CN105081504B - 感应钎焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于小型超硬工件的感应钎焊装置。该钎焊装置包括两个或两个以上气氛保护工作室、一个或一个以上高频感应加热装置、两条或两条以上传送导轨，感应加热装置可相对于传送导轨移动，工作室沿传送导轨移动，感应加热装置与传送导轨协调配合达到高效钎焊的目的，每条传送导轨包括两个或两个以上工作位，每个工作位连有保护气氛进气口与出气口。该钎焊装置利用了感应加热的原理，降低了能量损耗；密封工作室结构的引入有效解决了气氛保护钎焊时小型工件和熔融钎料容易受气流冲击的问题；此外，多条传送导轨、多个工作室以及可移动的感应加热装置的设置可实现多个钎焊工作室的流水钎焊提高了钎焊的效率。

Description

感应钎焊装置

技术领域

本发明涉及一种感应钎焊装置，具体涉及一种小型超硬工件的多工作室流水钎焊装置。

背景技术

当前，国内外有许多实验室和企业在研究如何用钎焊代替电镀来实现超硬磨具和切具的制备，相关研究实验所用到的主要设备是钎焊炉。钎焊根据钎焊气氛主要分为真空/气氛保护钎焊和有氧钎焊两种。

真空/气氛保护钎焊在超硬磨具切具的制备过程中能够有效防止钎料氧化，避免目前使用最广泛的超硬材料——金刚石在高温有氧环境中出现热损伤。真空/气氛保护钎焊设备最常用的加热方式是电阻加热，在钎焊过程中伴随着钎焊周期长、能量损耗大等问题。

有氧钎焊是工业生产中使用最广泛的小型超硬磨料磨具钎焊，有氧钎焊使用的主要设备是高频感应钎焊机，其加热原理是感应加热(导体在高频磁场作用下产生感应电流从而使自身发热的加热方式)。相对于电阻加热，感应加热的主要优点是加热速率快，且利用工件自身加热故无需通过电阻丝将热量传至工件，能够降低能量损耗，提高钎焊效率。但是高频钎焊设备无法避免工件在高温下被氧化的问题。

综上所述，传统的真空/气体保护钎焊设备和高频感应钎焊设备仍有一些问题有待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种钎焊装置及钎焊方法，该钎焊装置可以实现在气氛保护下对工件的高频快速感应加热，提高钎焊效率的同时防止工件在保护气流直接冲击下出现滑移，从而有利于提高钎焊效率和稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种钎焊装置，该钎焊装置包括基座、工作室、感应加热装置、冷却室、机械控制系统和气氛控制系统，其中机械控制系统包括传送导轨和机械臂，传送导轨用于移动工作室，机械臂用于控制感应加热装置；气氛控制系统用于在工作室内形成气体保护氛围，并包括保护气体源和气体管路；工作室用于放置待钎焊工件和钎料并安装于传送导轨上；以及气氛控制系统通过保护气体源和气体管路向工作室内持续通入保护气体，，当工作室移动至钎焊位置时，机械臂能够调整感应加热装置的位置使得工作室位于感应加热装置的感应区域之内，感应加热装置用于产生交变磁场，工作室中的待钎焊工件和钎料在交变磁场作用下产生感应电流而产生自加热加热钎料使其融化从而完成工件的钎焊，钎焊结束后机械臂控制感应加热装置使其远离工作室，冷却室用于对经过钎焊位置之后的工件进行冷却降温。

在一优选实施例中，传送导轨的传送轨迹为圆形或椭圆形。

在一优选实施例中，该钎焊装置适用于小型超硬材料制作而成的工件。

在一优选实施例中，钎焊包括两条以上传送导轨，每条传送导轨包括两个以上用于安装工作室的工作位，相邻的传送导轨并列排布，每个工作位之间保持适当距离，不同传送导轨上的工作位错开布置。

