝的熔点为660℃，铝合金的熔点则低于660℃，所以很难在只有40℃左右的范围里，既要使钎料（如4047、4043钎料）熔化并填满钎缝，又要不让铝管“塌陷”或“熔化”，从而得到合格的产品。

为了解决上述问题，近年来，国内外研发出了Zn-Al-（Ag）钎料，其熔点只有380℃左右，很适合铝及铝合金U型管的自动、连续火焰钎焊，但是其“泄漏率”很高且无法从材料本身解决，因此，国内外专家已经对Zn-Al-（Ag）钎料失去了信心，认为其不适合于全铝热交换器的钎焊。因此，气密性高的铝-硅钎料（如4047、4043钎料）仍然是“首选”，但是，研发适用于全铝热交换器的U型管进行自动、连续火焰钎焊的设备则是关键所在。本项发明就是解决了上述难题。

发明内容

为适用于在轨道上直线移动的用于全铝热交换器的U型管的火焰钎焊，本设备通过采用一个电气控制单元、上料区、焊接加热区、下料区和气动控制单元组成来实现。

在液化石油气（LPG）和空气、冷却水、电源等按要求开通的情况下，再选择已存在的产品规格（已选好运输链速度、火焰大小等工艺参数）后，点火、开动输送机，输送链以恒定的速度运转。在上料区不断摆放需要焊接的工件（已按要求装配好零件和焊环）到输送链板上，输送链板以恒定的速度自动把产品送到焊接区两边对称的火排火焰加热焊接，再输送到下料区。在下料区不断地从输送链下料，同时监控焊接效果（参见示意图），从而实现了全铝热交换器的U型管的自动、连续火焰钎焊。

考虑到钎料熔化温度区间577℃~600℃，铝管熔化温度660℃，为达到高效、批量焊接生产要求，采用数显精密气体流量控制，并在上料区靠近加热区附近检测环境温度，当温度传感器感知该处环境温度超过某一设定数值，有一开关量，通过PLC程序运行，使运输链A档速度自动更换成B档速度。当温度低于这一设定数值时，自动回归到A档。即速度A\B档自动切换。使环境温度变化时，同一产品焊接、分为2档加热时间，其它工艺参数不变，从而实现全铝热交换器的U型管的高效焊接。

考虑到实现火焰大小一致性的途径首先选择过滤干燥过的液化石油气（LPG）和洁净干燥的压缩空气的燃烧，而不是LPG和氧气的燃烧，这样产生的火焰大小比较适合铝材的火焰钎焊；其次是选择优良合适的质量流量器各自实现LPG和空气气流量的稳定、精密敏捷控制，使气流量始终保持一致状态，这是最重要的工艺参数；再次是选用合适的混合器使LPG和空气混合均匀；最后是设计和制作合适的火排、火嘴也很关键。实现火焰位置一致性的途径首先是火排、火嘴等机械尺寸需要保证；其次是设计调整机构使火排可以前后、左右、上下、斜向均可以调整；另外需要针对火排、火嘴系统设计冷却机构防止热变形，使火排、火嘴系统保持初始的机械尺寸；这样可以做到每一个火嘴位置离需要焊接的产品焊接点距离基本一致并且有合适的距离。实现加热时间控制的途径主要是通过变频器控制运输链电机，选择合适的频率，使运输链产生一合适的速度。这样来实现这三大重要工艺参数的精密控制。

适合铝热交换器焊接用的良好火焰生成，与铜热交换器焊接要求比较，需要在气流量控制系统进行创新，需要实现燃烧用的气流量的精密、敏捷控制，使火焰大小恒定、一致。考虑加热区加热初始阶段和后来阶段导致上料区靠近加热区附近的环境温度的变化，会产生对加热焊接时间的微小影响。通过在这附近的环境温度检测，（红外线）温度传感器可设定的一温度数值（如45℃），若超过这一设定值，使输送链自动调整到比原来速度略快一点运转，稍微减少加热焊接区加热时间，实现加热时间两段式自动调整。

附图说明

图1是本发明较佳实施例中气路图；

图2是本发明较佳实施例的俯视简图；

图3是本发明较佳实施例的火排结构示意图；

图4是本发明较佳实施例的火嘴结构示意图。

具体实施方式

一、适合铝热交换器火焰钎焊用的良好火焰生成，最关键是需要有一套精密、敏捷的气流量控制系统，来控制火焰生成的液化石油气和空气的气流量的实时控制，保证气流量恒定。液化石油气（LPG）和压缩空气管道通过加装干燥过滤器（图一15），使气体都是比较干净，再通过精密减压阀（图一16、8）二次减压，使液化石油气（LPG）压力和助燃用的空气压力相对稳定，为质量流量器（图一6，通断电磁阀、质量流量计）良好、精密、敏捷控制气流量奠定了基础。触摸屏上设定液化石油气和空气气流量大小，通过PLC程序对质量流量计出口端的气流量的不间断的精密检测、保持或敏捷调整质量流量计的阀口开度来提供稳定的气流量，通过优质合适的混合器对空气和液化石油气的混合均匀，这样混合气体的流量和配比相对恒定，为稳定、一致的火焰生成提供了必要条件。设计与制作良好的火排、火嘴（图一11、图三8），也是很关键，对称的2套火排（图三8）制作时，需要保证各自的20只火嘴位置一致，使需要加热焊接的产品每一焊接点离火嘴的垂直位置不变。为防止火排热变形，设计了水冷却系统（图一1、20、21、11），使火排尺寸不变形，对称的两排火排的各自的20只火嘴（图四）位置基本保持原来状态；考虑火排(图五）每一火嘴产生一样的火焰大小、还需要一样的离焊接点距离，需要有调整空间来调整使每一火嘴离焊接点的距离基本一致。保持一致。火嘴结构的合理性（图四），火嘴芯中间一只主要气流孔和周上四只小孔的合理构造也是产生良好火焰的关键点。

