一种用于发热盘生产的自动化钎焊工艺
技术领域
本发明涉及一种自动化钎焊工艺,尤其是一种用于发热盘生产的自动化钎焊工艺。
背景技术
在小家电行业中,发热盘作为电加热类电器的核心部件之一,广泛地应用于电热水壶、豆浆机、电火锅、咖啡机等产品中。发热盘的钎焊工艺是发热盘生产的关键技术,它通过钎焊材料和氨分解保护气氛隧道炉,将铝发热管、导热铝板、不锈钢碟片三个部件依次焊合而成。
采用的钎焊材料为粉状铝钎剂(KALF4-K3ALF6)和粉状铝钎料(Al88Si12),以此为基础,钎焊工艺的具体步骤为:1、准备铝钎剂浆液与待焊工件;2、铝发热管涂覆铝钎剂浆液;3、铝发热管筛布铝钎料;4、不锈钢碟片涂覆铝钎剂浆液;5、导热铝板涂覆铝钎剂浆液;6、导热铝板筛布铝钎料;7、三个部件组装;8、清理洒落焊料;9进炉钎焊;10、喷砂。
由于现有技术采用的是粉状铝钎剂和铝钎料,以及基于此的钎焊工艺,会产生如下问题:
1、发热盘涉及两类焊接:铝发热管-导热铝板和导热铝板-不锈钢碟片。这两类焊接,不论从焊接面积、还是从焊接母材,都存在较大差异。都用同样的粉状焊料进行钎焊,显得粗糙,很难两全其美。
2、粉状焊料在布料的过程中会产生粉尘污染;其产生的焊后残渣也很多,发热盘因此必须进行喷砂处理,喷砂再次产生粉尘污染,导致前处理和后处理的操作环境都不环保。
3、粉状焊料不能通过机械手夹取,只能借助大量人工,不能实现自动化操作。
4、粉状铝钎料的氧化皮厚(氧含量900ppm),所需铝钎剂多,导致焊缝中夹渣和气孔的比例很高,焊接质量难以保证。
5、需要投入大量的人力、焊料和相关设备,制造成本较高。
发明内容
基于此,本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种用于发热盘生产的自动化钎焊工艺。
为实现上述目的,本发明所采取的技术方案为:一种用于发热盘生产的自动化钎焊工艺,包括如下步骤:
(1)调制铝钎剂浆液,将铝钎剂浆液刷到导热铝板和不锈钢碟片的表面,得到涂覆有铝钎剂的导热铝板和不锈钢碟片;
(2)将铝焊膏采用点胶的方式注射到步骤(1)中未涂覆有铝钎剂一面的导热铝板的待钎焊位置;
(3)将铝焊片卷材进行冲压,制备得到预定形状的焊片,将焊片送至步骤(1)中涂覆有铝钎剂的不锈钢碟片进行组装,得到附有焊片的不锈钢碟片;
(4)先将步骤(2)中注射有铝焊膏的导热铝板与铝发热管进行第一次组装,再将第一次组装后的导热铝板与步骤(3)中附有焊片的不锈钢碟片进行第二次组装,然后进行钎焊,即得本发明所述发热盘
本发明根据发热盘的结构和母材特点,将其涉及的两类焊接分别对待,摒弃笼统地全部使用粉状焊料,采用可实现自动化、智能化的新型焊接材料,铝发热管-导热铝板的钎焊使用铝焊膏;导热铝板-不锈钢碟片的钎焊使用铝焊片(氧含量100ppm)。并且,基于这些可通过机械手夹取的新型焊接材料,发明了一种可实现自动化钎焊发热盘的新工艺。该新工艺不仅能使操作环境绿色环保,而且还能提高钎焊质量和钎焊效率,以及降低制造成本,真正实现机器换人的目的。
优选地,所述步骤(1)中的铝钎剂浆液由铝钎剂和水调至而成,所述铝钎剂和水的重量比为1:(2~5)。
优选地,所述步骤(2)中铝焊膏的质量为(0.8~1.1)×待钎焊面积×0.2×0.001×1.5,其中,所述待钎焊面积的单位为mm2。采用压力式点胶机,通过控制点胶机的点胶压力、点胶时间、移动轨迹向导热铝板预定位置进行定量注射,由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作。
优选地,所述步骤(3)中焊片的质量为(0.6~0.95)×待钎焊面积×0.2×0.001×2.7,其中,所述待钎焊面积的单位为mm2。
