CN108115314B - 一种钎焊系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种钎焊系统及其工作方法，该钎焊系统包括换气段、电热段、冷却段、抽真空系统、储气系统、恒温系统、热量回收循环系统和冷却系统；抽真空系统包括真空罐和真空泵组，换热段的出气口的其中一条支路连接真空罐的入气口，另一条支路连接真空泵组；储气系统分别向换热段、电热段和冷却段充入保护气体；冷却系统包括水冷系统和风冷系统；恒温系统用于保证加热段工作状态时的温度一直保持恒定；热量回收循环系统连接换热段。本发明还包括一种钎焊系统的工作方法。本发明一方面能够保证待焊工件以流水线的形式被焊接，且钎焊过程中一直处于真空环境下，有效保证钎焊质量；另一方面，能够大大提高热能、水资源等的利用效率，降低生产成本。

Description

一种钎焊系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及钎焊装置，特别是一种钎焊系统及其工作方法。

背景技术

现有的钎焊系统主要存在以下缺陷：（1）抽真空速度慢，抽真空过久会大大提高真空泵组的能耗，降低真空泵组的使用寿命，且真空泵组本身价格昂贵，使用寿命低会间接提高成本；（2）不能实现待焊工件以流水线的形式连续焊接，大大降低工作效率，浪费能源；（3）冷却速度慢，且采用一次性冷却，导致工件表面的温差大，不能保证工件的硬度及钎焊连接面的连接强度，大大提高次品率；（4）热能和水资源利用率低，大大提高生产成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种钎焊质量高，热能利用率高，生产成本低的钎焊系统及其工作方法，能够保证待焊工件以流水线的形式被焊接。

本发明的技术方案是：

本发明之一种钎焊系统，包括换气段、电热段、冷却段、抽真空系统、储气系统、恒温系统、热量回收循环系统和冷却系统；

所述抽真空系统包括真空罐和真空泵组，换热段的出气口的其中一条支路连接真空罐的入气口，另一条支路连接真空泵组，真空泵组还与真空罐连接，真空罐对换气段进气粗抽真空，真空泵组对换气段进行细抽真空，真空泵组对真空罐进行预抽真空；

所述储气系统分别向换热段、电热段和冷却段充入保护气体；

所述冷却系统包括水冷系统和风冷系统，风冷系统连接电热段，水冷系统连接冷却段；

所述恒温系统包括恒温罐，恒温罐的第一出水口经恒温泵连接电热段的恒温部，保证加热段工作状态时的温度一直保持恒定；

所述热量回收循环系统连接换热段，用于将换热段内的多余热量进行热交换和汽水分离，分离后的蒸汽进入电热段，电热段再经第二风机连接换气段并循环，分离后的水进入恒温系统。

进一步，所述储气系统包括氢氮气储气罐和氮气储气罐；氢氮气储气罐的进气口连接氨分解炉，氨分解炉内充入氨气并将其分解为氢氮混合气，储存于氢氮气储气罐内；氢氮气储气罐的出气口分两条支路，一条支路连接电热段的进气口，另一条支路连接第二风机的出口。

进一步，所述氮气储气罐的进气口连接制氮机，氮气储气罐的进气口分四条支路，第一条支路连接电热段，第二条支路连接第二风机的出口，第三条支路连接换气段，第四条支路连接冷却段。

进一步，所述风冷系统包括第一风机，第一风机的出风口连接电热段，进风口的一条支路用于引入冷风，另一条支路连接汽水分离器的出气口。

进一步，所述热量回收循环系统包括汽水换热器和汽水分离器，换气段内的多余蒸汽热量经汽水换热器进行热交换，变成汽水混合物，汽水混合物经旋风除尘器进行汽水分离，分离后的水进入恒温罐，分离后的高温蒸汽经第一风机进入电热段，电热段再经第二风机将高温蒸汽引入换气段并循环；或者所述恒温罐的第二出水口经加温泵连接汽水换热器的进水口，用于调节汽水换热器内的水温。

进一步，所述水冷系统包括冷却塔和板式热交换器，冷却塔内的冷却水流向分为两条支路，一条支路依次经过滤器、冷却水泵、板式热交换器进入冷却段，对工件进行冷却；另一条支路的冷却水依次经过滤器、降温泵进入恒温罐，并经恒温罐的循环管道再次回到冷却塔内；冷却段的出水口经水冷泵连接板式热交换器，再经板式热交换器冷却后进入冷却塔，进行循环利用。

本发明之一种钎焊系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：工件进入换气段；

步骤2：对换气段进行抽真空；

步骤3：从电热段引热风进入换气段并循环，对工件预热；

步骤4：工件预热时同时进行抽真空，即重复步骤2和步骤3，以备下一个工件用；

步骤5：工件进电热段，下个工件进换气段；

步骤6：在电热段内，对工件夹持后加热，完成钎焊；

步骤7：冷媒通过补气通路充入电热段对工件预冷却，再进入抽完真空的换气段，使两段均压；

步骤8：对电热段内的工件再次进行二级冷却；

步骤9：回收换气段和电热段内的多余热量并进行循环利用；

步骤10：工件进冷却段，下个工件进电热段；

步骤11：对工件降温至出炉标准；

步骤12：工件出冷却段，下个工件进冷却段，实现工件的连续生产。

进一步，步骤2中，所述抽真空包括先对换气段进行快抽真空，再进行细抽真空的步骤；或者抽真空包括对换气段进行细抽真空的步骤。

进一步，步骤9中，具体包括：回收换气段和电热段内的多余热量，对其进行热交换和汽水分离，经汽水分离后所产生的高温蒸汽再次引至电热段，电热段再将高温蒸汽引入换气段并循环，分离后的水则进入恒温系统。

