CN106392241B - 一种光波钎焊炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光波钎焊炉，该光波钎焊炉包括：真空机组、光波灯管电源及电源功率控制系统、循环冷却水系统以及光波钎焊炉体。其中：光波钎焊炉体包括炉罩、炉壳、快装式钎焊平台架、钎焊平台架定位安装柱、炉门、光波灯管、光波反射隔热屏、固定密封法兰、密封法兰、真空泵连接法兰、立柱、充气阀、放气阀、真空阀、测温热偶等。本发明中采用透明高纯石英材质的炉壳及炉壳内的钎焊平台架，光波能够完全穿透并将光热均匀照射到每个钎焊件及钎焊件的所有部位。本发明的光波钎焊炉具有温度均匀、真空度高、升温速度快、降温速度快，设备周转利用率高的特点，同时该设备结构简单，造价低，更换维修方便。

Description

一种光波钎焊炉

技术领域

本发明涉及钎焊设备领域，用于将陶瓷工具刀片与基体材料进行焊接，具体涉及一种光波钎焊炉。

背景技术

机床刃具，也称机床刀具或机床工具，是金属切削加工的必备工具，特别是高端精密加工、特殊合金材料加工所用切削工具，传统的硬质合金刀具、工具钢刀具已经逐步被切削性能更高端的晶须陶瓷、金属陶瓷刀具取代。陶瓷刀具的加工切削性能优于传统刀具，但同时陶瓷刀具的成本价格也高于传统刀具。陶瓷刀具通常是以陶瓷材料作为刀片，焊接在基体材料上，组成陶瓷工具，基体材料一般为目前用作工具的硬质合金材料，如钨钼材料。陶瓷刀具的焊接质量直接关系到刀具的使用性能、使用寿命及采用陶瓷刀具的加工效益。陶瓷材料、钨钼材料的熔点非常高，无法采用熔融方法进行直接焊接，而是采用钎料熔融粘接的方法进行焊接。钎料的熔点较低，熔融的钎料对陶瓷材料和基体材料都具有较好的润湿性，钎料冷却固化后能够将陶瓷刀片和基体材料粘合在一起，并有足够的结合强度。因此钎焊工艺与钎焊设备对陶瓷刀具的性能至关重要。

通常的材料钎焊一般为两种相同金属材料或两种不同的金属材料焊接，焊件材料的导热性高、热膨胀系数相近，并且对焊料的相容性也十分相似。此外，由于金属材料本身导热系数高，焊接时容易实现焊接温度均匀一致，如果采用电磁感应加热，材料的电磁耦合集肤效应也一致，能够实现焊件的同步升温。而陶瓷与硬质合金基体材料的钎焊是完全不同的。首先，陶瓷的导热性低于硬质合金基体材料，因此它们的热传导速度不同，比热差异大，焊接时为保证它们同步升温、温度均匀需要特殊的加热控制工艺。其次，陶瓷材料热膨胀系数低，与基体材料膨胀系数差异大，与基体材料焊接时，在钎焊结合区存在很大的应力梯度，需要克服焊接材料的热膨胀系数差异导致的热应力，钎焊产生的热应力会降低连接强度、质量难以满足需要，因此需要特殊的钎焊材料和焊接工艺。一般钎焊材料对陶瓷存在冶金不相容性，即钎料熔化后对陶瓷不浸润,难以在熔接区和陶瓷实现原子间的冶金结合。陶瓷焊接用的钎料常常需要通过添加活性元素以改善钎料在陶瓷表面的润湿性,如采用添加缓冲层的方法来解决金属陶瓷物性不匹配的问题等。陶瓷钎焊一般选用软、硬双层缓冲层。软性缓冲层的热膨胀系数较高,可以解决热膨胀不匹配引起的残余应力,硬性缓冲层的结合强度较高，解决焊接强度。所以陶瓷钎焊要求真空或真空惰性气体气氛，温度高，温控工艺复杂，需要控制钎焊助剂的挥发、钎焊料的熔融和焊件的浸润与固化。

申请号为200710021617的中国发明申请，公开了一种超硬材料工具钎焊方法及设备，采用石英罩炉体，加热方式为电磁感应，感应圈置于石英罩的外侧，焊接件置于石英罩内的托盘上，托盘可旋转。设备无真空系统，炉内的惰性气氛采用底部冲氩气，石英罩上部开的排气孔排气置换的方式用氩气置换炉内的空气，使炉内成为惰性气氛，很显然这种方式难于达到低氧气氛的目的。该发明申请所提出的钎焊方法主要用于非金属材料加工目的的切割刀片和打磨砂轮，这类超硬材料工具钎焊时对气氛的要求不十分严格，因此该发明设备中没有真空系统。该发明申请的方法和设备不适合机床陶瓷刀具的钎焊。