本发明铝焊膏、铝焊片加入量的选择,是为了在满足钎焊性能的同时,尽量少地使用钎焊材料,这样可以大幅降低钎焊材料的成本,更重要的是当钎焊材料总使用量降低后,焊后的残渣也相应减少,当降到一定程度,在不影响产品使用和美观的情况下,便可以取消喷砂工序。而且,本工艺采用的铝焊片与铝焊膏的金属焊料氧化程度低,因此可以降低钎料本身的用量,钎焊过程中辅助更少的钎剂,便可以去除钎焊材料表面的氧化皮,得到理想的焊缝。
优选地,所述步骤(3)中,所述铝焊片的制备过程为:将卷带状的铝焊片通过伺服送料机进行送料,通过气动冲床和预定模具进行冲压,得到预定的焊片形状。本发明所述焊片的形状由产品尺寸和焊料的需求量来决定。
优选地,所述步骤(3)、所述步骤(4)中的组装过程均通过机械动作完成。
更优选地,所述步骤(3)中的组装过程为:先将焊片通过转盘装置送至指定位置,再由真空吸盘夹取,然后由机械臂送至涂覆有铝钎剂浆液的不锈钢碟片的正上方。
优选地,所述步骤(1)中,所述铝钎剂浆液通过自动化的毛刷进行沾取和涂覆。
优选地,所述步骤(4)中的钎焊采用四温区网带钎焊炉进行,其中,所述一区的温度为640~660℃,所述二区的温度为670~700℃,所述三区的温度为700~720℃,所述四区的温度为670~690℃,所述网带的速度为15~20mm/s。
此外,为了提高焊缝的抗拉强度,降低焊接面的气孔和夹渣,本工艺采用与Al88Si12粉状铝硅钎料(氧含量900ppm)不同的铝焊片(氧含量100ppm),保护气氛仍然使用氨分解气体保护(即75%氮气与25%氢气的混合气体)。
优选地,所述一区的气流量为2~5m3/h,所述二区的气流量为6~8m3/h,所述三区的气流量为7~9m3/h,所述四区的气流量为1~3m3/h。
本发明温度焊接工艺参数的选择,使发热盘在钎焊过程中得到相对传统工艺更高的钎焊温度和更短的保温时间。在熔化的铝焊片开始降温之前,使焊接面之间的铝钎剂、氧化皮、空气充分排出,从而得到均匀、致密,晶粒细化的焊缝。
优选地,所述步骤(4)中在组装完成且未进行钎焊时,还包括如下步骤:利用摄像头拍照,通过电脑和标准图像进行比对,利用机械手设备去除加料或组装不合格的工件。
相对于现有技术,本发明的有益效果为:
本发明在发热盘生产过程中,用铝焊膏代替铝焊粉,用于钎焊铝发热管-导热铝板;用铝焊片代替铝焊粉,用于钎焊导热铝板-不锈钢碟片;并通过电脑和机械设备,真正实现了发热盘的自动化钎焊过程。该新工艺体现自动化、智能化要素,尽可能减少人工因素,简洁了操作,并取消了焊后喷砂工序,不仅能使操作环境绿色环保,而且还能提高钎焊质量和钎焊效率,以及降低制造成本,真正实现机器换人的目的。
附图说明
图1为现有发热盘的一种结构示意图;
图2为现有钎焊工艺的一种流程图;
图3为本发明钎焊工艺的一种流程图;
图4为现有钎焊工艺焊缝金相图;
图5为本发明钎焊工艺焊缝金相图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述发热盘生产的自动化钎焊工艺,本实施例所述钎焊工艺包括如下步骤:
(1)铝钎剂涂覆:将铝钎剂与水调制铝钎剂浆液,其中,铝钎剂与水的重量比为:钎剂:水=1:2,利用毛刷定量沾取的办法,刷到导热铝板和不锈钢碟片的表面;由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作;
(2)铝焊膏涂覆:采用压力式点胶机,通过控制点胶机的点胶压力、点胶时间、移动轨迹向导热铝板的待钎焊位置定量注射铝焊膏,由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作;其中,铝焊膏的用量为0.8×待钎焊面积×0.2×0.001×1.5克,其中,所述待钎焊面积的单位为mm2;