在一优选实施例中，机械臂能够控制感应加热装置的横跨传送导轨移动，从而将感应加热装置调整至不同的传送导轨上方合适的位置，用于不同的传送导轨上各个工作室内待钎焊工件的钎焊。

在一优选实施例中，机械控制系统和气氛控制系统可由操作人员人为控制，也可由计算机模块控制。

在一优选实施例中，本发明的钎焊装置包括一个或一个以上的感应加热装置。

在一优选实施例中，冷却室安装在基座上，冷却室具有供传送导轨及其上的工作室通过的空间，冷却室通过冷却介质为移动进入冷却室的工作室冷却降温。

在一优选实施例中，冷却室包括冷却室进水管、冷却室出水管和供冷却水流通的冷却水管系，冷却水通过冷却室进水管流入冷却室内部的冷却水管系再从冷却室出水管流出。

在一优选实施例中，冷却室具有不止一组冷却室进水管、冷却室出水管和冷却水管系，冷却水的温度和流动速率可调，从而可根据钎焊温度决定冷却室的有效冷却区域和冷却效率。

在一优选实施例中，工作室具有可拆卸室罩，可拆卸室罩密封安装于传送导轨的工作位法兰上，工作室内设有隔热工件台，带有钎料的待钎焊工件放置在隔热工件台上，工作位法兰的底部设有进气气路接口和出气气路接口，进气气路接口和出气气路接口分别与进气气路和出气气路相连，进气气路和出气气路由气氛控制系统控制，可持续地向工作室内中的钎焊工件提供气氛保护。

在一优选实施例中，可在隔热工件台上放置用于固定待钎焊工件的专用模具，从而使得工件更好地固定于工作室中。

在一优选实施例中，选用惰性气体例如氩气作为钎焊的保护气氛。

在一优选实施例中，某个工作室的出气气路与相邻工作室的进气气路接口相连，使得保护气体从该工作室流出后流入相邻的工作室内。

在一优选实施例中，该出气气路也可以与有气氛收集作用的装置连接或直接与大气相连。

在一优选实施例中，传送导轨由机械控制系统控制按一定周期进行顺逆时针交替转动。

在一优选实施例中，可拆卸室罩由绝缘导热材料制成，隔热工件台由绝缘隔热材料制成。

在一优选实施例中，机械控制系统能够控制传送导轨的传送速度从而控制工作室的移动速度从而使钎焊速率达到最佳状态。

在一优选实施例中，钎焊装置还包括抽真空设备，该抽真空设备用于在将保护气体充入工作室之前对工作室进行预抽真空。

在一优选实施例中，感应加热装置的腔体由绝缘隔热材料制成。

在一优选实施例中，感应加热装置的腔体由隔热陶瓷制作而成。

在一优选实施例中，该钎焊装置还包括用于摆放工件和工具的工件台，该工件台可绕固定轴转动，该固定轴可安装在传送导轨外侧的基座上。

本发明通过多个工作室与一个或一个以上感应加热装置协调配合流水作业，从根本上提高真空/气氛保护钎焊的工作效率，并通过气氛保护有效解决有氧钎焊中钎料氧化、金刚石工件热损伤等问题。

附图说明

图1是根据本发明实施例的钎焊装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的钎焊装置的正视示意图；

图3是根据本发明实施例的钎焊装置安装在工作位上的工作室的截面示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

图1和2是根据本发明实施例的钎焊装置的结构示意图。如图1和2所示，本发明的钎焊装置包括基座(图未示)，多个工作室1、感应加热装置3、冷却室7、工件台6、机械控制系统和气氛控制系统，其中机械控制系统包括传送导轨5、机械臂4及其他辅助配件，气氛控制系统包括抽真空设备、惰性气体(例如氩气)源、气体管路及管路阀门等相关辅助配件。

机械控制系统用于控制传送导轨的转动以及感应加热装置的上下移动和跨传送导轨移动。放置有钎焊工件的工作室1安装在传送导轨5的工作位2上，工作室随着传送导轨的旋转而接近感应加热装置。