申请号为201320263798的中国实用新型专利，公开了一种高频感应真空钎焊炉。该技术在炉体中设置有屏蔽罩，并将屏蔽罩作为感应加热体，高频电磁感应圈对屏蔽罩进行感应加热，再通过屏蔽罩的热辐射加热钎焊工件。该技术的特征是改变传统电磁感应直接对钎焊工件感应加热的模式，而是通过电磁感应加热屏蔽罩，使屏蔽罩温度升高，成为高温辐射热源，热辐射加热钎焊工件。该种加热方式虽然避免了电磁感应直接加热工件时钎焊元件电磁感应集肤效应的差异带来的焊接元件的温度差异，同时直接感应加热也很难控制钎焊温度及温度的稳定性，会影响钎焊性能的一致性和稳定性。但该技术的加热方式类似于电阻发热元件加热，均为热辐射加热，只是将热辐射源由电阻发热改为电磁感应发热，但都存在传热效率底，温度控制响应速度慢的问题，不利于均匀、快速稳定钎焊温度。更重要的是，这种热辐射加热方式，需要很好的保温层，以提高热效率。此外，这种电磁感应热辐射加热方式对于钎焊的温度条件受到限制，如果屏蔽罩为金属材料，高温时金属材料电磁集肤效应下降，感应加热效率降低，同时金属材料本身受软化温度的限制，也难于获得更高温度的辐射热源。如果屏蔽材料选择石墨材质，虽然可以获得很高的辐射热源，但是高温时石墨的烧损和挥发将影响炉内钎焊气氛，特别是挥发的碳元素往往对钎焊性能都是不利的。

申请号为201310090962的中国发明专利，公开了一种使用金属石英一体化辐射加热器的真空钎焊炉，采用红外辐射式一体化金属石英加热片作为加热体，进行真空惰性气体保护钎焊的设备。根据说明书描述，该发明的真空钎焊炉结构从外至里依次包括不锈钢外壳、金属圆环遮热板、内侧圆桶、金属石英加热片、炉盖，不锈钢外壳(炉壳)底部内测和炉盖内测均布有耐火砖，据此该发明钎焊炉中，保温隔热模式是炉体内侧面为金属圆环遮热板，上部和下部为保温砖。环形布置的金属石英加热片中心为高温区，也就是钎焊区或称钎焊时钎焊元件放置区。该钎焊炉技术的炉体以外的部份为抽真空系统、冷却及尾气集气系统。红外辐射式一体化金属石英加热片是由叠加在一起的石英基板、熔合在基板中间的多条平行排列的电阻发热线路以及上、下端的电极组成，通电后，电阻发热形成热源，加热钎焊件。该技术存在的不足首先是因为炉内采用耐火砖作为保温隔热材料会影响炉内的真空度，保温材料一般致密性差，存在大量的微气孔吸附气体和潮气，因此抽真空时，耐火砖吸附的气体缓慢释放，减慢真空抽气速度，真空极限度受到限制(不易达到高真空)，部分吸附气体在常温下无法脱尽，当炉温升高后，会有脱气现象，影响焊接性能，完全不适合陶瓷工具的焊接。此外，该技术的第二个不足是发热元件金属石英加热片易损坏，更换复杂。由于金属石英加热片处于炉内保温隔热层内测的高温区，当焊接钎焊温度较高的钎焊件时，石英易发生析晶现象，析晶后石英玻璃失去透明性，并且因析晶膨胀导致石英玻璃出现细纹破损，加热元件失效。该技术的第三个不足是炉内采用耐火砖作保温层，会大大延长钎焊炉升温、降温时间，降低钎焊效率。由于耐火砖导热系数低、比热容量大，因此炉子升温时，耐火砖需要大量吸热，消耗大量的热量，并且由于导热系数低，达到热平衡时间也较长。而当钎焊完成后炉子降温时，由于导热系数低，耐火砖内部热量向表面传导速度慢，因此影响炉内降温速度。因此，采用耐火砖作保温层的钎焊炉升温、降温速度慢，影响设备使用效率，也不适合工业化快速钎焊操作的要求。该技术第四个不足是其权利要求第5项抽真空系统，按照权利要求，该技术的真空系统除管道和阀门以外，其真空系统还包含罗茨泵，因此罗茨泵是该真空系统真空获得的唯一设备。说明该设备的真空度只能达到初真空或中真空的水平，不具备高真空的能力。通常的真空分低真空、中真空、高真空、超高真空，相应配备初真空、中真空、高真空设备形成多级机组。通常罗茨泵属于中度真空设备，其前级还应该配有初级泵，如真空机械泵，单台罗茨泵是不能完成从初真空到中真空的过程的。对于陶瓷工具钎焊，炉内气氛要求十分严格，设备的真空度通常要求达到高真空或超高真空水平，因此该设备不能满足陶瓷工具钎焊的要求。此外，该权利要求和说明书中提出的尾部集气系统，采用罗茨泵将炉内冷却循环氩气送入氩气瓶中进行回收。该项权利要求在技术上是不可行的。通常罗茨泵的排气压力为负压或微正压，远远低于氩气瓶中气体的压力(一般在5MPa以上)，所以采用罗茨泵代替气压泵，将循环气体增压并压注入氩气瓶中是完全不可行的。