(3)根据产品结构将铝焊片冲压成预先设计的形状,铝焊片加入量的计算办法:铝焊片的用量=0.6×待钎焊面积×0.2×0.001×2.7克,其中,所述待钎焊面积的单位为mm2;
铝焊片的加入过程为:首先将卷带状的铝焊片通过NC伺服送料机、小型气动冲床和预定模具进行冲压,得到需要的焊片形状(焊片的形状由产品尺寸和焊料的需求量决定),通过转盘装置送至指定位置,再由小型真空吸盘夹取,由机械臂送至已经涂覆钎剂那一面的不锈钢碟片的正上方,进行组装,得到附有焊片的不锈钢碟片;由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作;
(4)先将步骤(2)中注射有铝焊膏的导热铝板与铝发热管进行第一次组装,再将第一次组装后的导热铝板与步骤(3)中附有焊片的不锈钢碟片进行第二次组装,所述组装过程用机械臂、真空吸盘、网带等按预先设定的固定动作进行装配的自动化生产方法;
(5)利用摄像头拍照,通过电脑和标准图像进行比对的方法,辅之以机械手设备,实现智能化挑选、去除加料不合格的工件;
(6)将组装且检查合格的工件进行钎焊,钎焊设备采用四温区网带钎焊炉,保护气氛仍然使用氨分解气体保护(即75%氮气与25%氢气的混合气体);一区温度640℃,二区温度670℃,三区温度700℃,四区温度670℃,网带速度15mm/s;一区气流量2m3/h,二区气流量6m3/h,三区气流量为7m3/h,四区气流量为1m3/h。
实施例2
本发明所述发热盘生产的自动化钎焊工艺,本实施例所述钎焊工艺包括如下步骤:
(1)铝钎剂涂覆:将铝钎剂与水调制铝钎剂浆液,其中,铝钎剂与水的重量比为:钎剂:水=1:5,利用毛刷定量沾取的办法,刷到导热铝板和不锈钢碟片的表面;由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作;
(2)铝焊膏涂覆:采用压力式点胶机,通过控制点胶机的点胶压力、点胶时间、移动轨迹向导热铝板的待钎焊位置进行定量注射铝焊膏,由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作;其中,铝焊膏的用量为1.1×待钎焊面积×0.2×0.001×1.5克,其中,所述待钎焊面积的单位为mm2;
(3)根据产品结构将铝焊片冲压成预先设计的形状,铝焊片加入量的计算办法:铝焊片的用量=0.95×待钎焊面积×0.2×0.001×2.7克,其中,所述待钎焊面积的单位为mm2;
铝焊片的加入过程为:首先将卷带状的铝焊片通过NC伺服送料机、小型气动冲床和预定模具进行冲压,得到需要的焊片形状(焊片的形状由产品尺寸和焊料的需求量决定),通过转盘装置送至指定位置,再由小型真空吸盘夹取,由机械臂送至已经涂覆钎剂那一面的不锈钢碟片的正上方,进行组装,得到附有焊片的不锈钢碟片;由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作;
(4)先将步骤(2)中注射有铝焊膏的导热铝板与铝发热管进行第一次组装,再将第一次组装后的导热铝板与步骤(3)中附有焊片的不锈钢碟片进行第二次组装,所述组装过程用机械臂、真空吸盘、网带等按预先设定的固定动作进行装配的自动化生产方法;
(5)利用摄像头拍照,通过电脑和标准图像进行比对的方法,辅之以机械手设备,实现智能化挑选、去除加料不合格的工件;
(6)将组装且检查合格的工件进行钎焊,钎焊设备采用四温区网带钎焊炉,保护气氛仍然使用氨分解气体保护(即75%氮气与25%氢气的混合气体);一区温度660℃,二区温度700℃,三区温度720℃,四区温度690℃,网带速度20mm/s;一区气流量5m3/h,二区气流量8m3/h,三区气流量为9m3/h,四区气流量为3m3/h。