感应加热装置3是腔体内径大于工作室1外径的高频感应加热装置，感应加热装置3具有圆筒形腔体，所述腔体内包含用于产生交变磁场的螺旋通电线圈。感应加热装置3悬置在传送导轨5上方，当工作室1随着旋转的传送导轨移动至感应加热装置3下方时，机械臂4能够将感应加热装置3向下移动到合适的位置使得工作室位于感应加热装置3的圆筒形腔体内的感应区域中，工作室1中的钎焊工件在感应加热装置3产生的高频交变磁场作用下产生感应电流从而使自身发热，进而使钎料熔化以完成钎焊，钎焊完成后，机械臂控制感应加热装置3向上移动与工作室脱离。机械臂4也可控制感应加热装置的横跨传送导轨5移动，使得同一个感应加热装置可以移动至不同的传送导轨上方，以完成对不同传送导轨上的工作室内工件的钎焊。

机械控制系统和气氛控制系统可由操作人员人为控制，也可由计算机模块控制。

较佳地，本发明的钎焊装置包括两条或两条以上的传送导轨5，且每条传送导轨5包括两个或两个以上工作位2，各条传送导轨并列相邻排布，每个工作位之间保持适当距离，不同传送导轨上的工作位错开布置。

较佳地，传送导轨的传送轨迹为圆形或椭圆形。

较佳地，本发明的钎焊装置包括一个或一个以上的感应加热装置。

完成钎焊后，工作室1接着随传送导轨5逆时针转动至冷却室7中进行冷却降温。冷却室7固定安装在基座上。冷却室5具有外壳，外壳的底部开口以供传送导轨5转动通过，且冷却室5中有足够的空间以供工作室1移动通过。

冷却室5内安装有供冷却水流通的冷却水管系，冷却水通过冷却室进水管流入冷却室7内部的冷却水管系再从冷却室出水管流出。较佳地，在冷却室7的冷却水管系具有较大的表面积且冷却水管系包围供工作室1移动通过的空间，以增加冷却效率。

此外，冷却室7可具有多组冷却室进水管8a、出水管8b和冷却水管系(图未示)，冷却水的温度和流动速率可调，从而可根据钎焊温度决定冷却室的有效冷却区域和冷却效率。冷却室进水管8a、出水管8b和冷却水管系的安装位置应避免影响传送导轨稳定有效的转动并避免妨碍工作室移动通过。

本发明的感应加热装置3的腔体由绝缘隔热材料例如隔热陶瓷制成，以避免高温下工件热辐射至感应加热装置3而将其烧坏。

通过机械控制系统可控制传送导轨的传送速度来控制工作室的移动速度，从而使钎焊速率达到最佳状态。例如，待钎焊工件12较多时，可以减小传送导轨的转动速度，提高感应加热装置3在各条传送导轨5上的移动/工作频率来完成不同传送导轨上多个工作室内的工件的钎焊。再如，钎焊时间较长时，可通过使工作室1通过冷却室的速度降低和/或提高冷却室7的冷却效率来保证钎焊质量。

图3是根据本发明实施例的钎焊装置的安装在工作位上的工作室的截面示意图。如图3所示，工作室11为一可拆卸的罩室11，其可拆卸地密封地固定在工作位法兰14上。工作位法兰14固定在传送导轨5上，且工作位法兰14的底部设有进气气路接口a和出气气路接口15b，进气气路接口15a和出气气路接口15b分别与进气气路9a和出气气路9b流体连通并与工作室11流体连通，进气气路9a和出气气路9b由气氛控制系统控制，可持续地向工作室1提供惰性气体，从而为工作室中的钎焊工件提供气氛保护。