陶瓷切削工具钎焊不同于传统的硬质合金钎焊，更与普通的低熔点材料的钎焊不同，陶瓷切削工具钎焊具有焊件小、气氛含氧低、工艺要求严格等特点，因此需要一种真空度高，能够实现批量化焊接，焊接过程升温速度快、降温速度快以及操作方便的钎焊设备，满足陶瓷工具精密焊接的要求。现有的钎焊设备在真空性能、加热方式、设备结构、操作效率等方面都不适合陶瓷切削工具钎焊的要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种真空度高、能够实现批量化焊接、焊接过程升温速度快、降温速度快以及操作方便的光波钎焊炉。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种光波钎焊炉，包括真空机组、光波灯管电源及电源功率控制系统、循环冷却水系统以及光波钎焊炉体。

所述光波钎焊炉体的炉壳为两端开口的圆形管式炉壳3，为透明的石英玻璃制成，炉壳外的炉罩由两个可开合的半圆形管式炉罩10组成，在各炉罩10内侧设置有半圆形管式的炉壳外光波反射隔热屏6，炉壳外光波反射隔热屏6内侧布置光波灯管7，所述光波灯管7发出的光波以及由炉壳外光波反射隔热屏6反射的光波单向指向石英玻璃炉壳3内的中心区；在炉壳内高温区的两端分别布置圆形的炉壳内光波反射隔热屏5，将光和热量反射回中心高温区；用于气氛控制的真空机组与光波钎焊炉体连接；光波灯管电源及电源功率控制系统与光波灯管连接；循环冷却水系统与光波钎焊炉体连接。

所述光波钎焊炉体包括：圆形管式炉壳3的两端分别与固定密封用的法兰相连，圆形管式炉壳3的一端开口经锁扣连接炉门；圆形管式炉壳3内有两组平面式的炉壳内光波反射隔热屏5，一组为固定结构，另一组为可拆卸结构；两组炉壳内光波反射隔热屏5之间设置一层或多层钎焊平台；两根固定柱对称固定于炉罩的两侧，两个半圆管形炉罩10的一端通过铰链固定在一个固定柱上。

所述的光波钎焊炉体包括炉罩、炉壳、钎焊平台、炉门、光波灯管、光波反射隔热屏、多个法兰、固定柱、多个阀门和测温热偶，其中：圆形管式炉壳3的一端与真空泵连接法兰13相连，并有密封法兰12真空密封，另一端与固定密封法兰2连接，固定密封法兰用于固定、定位炉壳并真空密封；固定密封法兰2的外侧连接真空密封的炉门1，炉门1通过快装锁扣固定在固定密封法兰2上；两个半圆弧形管式炉罩10与炉壳同心；半圆弧形管式炉罩10的内侧有半圆管形的炉壳外光波反射隔热屏6，炉壳外光波反射隔热屏6固定在管式炉罩10上，并与管式炉罩圆弧同心；炉壳外光波反射隔热屏6的内侧安装有一组光波灯管7，灯管按圆弧形排列均匀布置，通过电极固定在炉罩10上，光波灯管7位于炉壳3的外侧；固定柱的一端固定在真空泵连接法兰13上，另一端与固定密封法兰2连接；测温热偶19的测量端安置在炉内中心高温区。

所述的真空机组通过真空管道和真空阀16与真空泵连接法兰13连接，充气阀14、放气阀15经真空泵连接法兰13与炉体连接；光波灯管电源及电源功率控制系统经导线、半圆形管式炉罩10上的电源接线柱与两组光波灯管7连接，所有的光波灯管7均采用并联连接，保持每个光波灯管7的电压一致；循环冷却水系统经上水管、调压电磁阀及回水管分别与半圆形管式炉罩10、密封法兰12、固定密封法兰2、真空泵连接，提供设备运行循环冷却水。

所述光波钎焊炉为立式结构时，沿圆形管式炉壳3的轴线设置有垂直的钎焊平台架定位安装柱11，钎焊平台架定位安装柱11为中心有通孔的空心柱，一端固定在真空泵连接法兰13中心位置上，另一端为自由端，钎焊平台架定位安装柱11的自由端有一个同心的快装定位锁孔，钎焊架中心柱4的下端有一个直径小于钎焊架中心柱4的凸台，该凸台插入钎焊平台架定位安装柱11的快装定位锁孔中固定；多层圆形的钎焊台8布置在钎焊架中心柱4上，与其组成钎焊架；圆形管式炉壳3内的两组炉壳内光波反射隔热屏：固定结构的安装在钎焊平台架定位安装柱11上，可拆卸结构的安装在钎焊架中心柱4上，所述钎焊架置于两组炉壳内光波反射隔热屏5之间；焊架中心柱4的下端为空心柱，测温热偶19经钎焊平台架定位安装柱11中心孔插入钎焊架中心柱4中。

所述光波钎焊炉为卧式结构时，炉门1内侧有一个钎焊台锁紧套，沿圆形管式炉壳3的轴线设置有水平的钎焊台中心柱21，钎焊台中心柱21一端固定在炉门1上的钎焊台锁紧套中，钎焊台中心柱21的另一端为长方形钎焊台22，钎焊件9放置在长方形钎焊台22上，空心柱23一端固定安装在真空泵连接法兰13上，另一端为自由端；圆形管式炉壳3的两组炉壳内光波反射隔热屏：固定结构的安装在空心柱23上，可拆卸结构的安装在钎焊台中心柱21上，长方形钎焊台22置于两组炉壳内光波反射隔热屏5之间；测温热偶19插入空心柱23中心孔并置于炉中。