二、综合考虑方便操作、安全、节能、高效生产多规格铝热交换器的要求。通过对PLC、变频器、触摸屏等电气控制系统的集成来实现。具体如下：

1、大、小火转换的节能作用和操作方便，通过在上料区（图三2）接近加热区的光电开关（图三6）对产品产生的一开关量输入PLC，使PLC输出选择大火焰段程序，当焊接好的产品离开加热区同样通过另一只关电开关（图三9）的检测，延迟几秒，来选择小火焰段程序，同时冷却气电磁阀（图一10）通电打开冷却空气（图三10、图一19），吹冷刚焊接的产品，冷却时间可在触摸屏上设定和更改某一合理时间。通过配置这两个光电开关和PLC程序设计来实现大、小火转换和冷却空气的供应。，在触摸屏设置了各自两排的火焰大小火需要的气流量大小，液化石油气可在5L/MIN~25L/MIN之间调整，燃烧用空气流量最大500l/min，需要和液化石油气配比成一定比例（如：20：1）。操作员可很方便的实现火焰大、小的选定和更改。并且对气流总量进行了统计和保存，在触摸屏上能看到液化石油气用量和空气用量。

2、一些安全装置的配备。如火排安装了水冷却系统（图一），用来保护火排不产生变形，在水道系统中安装一流量传感器（图一20），当缺水时，蜂鸣器产生报警，触摸屏提醒故障原因，自动灭火，实现保护火排不产生热变形、损伤。液化石油气和助燃用空气各自安装了一数显压力开关（图一5、22），当压力低于一设定值时，通过开关信号输入PLC，在触摸屏上提醒问题报警，不能开动机器、点火等功能。或在机器工作过程中实现自动灭火功能和停止机器工作，从而达到安全保护作用。为减少人工点火麻烦和不安全因素,安装了自动电子点火部件（图二12、13、14）和电磁阀（图二10）实现自动点火功能。运输链启动按钮需要按住几秒后、蜂鸣器提醒才能启动；防止意外发生。升降电机带动的火排机构安装上下限位开关，保证火排机构位置在规定范围内，防止丝杆螺套等损坏。

通过在触摸屏上事先设定、保存的多种不同规格的产品序号来快速选择产品品种所需要的工艺参数，包括火排位置高度、运输链速度、液化石油气和空气流量大小等参数，最多可保存32种品种，实现操作员要求低，方便操作、高效生产多规格产品的要求。通过电动机传动丝杆机构来升降火排位置高度，在触摸屏上可设置火排位置高度。通过增量式编码器、PLC的计数器模块和火排高度位置零点参考值设置来实现数字化升降火排高度，达到某种产品火排所需高度。火排离焊接点位置可通过手工快速转动丝杆来调整，达到所需要的距离。通过运输链速度调整来实现加热区合适的焊接加热时间。某款产品的运输链速度可在已保存的触摸屏上快速更改、设定运输链某一速度值（比如:2000mm/min），通过PLC上的数模转换模块来确定变频器的输出频率来达到控制运输链电机转速。当上料区靠近加热区附近的环境温度传感器（图三7）检测温度超过设定值时，通过PLC的条件程序自动选择在触摸屏上对应的运输链速度设置（如：2200mm/min），从而当环境温度变化后，自动变换输送链速度，达到加热时间的修正。

Claims

1.数显精密流量可控可调多列铝热交换器火焰钎焊设备，其特征在于：它由一个电气控制单元、上料区、焊接加热区、下料区和气动控制单元组成，在液化石油气和空气、电源灯按要求开通的情况下，选好运输链速度、火焰大小，再选择已存在的产品规格后，点火、开动输送机，输送链以恒定的速度转动；按要求装配好零件和焊环后，在上料区不断摆放需要焊接的工件到输送链板上，输送链板以恒定的速度自动把产品送到焊接加热区两边堆成的火排火焰加热焊接，再输送到下料区；在下料区不断地从输送链下料，同时监控焊接效果；所述的液化石油气和压缩空气管道加装有干燥过滤器；所述的焊接加热区上对称设置有2排火排，火排上安装有若干个火嘴，2排火排上的火嘴位置一致，火嘴包括火嘴芯，火嘴芯的中间设置有一只主要气流孔，火嘴芯的周上分布有四只小孔；火排上安装了水冷却系统，用来保护火排不产生变形，在水冷却系统的水道系统中安装一流量传感器，当缺水时，蜂鸣器产生警报，触摸屏提醒故障原因，自动灭火，实现保护火排不产生热变形、损伤；所述的焊接加热区靠近上料区和下料区的一侧分别设置有光电开关，产品从上料区进入焊接加热区时，此处的光电开关对PLC输入一个开关量，使PLC输出选择大火焰段程序，当焊接好的产品离开焊接加热区同样通过另一只光电开关的检测，延迟几秒，来选择小火焰段程序，同时冷却气电磁阀通电打开冷却气体，吹冷刚焊接的产品，冷却时间可在触摸屏上设定和更改某一合理时间。

2.根据权利要求1所述的数显精密流量可控可调多列铝热交换器火焰钎焊设备，其特征在于：采用数显精密气体流量控制，并在上料区靠近焊接加热区附近检测环境温度，当温度传感器感知该处环境温度超过某一设定数值，有一开关量，通过PLC程序运行，使运输链A档速度自动更换成B档速度；当温度低于这一设定数值时，自动回归到A档，即速度A/B档自动切换，使环境温度变化时，同一产品焊接、分为2档加热时间，其它工艺参数不变，从而实现全铝热交换器的U型管的高效焊接。