较佳地，进气气路的位于罩室11中的出口(图未示)设置成使得保护气体不直接作用在加工工件上。

在可拆卸室罩11内设有隔热工件台13，带有钎料的待钎焊工件12放置在隔热工件台13上。

待钎焊工件12可直接放置在隔热工件台13上。较佳地，可在隔热工件台13上放置用于固定待钎焊工件12的专用模具，从而使得工件12更好地固定于工作室中。

可拆卸室罩11由绝缘导热材料制成，且可拆卸室罩11与工作位法兰14通过橡胶圈密封以防止法兰出现高温形变。工件台由绝缘隔热材料例如氧化铝陶瓷制成。

本发明为更加有效实现气氛保护钎焊，在充入保护气氛之前，可以利用气氛控制系统中的抽真空设备对工作室进行预抽真空。

较佳地，本发明选用惰性气体例如氩气作为钎焊的保护气氛，但其他不易与工件和/或钎料发生反应的气体例如氮气也可用作钎焊的保护气氛。

某个工作室的出气气路可与相邻工作室的进气气路接口相连，惰性气体从该工作室流出后可流入相邻的工作室内，该出气气路也可以与有气氛收集作用的装置连接或直接与大气相连。

为实现各个工作室与气路长期有效连接，减缓或避免气路在工作位频繁移动时出现连接处松动漏气、复杂缠绕的现象，传送导轨由机械控制系统控制按一定周期进行顺逆时针交替转动。图1示出了传送导轨逆时针转动进行钎焊的情形，当需要控制传送导轨顺时针转动时，可以通过机械臂将感应加热装置的位置调整至工件台的固定轴10与冷却室7之间的位置，从而在传送导轨逆时针转动时实现钎焊和冷却过程。

本发明中，在钎焊过程中保护气流从工作室的底部充入和排出而不会直接作用在工件上，因而避免了保护气流对小型工件和钎料的冲击力，有效防止了工件和钎料的滑移，从而保证钎焊的稳定性。工作室能够在一定程度上实现工件与外界环境的物理隔绝，从而大幅度降低氩气等保护气体的消耗量。

工件台6可绕固定轴10水平移动，用于在操作过程中摆放工件、工具等。固定轴10可安装在传送导轨外侧的基座(图未示)上。在安装工作室时，可将工件台6旋转到方便的位置用于摆放各个部件和工具等，工作室和待钎焊工件的安装之后，需将工件台6旋转至传送导轨的外侧以免影响传送导轨的转动。

机械控制系统通过传送导轨5将装有待钎焊工件12的工作室1传送至机械臂4下方位置，控制机械臂4将感应加热装置3移到到适合钎焊的位置，感应加热装置3产生交变磁场，工作室1内的待钎焊工件1产生感应电流从而加热熔融钎料以完成钎焊，钎焊结束后，传送导轨将工作室1传送到冷却室7进行冷却，待工作室内工件冷却至一定温度后被传送至接近工件台6的位置，传送导轨停止转动，停止保护气氛的供应，将工件台6旋转到合适位置，将工作室打开，取出钎焊后的工件。

本发明的钎焊装置利用了感应加热的原理，降低了能量损耗并通过气氛保护有效解决有氧钎焊中钎料及工件氧化、工件热损伤等问题。密封工作室结构的引入以及保护气体气路的位置设置有效解决了气氛保护钎焊时小型工件和熔融材料容易受气流冲击的问题。此外，通过多个工作室与一个或一个以上感应加热装置协调配合流水作业，可显著提高钎焊的工作效率。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (19)

1.一种钎焊装置，其特征在于：

所述钎焊装置包括基座、工作室、感应加热装置、冷却室、机械控制系统和气氛控制系统，其中

所述机械控制系统包括传送导轨和机械臂，所述传送导轨用于移动所述工作室，所述机械臂用于控制所述感应加热装置；

所述气氛控制系统用于在所述工作室内形成气体保护氛围，并包括保护气体源和气体管路；

所述工作室用于放置待钎焊工件和钎料并安装于所述传送导轨上；

所述钎焊装置包括两条以上传送导轨，每条传送导轨包括两个以上用于安装工作室的工作位，相邻的传送导轨并列排布，每个所述工作位之间保持适当距离，不同传送导轨上的工作位错开布置；