所述的圆形管式炉壳3、钎焊架中心柱4、钎焊台中心柱21、钎焊台8、长方形钎焊台22的材质为完全透光的高纯石英玻璃；圆形管式炉壳3石英玻璃壁厚3～8mm，优选厚度为3.5～5.5mm。

所述的固定密封法兰2、密封法兰12、半圆形管式炉罩10为不锈钢材质，均为水冷结构。

所述的炉门1、固定密封法兰2、密封法兰12的密封为真空密封和微正压密封双向密封。

所述的光波灯管7为钨丝灯管，每组钨丝灯管的数量为4～20只，优选数量为6～9只。

所述的光波钎焊炉的焊接使用温度范围为200℃～1200℃，最佳焊接使用温度为800℃～1050℃。

所述的光波钎焊炉的焊接气氛为真空、氩气、氮气中的任一一种；所述的真空气氛的真空度范围为5.0×10^-3Torr～5.0×10^-6Torr，优选真空度5.0×10^-4Torr以上；所述的氩气、氮气气氛为首先将炉内的真空度抽气至5.0×10^-4Torr以上，再向炉内充入氩气或氮气，至炉内气氛压力为微负压或微正压。

所述的真空机组为旋片式机械泵与扩散泵组合的两级真空机组或旋片式机械泵与分子泵组合的两级真空机组中的一种，但优选成本较低的旋片式机械泵与扩散泵组合，并通过真空阀、真空泵连接法兰与光波钎焊炉体连接。

所述的光波灯管电源及电源功率控制系统采用可控硅功率电源、位式控制功率开关电源或其它输出功率可调节的电源中的一种。

所述的循环冷却水系统为风冷式热交换冷水机、压缩机制冷式冷水机、电子制冷式冷水机中的一种，但优选压缩机制冷式冷水机。

本发明的有益效果在于：

提供了一种采用光波加热方式的光波钎焊炉，采用透明的石英玻璃管式炉壳，炉壳外侧环形均布光波管，光波管外侧装有多层圆弧形金属反射隔热屏，光波管发出的光波以及由反射隔热屏反射的光波单向指向石英玻璃管式炉壳内的中心区，中心区为炉内高温区，位于石英玻璃管式炉壳内侧中部。

提供了一种炉内无保温耐火材料的保温结构，能够快速获得高真空。在石英玻璃管式炉壳内高温区的两端分别布置了一组多层圆形平面金属反射隔热屏，将光和热量反射回中心高温区。

提供了一种均匀加热钎焊件的方法。光波管围绕石英玻璃管炉壳外侧环形均匀布置，钎焊架中心柱与圆形钎焊台组成的多层焊接台均为透光的石英玻璃材质，由光波管产生的光波与反射隔热屏反射光波透过石英玻璃管炉壳及石英玻璃焊接台均匀照射到焊接台上的每个钎焊件及每个焊件的各个部位上，炉内每个钎焊件都能被光波均匀照射到，实现均匀加热炉内所有焊接件的目的。

提供了一种快速降温的炉体结构。采用一种开放式炉罩结构，炉罩为两个半圆弧形炉罩组成，一侧用铰链结合在一起，隔热反射屏、光波管均安置在炉罩上，当焊接完成后，将炉罩打开，使炉壳外侧完全开放在空气中，实现空冷或风冷加速炉内焊件的快速冷却的目的，提高钎焊炉的周转速度。

提供了一种方便维护、快速更换、焊接过程可视的钎焊炉壳结构。采用石英玻璃管作为炉壳，安装简单，易于更换，并且透过透明的石英玻璃管炉壳能够直接观察到钎焊件焊接过程，有利焊接质量控制和操作。

本发明的光波钎焊炉中不采用任何高吸放气的碳毡、耐火砖、保温棉等常规保温材料保温，而是采用金属隔热反射屏的方式，将光波和热反射到炉内的高温区进行加热和保温，因此高温焊接时不会产生由保温材料挥发放气影响钎焊气氛，有利稳定钎焊质量和钎焊性能。

本发明的光波钎焊炉炉体分为真空部分和非真空部分，其中炉壳内为真空部分，而炉罩置于炉壳的外侧，炉罩与炉壳之间为开放式非密封结构，即非真空部分。本发明的光波钎焊炉真空负荷小，同时由于炉壳内没有任何吸放气材料，因此具有操作时抽真空的时间短，并易获得5×10^-5Torr以上超高真空的优点，高真空及高真空充惰性气体钎焊操作，有利于降低钎焊时炉内气氛中的氧含量，对提高焊接质量非常有利。