实施例3
本发明所述发热盘生产的自动化钎焊工艺,本实施例所述钎焊工艺包括如下步骤:
(1)铝钎剂涂覆:将铝钎剂与水调制铝钎剂浆液,其中,铝钎剂与水的重量比为:钎剂:水=1:3,利用毛刷定量沾取的办法,刷到导热铝板和不锈钢碟片的表面;由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作;
(2)铝焊膏涂覆:采用压力式点胶机,通过控制点胶机的点胶压力、点胶时间、移动轨迹向导热铝板的待钎焊位置定量注射铝焊膏,由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作;其中,铝焊膏的用量为1×待钎焊面积×0.2×0.001×1.5克,其中,所述待钎焊面积的单位为mm2;
(3)根据产品结构将铝焊片冲压成预先设计的形状,铝焊片加入量的计算办法:铝焊片的用量=0.8×待钎焊面积×0.2×0.001×2.7克,其中,所述待钎焊面积的单位为mm2;
铝焊片的加入过程为:首先将卷带状的铝焊片通过NC伺服送料机、小型气动冲床和预定模具进行冲压,得到需要的焊片形状(焊片的形状由产品尺寸和焊料的需求量决定),通过转盘装置送至制定位置,再由小型真空吸盘夹取,由机械臂送至已经涂覆钎剂那一面的不锈钢碟片的正上方,进行组装,得到附有焊片的不锈钢碟片;由于操作单一且固定,可设计成自动化的机械动作;
(4)先将步骤(2)中注射有铝焊膏的导热铝板与铝发热管进行第一次组装,再将第一次组装后的导热铝板与步骤(3)中附有焊片的不锈钢碟片进行第二次组装,所述组装过程用机械臂、真空吸盘、网带等按预先设定的固定动作进行装配的自动化生产方法;
(5)利用摄像头拍照,通过电脑和标准图像进行比对的方法,辅之以机械手设备,实现智能化挑选、去除加料不合格的工件;
(6)将组装且检查合格的工件进行钎焊,钎焊设备采用四温区网带钎焊炉,保护气氛仍然使用氨分解气体保护(即75%氮气与25%氢气的混合气体);一区温度650℃,二区温度685℃,三区温度710℃,四区温度680℃,网带速度18mm/s;一区气流量4m3/h,二区气流量7m3/h,三区气流量为8m3/h,四区气流量为2m3/h。
实施例4
本实施例将本发明发热盘生产的自动化钎焊工艺与现有工艺进行对比分析,具体制备过程的差异如附图2和附图3所示,图2为现有的工艺流程图,其生产过程需要更多的人工操作和生产步骤;图3为本发明工艺流程图,大部分的工序被取消或者被机械动作代替,大大降低了人员需求。
此外,通过附图4和附图5可以看出,本工艺得到的焊缝相对现有工艺更加致密,气孔与夹渣也更少,钎焊质量明显比现有工艺高。
再次,本发明发热盘生产的自动化钎焊工艺解决了现有工艺中存在的以下几个问题,具有以下几个主要优势:
1、通过采用不同种类的新型焊接材料,分类解决发热盘涉及的两类焊接问题:根据发热盘的结构和母材特点,将其涉及的两类焊接分别对待,摒弃笼统地全部使用粉状焊料,铝发热管-导热铝板的钎焊使用铝焊膏;导热铝板-不锈钢碟片的钎焊使用铝焊片(氧含量100ppm);
2、匹配新型钎焊材料的新钎焊工艺:不仅能使操作环境绿色环保,而且还能提高钎焊质量和钎焊效率,以及降低制造成本,真正实现机器换人的目的;
3、新钎焊工艺通过机械设备、电脑控制操作,体现了自动化、智能化要素,大大减少了人工因素;
4、实现新钎焊工艺后,简洁了操作,并取消了焊后喷砂工序,提高焊接效率和焊接质量,并有效降低成本。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。