所述机械臂能够控制感应加热装置横跨所述传送导轨移动，从而将所述感应加热装置调整至不同的传送导轨上方合适的位置，用于不同的传送导轨上各个工作室内待钎焊工件的钎焊；

所述钎焊装置还包括抽真空设备，所述抽真空设备用于在将保护气体充入所述工作室之前对所述工作室进行预抽真空；

所述气氛控制系统通过保护气体源和气体管路向工作室内持续通入保护气体，当所述工作室移动至钎焊位置时，所述机械臂能够调整所述感应加热装置的位置使得所述工作室位于感应加热装置的感应区域之内，所述感应加热装置用于产生交变磁场，所述工作室中的待钎焊工件和钎料在交变磁场作用下产生感应电流而进行自加热，融化钎料从而完成工件的钎焊，钎焊结束后所述机械臂调整所述感应加热装置使其远离所述工作室，所述冷却室用于对经过钎焊位置之后的工件进行冷却降温；

所述工作室具有可拆卸室罩，所述可拆卸室罩密封安装于所述传送导轨的工作位法兰上，所述工作室内设有隔热工件台，带有钎料的待钎焊工件放置在所述隔热工件台上，所述工作位法兰的底部设有进气气路接口和出气气路接口，所述进气气路接口和所述出气气路接口分别与进气气路和出气气路相连，所述进气气路和所述出气气路由所述气氛控制系统控制，从而持续地向所述工作室内中的钎焊工件提供气氛保护。

2.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述传送导轨的传送轨迹为圆形或椭圆形。

3.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述钎焊装置适用于小型超硬材料制作而成的工件。

4.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述机械控制系统和气氛控制系统可由操作人员人为控制，也可由计算机模块控制。

5.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述钎焊装置包括一个以上的所述感应加热装置。

6.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述冷却室安装在所述基座上，所述冷却室具有供所述传送导轨及其上的工作室通过的空间，所述冷却室通过冷却介质为移动进入冷却室的工作室冷却降温。

7.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述冷却室包括冷却室进水管、冷却室出水管和供冷却水流通的冷却水管系，冷却水通过所述冷却室进水管流入冷却室内部的所述冷却水管系再从所述冷却室出水管流出。

8.如权利要求7所述的钎焊装置，其特征在于，所述冷却室具有不止一组所述冷却室进水管、冷却室出水管和冷却水管系，冷却水的温度和流动速率可调，从而可根据钎焊温度决定所述冷却室的有效冷却区域和冷却效率。

9.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述隔热工件台上放置用于固定待钎焊工件的专用模具，从而使得工件更好地固定于工作室中。

10.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，选用惰性气体作为钎焊的保护气氛。

11.如权利要求10所述的钎焊装置，其特征在于，所述惰性气体为氩气。

12.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，一个工作室的出气气路与相邻工作室的进气气路接口相连，使得保护气体从该工作室流出后流入相邻的工作室内。

13.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述出气气路与有气氛收集作用的装置连接或直接与大气相连。

14.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述传送导轨由机械控制系统控制按一定周期进行顺逆时针交替转动。

15.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述可拆卸室罩由绝缘导热材料制成，所述隔热工件台由绝缘隔热材料制成。

16.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述机械控制系统能够控制所述传送导轨的传送速度，从而控制所述工作室的移动速度。

17.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述感应加热装置的腔体由隔热陶瓷制作而成。

18.如权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述钎焊装置还包括用于摆放工件和工具的工件台，所述工件台可绕固定轴转动，所述固定轴安装在所述传送导轨外侧的基座上。

19.如上述任一项权利要求所述的钎焊装置，其特征在于，所述感应加热装置的腔体由绝缘隔热材料制成。