本发明的光波钎焊炉中炉壳、钎焊平台架均为透光的高纯石英玻璃材料制成，光波能够完全穿透炉壳及钎焊平台，照射到全部焊件及焊件的各个部位，均匀加热钎焊件。此外炉体内除焊接件、钎焊架及反射隔热屏外，没有高热负荷的保温材料。因此，本发明的光波钎焊炉具有加热升温速度快、温度均匀的优点。

本发明的光波钎焊炉采用钎焊架中心柱与圆形钎焊台组成的多层焊接台，在每层焊接台上都能够布放钎焊件，因此能够进行批量化焊接，易实现批量焊件性能的一致性。因此，采用本发明的光波钎焊炉进行钎焊生产，具有焊接效率高，批量焊件性能一致性好的优点

本发明的光波钎焊炉采用开放式炉罩结构，炉罩为两个半圆弧形炉壳组成，通过铰链连接实现开合，反射隔热屏及光波管均固定安装在炉罩上，并随炉罩开合。当钎焊完成开始降温时，可以将炉罩打开，使炉壳完全暴露在空气中，进行空冷或风冷降温，加速焊件的冷却。因此，本发明的钎焊炉的开放式炉罩结构，具有快速降温，提高钎焊炉利用率的优点。

本发明的光波钎焊炉具有抽真空速度快、升温速度快、降温速度快，设备周转利用率高的优点。这是因为本发明的钎焊炉中没有传统的碳毡、耐火砖、保温棉等常规保温材料。传统的保温材料导热系数低、热容量大，升温和降温速度慢，增加加热时电能消耗。传统的保温材料为多孔或膨松材料，容易吸附气体和水份，吸附气体不仅降低真空抽气速度，还会影响炉内的真空度，而本发明的钎焊炉的石英玻璃管真空炉壳内采用两组金属反射隔热屏将光波和热能向炉中高温钎焊区反射，实现聚能和保温，没有任何传统保温材料。

本发明的光波钎焊炉中的圆形管式炉壳为两端开口的高纯石英玻璃管，炉壳的一端与真空泵连接法兰相连，并有密封法兰真空密封，炉壳的另一端与固定密封法兰连接，固定密封法兰用于固定、定位炉壳并真空密封。炉壳两端的固定和密封结构简单，可以快速拆卸更换石英管炉壳，并且石英管可以定制，造价便宜。因此，本发明的钎焊炉结构简单、造价低，维护和更换方便。

本发明的光波钎焊炉能够在真空条件下焊接，也可以在真空充气到微负压或微正压条件下操作，能够满足不同的钎焊工艺要求。也就是在石英玻璃管炉壳两端的真空密封采用了双向密封法兰结构，使密封能够承受正压也能够承受负压。

本发明的光波钎焊炉可用于机床切削工具的焊接，特别是陶瓷切削工具类的陶瓷、金属陶瓷与基体材料的焊接，并不仅限于用于切削工具的焊接。

附图说明

图1是本发明实施例一----立式光波钎焊炉的俯视图。

图2是图1中的A-A剖面图。

图3是立式光波钎焊炉炉罩打开状态俯视图。

图4是立式光波钎焊炉前视图。

图5是本发明实施例二----卧式光波钎焊炉的前视图。

图6是图5中的B-B剖面图。

附图标记：

1炉门 2固定密封法兰

3圆形管式炉壳 4钎焊架中心柱

5炉壳内光波反射隔热屏 6炉壳外光波反射隔热屏

7光波灯管 8钎焊台

9钎焊件 10半圆形管式炉罩

11钎焊平台架定位安装柱 12密封法兰

13真空泵连接法兰 14充气阀

15放气阀 16真空阀

17-1第一定位柱 17-2第二定位柱

18铰链 19测温热偶

21钎焊台中心柱 22长方形钎焊台

23空心柱

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

实施例1--立式结构

如图1～图4所示，本实施例1的光波钎焊炉为立式结构，分为四个部分，即(1)真空机组；(2)光波灯管电源及电源功率控制系统；(3)循环冷却水系统；(4)光波钎焊炉体。

真空机组为旋片式机械泵与扩散泵组合的二级真空机组，其中旋片式机械泵为前级泵，扩散泵为后级泵。

光波灯管电源及电源功率控制系统为光波管提供电能，并调节光波管的功率，采用可控硅功率调节电源。

循环冷却水系统由压缩机制冷式冷水机、上水管、调压电磁阀及回水管组成。

光波钎焊炉体包括位于炉体底部的真空泵连接法兰13、固定在真空泵连接法兰13上的第一定位柱17-1和第二定位柱17-2，第一定位柱17-1和第二定位柱17-2的另一端上安装了固定密封法兰2，两个半圆形管式炉罩10组合成圆形管式炉罩，两个半圆形管式炉罩10的一端通过铰链18固定在第一定位柱17-1上，圆形管式炉壳3为高纯石英玻璃管炉壳，其一端与真空泵连接法兰13相连，并由密封法兰12真空密封，另一端与固定密封法兰2连接，固定密封法兰2用于固定、定位圆形管式炉壳3并真空密封，固定密封法兰2的外侧连接炉门1，炉门1通过快装锁扣固定在固定密封法兰2上。圆形管式炉壳3位于两个半圆形管式炉罩10组合成的圆形管式炉罩中，并与圆形管式炉罩同心。两个半圆形管式炉罩10的内侧分别固定设有炉壳外光波反射隔热屏6，炉壳外光波反射隔热屏6与半圆形管式炉罩10同心。两个炉壳外光波反射隔热屏6的内侧与圆形管式炉壳3的外侧之间分别安装有一组光波灯管7，灯管按圆弧形排列均匀布置，通过电极固定在半圆形管式炉罩10上。

钎焊平台架定位安装柱11为中心有通孔的空心柱，置于圆形管式炉壳3内，一端固定在真空泵连接法兰13中心位置上，另一端为自由端，钎焊平台架定位安装柱11的自由端有一个同心的快装定位锁孔，钎焊架中心柱4的下端有一个直径略小于焊架中心柱4的凸台，该凸台插入钎焊平台架定位安装柱11的快装定位锁孔中固定。多个圆形的钎焊台8布置在钎焊架中心柱4上，与其组成钎焊架。圆形管式炉壳3内安装有两组炉壳内光波反射隔热屏5，一组为固定结构的炉壳内光波反射隔热屏，安装在钎焊平台架定位安装柱11上，另一组为非固定结构的炉壳内光波反射隔热屏，安装在钎焊架中心柱4上，所述钎焊架置于两组炉壳内光波反射隔热屏5之间，

焊架中心柱4的下端为空心柱，测温热偶19经钎焊平台架定位安装柱11中心孔插入钎焊架中心柱4中，测温热偶19的测量端安置在炉内中心高温区。

真空机组通过真空管道和真空阀16与真空泵连接法兰13连接。充气阀14、放气阀15经真空泵连接法兰13与炉体连接。

光波灯管电源及电源功率控制系统经导线、半圆形管式炉罩10上的电源接线柱与两组光波灯管7连接，所有的光波灯管7均采用并联连接，保持每个光波灯管7的电压一致。

循环冷却水系统经上水管、调压电磁阀及回水管分别与半圆形管式炉罩10、密封法兰12、固定密封法兰2、扩散泵连接，提供设备运行循环冷却水。

圆形管式炉壳3为高纯石英玻璃管炉壳，高纯石英玻璃管炉壳壁厚5.0mm，光波灯管7为钨丝灯管，钨丝灯管每组8支，总功率16千瓦。

将晶须陶瓷钎焊件均匀码放在钎焊台8上，打开炉门1，将其放入炉内。关闭炉门1，启动真空机组，抽真空至5×10^-5Torr以上，关闭真空阀16，打开充气阀14，向炉内充入氩气至微正压，打开光波管电源，按工艺设定的升温、恒温曲线升温至950℃，停留3分钟，完成钎焊。切断光波管电源，打开半圆形管式炉罩10，使钎焊炉快速降温，温度到100℃以下后，打开放气阀15使炉内压力与大气压平衡，打开炉门取出钎焊件9。

实施例2----卧式结构

如图5、图6所示，本实施例2的光波钎焊炉为卧式结构，分为四个部分，即(1)真空机组；(2)光波灯管电源及电源功率控制系统；(3)循环冷却水系统；(4)光波钎焊炉体。

真空机组为旋片式机械泵与分子泵组合的二级真空机组，其中旋片式机械泵为前级泵，分子泵为后级泵。

光波灯管电源及电源功率控制系统为光波管提供电能，并调节光波管的功率，采用可控硅功率调节电源。

循环冷却水系统由压缩机制冷式冷水机、上水管、调压电磁阀及回水管组成。

光波钎焊炉体包括位于炉体右侧的真空泵连接法兰13、固定在真空泵连接法兰13上的第一定位柱17-1和第二定位柱17-2，第一定位柱17-1和第二定位柱17-2的另一端上安装了固定密封法兰2。两个半圆形管式炉罩10组合成圆形管式炉罩，炉罩分为上半部和下半部，两个半圆形管式炉罩10的一端通过铰链18固定在第一定位柱17-1上。圆形管式炉壳3为高纯石英玻璃管炉壳，其一端与真空泵连接法兰13相连，并由密封法兰12真空密封，另一端与固定密封法兰2连接，固定密封法兰2用于固定、定位圆形管式炉壳3并真空密封。固定密封法兰2的外侧连接炉门1，炉门1内侧有一个钎焊台锁紧套，炉门1通过快装锁扣固定在固定密封法兰2上。圆形管式炉壳3位于两个半圆形管式炉罩10组合成的圆形管式炉罩中，并与圆形管式炉罩同心。两个半圆形管式炉罩10的内侧分别固定设有炉壳外光波反射隔热屏6，炉壳外光波反射隔热屏6与半圆形管式炉罩10同心。两个炉壳外光波反射隔热屏6的内侧与圆形管式炉壳3的外侧之间分别安装有一组光波灯管7，灯管按圆弧形排列均匀布置，通过电极固定在半圆形管式炉罩10上。

钎焊台中心柱21一端固定在炉门1上的钎焊台锁紧套中，钎焊台中心柱21的另一端为长方形钎焊台22，钎焊件9放置在长方形钎焊台22上。空心柱23一端固定安装在真空泵连接法兰13上，另一端为自由端。

圆形管式炉壳3内安装有两组炉壳内光波反射隔热屏5，一组为固定结构的炉壳内光波反射隔热屏，安装在空心柱23上，另一组为非固定结构的炉壳内光波反射隔热屏，安装在钎焊台中心柱21上，长方形钎焊台22置于两组炉壳内光波反射隔热屏5之间。

测温热偶19插入空心柱23中心孔并置于炉中，测温热偶19的测量端安置在炉内中心高温区。

真空机组通过真空管道和真空阀16与真空泵连接法兰13连接。充气阀14、放气阀15经真空泵连接法兰13与炉体连接。

光波灯管电源及电源功率控制系统经导线、半圆形管式炉罩10上的电源接线柱与两组光波灯管7连接，所有的光波灯管7均采用并联连接，保持每个光波灯管7的电压一致。

循环冷却水系统经上水管、调压电磁阀及回水管分别与半圆形管式炉罩10、密封法兰12、固定密封法兰2、分子泵连接，提供设备运行循环冷却水。

圆形管式炉壳3为高纯石英玻璃管炉壳，高纯石英玻璃管炉壳壁厚4.5mm，光波灯管7为钨丝灯管，钨丝灯管每组6支，总功率12千瓦。

将金属陶瓷钎焊件均匀码放在长方形钎焊台22上，打开炉门1，将其放入炉内。关闭炉门1，启动真空机组，抽真空至5×10^-5Torr以上，打开光波管电源，按工艺设定的升温、恒温曲线升温至980℃，停留5分钟，完成钎焊。切断光波管电源，打开半圆形管式炉罩10，使钎焊炉快速降温，温度到100℃以下后，关闭真空阀，打开放气阀15向炉内充气到大气压，打开炉门取出钎焊件9。

本发明内容和实施例的描述，提供了一种光波钎焊炉。以上讨论仅仅揭示和描述本发明的示例性方法和实施例，并不局限于所描述的实施例与改进。本领域的技术人员将会看到，本发明可以以其它具体形式实现而不背离本发明的权利内容。

Claims (15)

1.一种光波钎焊炉，包括真空机组、光波灯管电源及电源功率控制系统、循环冷却水系统以及光波钎焊炉体，其特征在于：

光波钎焊炉体的炉壳为两端开口的圆形管式炉壳(3)，为透明的石英玻璃制成，炉壳外的炉罩由两个可开合的半圆形管式炉罩(10)组成，在各半圆形管式炉罩(10)内侧设置有半圆形管式的炉壳外光波反射隔热屏(6)，炉壳外光波反射隔热屏(6)内侧布置光波灯管(7)，所述光波灯管(7)发出的光波以及由炉壳外光波反射隔热屏(6)反射的光波单向指向石英玻璃炉壳(3)内的中心区；在炉壳内高温区的两端分别布置圆形的炉壳内光波反射隔热屏(5)，将光和热量反射回中心高温区；两个半圆形管式炉罩(10)与炉壳同心；炉壳外光波反射隔热屏(6)固定在半圆形管式炉罩(10)上，并与管式炉罩圆弧同心；

用于气氛控制的真空机组与光波钎焊炉体连接；

光波灯管电源及电源功率控制系统与光波灯管连接；

循环冷却水系统与光波钎焊炉体连接。

2.根据权利要求1所述的光波钎焊炉，其特征在于：

所述光波钎焊炉体包括：圆形管式炉壳(3)的两端分别与固定密封用的法兰相连，圆形管式炉壳(3)的一端开口经锁扣连接炉门；圆形管式炉壳(3)内有两组平面式的炉壳内光波反射隔热屏(5)，一组为固定结构，另一组为可拆卸结构；两组炉壳内光波反射隔热屏(5)之间设置一层或多层钎焊平台；两根固定柱对称固定于炉罩的两侧，两个半圆形管式炉罩(10)的一端通过铰链固定在一个固定柱上。

3.根据权利要求2所述的光波钎焊炉，其特征在于：

所述的光波钎焊炉体包括炉罩、炉壳、钎焊平台、炉门、光波灯管、光波反射隔热屏、多个法兰、固定柱、多个阀门和测温热偶，其中：

圆形管式炉壳(3)的一端与真空泵连接法兰(13)相连，并有密封法兰(12)真空密封，另一端与固定密封法兰(2)连接，固定密封法兰用于固定、定位炉壳并真空密封；固定密封法兰(2)的外侧连接真空密封的炉门(1)，炉门(1)通过快装锁扣固定在固定密封法兰(2)上；炉壳外光波反射隔热屏(6)的内侧安装有一组光波灯管(7)，灯管按圆弧形排列均匀布置，通过电极固定在半圆形管式炉罩(10)上，光波灯管(7)位于炉壳(3)的外侧；固定柱的一端固定在真空泵连接法兰(13)上，另一端与固定密封法兰(2)连接；测温热偶(19)的测量端安置在炉内中心高温区。

4.根据权利要求1所述的光波钎焊炉，其特征在于：

真空机组通过真空管道和真空阀(16)与真空泵连接法兰(13)连接，充气阀(14)、放气阀(15)经真空泵连接法兰(13)与炉体连接；

光波灯管电源及电源功率控制系统经导线、半圆形管式炉罩(10)上的电源接线柱与两组光波灯管(7)连接，所有的光波灯管(7)均采用并联连接，保持每个光波灯管(7)的电压一致；

循环冷却水系统经上水管、调压电磁阀及回水管分别与半圆形管式炉罩(10)、密封法兰(12)、固定密封法兰(2)、真空泵连接，提供设备运行循环冷却水。

5.根据权利要求2所述的光波钎焊炉，其特征在于：

所述光波钎焊炉为立式结构时，沿圆形管式炉壳(3)的轴线设置有垂直的钎焊平台架定位安装柱(11)，钎焊平台架定位安装柱(11)为中心有通孔的空心柱，一端固定在真空泵连接法兰(13)中心位置上，另一端为自由端，钎焊平台架定位安装柱(11)的自由端有一个同心的快装定位锁孔，钎焊架中心柱(4)的下端有一个直径小于钎焊架中心柱(4)的凸台，该凸台插入钎焊平台架定位安装柱(11)的快装定位锁孔中固定；多层圆形的钎焊台(8)布置在钎焊架中心柱(4)上，与其组成钎焊架；圆形管式炉壳(3)内的两组炉壳内光波反射隔热屏：固定结构的安装在钎焊平台架定位安装柱(11)上，可拆卸结构的安装在钎焊架中心柱(4)上，所述钎焊架置于两组炉壳内光波反射隔热屏(5)之间；焊架中心柱(4)的下端为空心柱，测温热偶(19)经钎焊平台架定位安装柱(11)中心孔插入钎焊架中心柱(4)中。

6.根据权利要求2所述的光波钎焊炉，其特征在于：

所述光波钎焊炉为卧式结构时，炉门(1)内侧有一个钎焊台锁紧套，沿圆形管式炉壳(3)的轴线设置有水平的钎焊台中心柱(21)，钎焊台中心柱(21)一端固定在炉门(1)上的钎焊台锁紧套中，钎焊台中心柱(21)的另一端为长方形钎焊台(22)，钎焊件(9)放置在长方形钎焊台(22)上，空心柱(23)一端固定安装在真空泵连接法兰(13)上，另一端为自由端；圆形管式炉壳(3)的两组炉壳内光波反射隔热屏：固定结构的安装在空心柱(23)上，可拆卸结构的安装在钎焊台中心柱(21)上，长方形钎焊台(22)置于两组炉壳内光波反射隔热屏(5)之间；测温热偶(19)插入空心柱(23)中心孔并置于炉中。

7.按照权利要求5、6之一所述的光波钎焊炉，其特征在于：

圆形管式炉壳(3)、钎焊架中心柱(4)、钎焊台中心柱(21)、钎焊台(8)、长方形钎焊台(22)的材质为完全透光的高纯石英玻璃；圆形管式炉壳(3)石英玻璃壁厚3～8mm。

8.按照权利要求5、6之一所述的光波钎焊炉，其特征在于：

固定密封法兰(2)、密封法兰(12)、半圆形管式炉罩(10)为不锈钢材质，均为水冷结构。

9.按照权利要求5、6之一所述的光波钎焊炉，其特征在于：

炉门(1)、固定密封法兰(2)、密封法兰(12)的密封为真空密封和微正压密封双向密封。

10.按照权利要求5、6之一所述的光波钎焊炉，其特征在于：

光波灯管(7)为钨丝灯管，每组钨丝灯管的数量为4～20只。

11.按照权利要求5、6之一所述的光波钎焊炉，其特征在于：

光波钎焊炉的焊接使用温度范围为200℃～1200℃。

12.按照权利要求1所述的光波钎焊炉，其特征在于：

光波钎焊炉的焊接气氛为真空、氩气、氮气中的任一一种；所述的真空气氛的真空度范围为5.0×10^-3Torr～5.0×10^-6Torr；所述的氩气、氮气气氛为首先将炉内的真空度抽气至5.0×10^-4Torr以上，再向炉内充入氩气或氮气，至炉内气氛压力为微负压或微正压。

13.按照权利要求1所述的光波钎焊炉，其特征在于：

所述的真空机组为旋片式机械泵与扩散泵组合的两级真空机组或旋片式机械泵与分子泵组合的两级真空机组中的一种，并通过真空阀、真空泵连接法兰与光波钎焊炉体连接，可实现高真空、超高真空或高真空惰性气体的气氛控制。

14.按照权利要求1所述的光波钎焊炉，其特征在于：

所述的光波灯管电源及电源功率控制系统采用可控硅功率电源、位式控制功率开关电源或其它输出功率可调节的电源中的一种。

15.按照权利要求1所述的光波钎焊炉，其特征在于：

所述的循环冷却水系统为风冷式热交换冷水机、压缩机制冷式冷水机、电子制冷式冷水机中的一种。