进一步，所述冷媒为冷氨分气和/或冷氮；所述二级冷却为风冷却。

本发明的有益效果：

（1） 采用快抽真空与细抽真空这种组合的形式进行，一方面能够加快抽真空的速度，降低真空泵组的能耗，提高真空泵组的使用寿命，另一方面能够提高换气段内的真空度；

（2）热量回收循环系统能够将换气段内的多余蒸汽热量进行循环利用，大大提高热能利用效率；

（3）通过与对工件依次进行预冷却、二级冷却和最终冷却，逐级对工件降温，有效保证工件的硬度及钎焊连接面的连接强度，大大降低次品率；

（4）冷却水一方面能够对工件进行水冷却，另一方面又能调节恒温罐内的水温，大大提高水资源的利用效率，降低生产成本；

（5）能够保证待焊工件以流水线的形式被焊接，且钎焊过程中一直处于真空环境下，有效保证钎焊质量。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所述：一种钎焊系统，包括换气段1、电热段2、冷却段3、抽真空系统、储气系统、恒温系统、风冷系统、热量回收循环系统和水冷系统。

抽真空系统包括真空罐4和真空泵组5。换热段1的出气口的其中一条支路连接真空罐4的入气口，另一条支路连接真空泵组5，真空泵组5还与真空罐4连接，真空罐4对换气段1进气粗抽真空，真空泵组5对换气段1进行细抽真空，真空泵组5对真空罐4进行预抽真空。

储气系统包括氢氮气储气罐6和氮气储气罐7。氢氮气储气罐6的进气口连接氨分解炉61，氨分解炉61内充入氨气并将其分解为氢氮混合气，储存于氢氮气储气罐6内；氢氮气储气罐6的出气口分两条支路，一条支路连接电热段2的进气口，另一条支路连接第二高温风机21的出口。氮气储气罐7的进气口连接制氮机71，制氮机71内充入洁净空气。氮气储气罐7的进气口分四条支路，第一条支路连接电热段2，第二条支路连接第二高温风机21的出口，第三条支路连接换气段1进行氮气保护，第四条支路连接冷却段3进行氮气保护。储气系统一方面能够使得换热段1、电热段2和冷却段3均处于非氧环境下，另一方面，能够对加热段2内钎焊完成后的工件进行预冷却。

恒温系统，包括恒温罐8，恒温罐8的第一出水口经恒温泵81进入电热段2的恒温部，并沿恒温部循环后再次回到恒温罐8，如此循环式流动，保证加热段2工作状态时的温度一直保持恒定。

风冷系统，包括第一高温风机22，第一高温风机22的出风口连接电热段2，进风口的一条支路用于引入冷风，另一条支路连接旋风除尘器23的出气口。

热量回收循环系统，包括汽水换热器24和旋风除尘器23，换气段1内的多余蒸汽热量经汽水换热器24进行热交换，变成汽水混合物，汽水混合物经旋风除尘器23进行汽水分离，分离后的水进入恒温罐8，分离后的高温蒸汽经第一高温风机22进入电热段2，电热段2再经第二高温风机21将高温蒸汽引入换气段1并循环；恒温罐8的第二出水口经加温泵82连接汽水换热器24的进水口，用于调节汽水换热器24内的水温。

水冷系统包括冷却塔9和板式热交换器10。冷却塔9内的冷却水流向分为两条支路，一条支路依次经过滤器91、冷却水泵92、板式热交换器10进入冷却段，对工件进行冷却；另一条支路的冷却水依次经过滤器91、降温泵93进入恒温罐8，并经恒温罐8的循环管道再次回到冷却塔9内；冷却段3的出水口经水冷泵94连接板式热交换器10，再经板式热交换器10冷却后进入冷却塔9，进行循环利用。水冷系统一方面用于对冷却对内的工件进行冷却，另一方面，当恒温罐8内的水温度过高时，可对恒温罐8内进行降温，达到目标温度，并经恒温罐8内的循环管道循环后再次回到冷却塔9内，实现循环式降温。

以下是本发明钎焊系统工作方法的一个优选实施例，具体包括以下步骤：

S201：工件进入换气段。

S202：对换气段进行快抽真空。

具体而言，真空罐4内一直处于真空状态，对换气段1进行快抽真空时，阀门打开，换气段1与真空罐4接通，形成负压，由于真空罐4的内腔体积通常比较大，换气段1内的气体会快速进入真空罐4内，达到快抽的目的。其中，在快抽真空前，真空泵组5会对真空罐4进行预抽真空，提高真空罐4的真空度，进而加快换气段1内的气体进入真空罐4的速度。

S203：对换气段进行细抽真空。

具体而言，对换气段进行快抽真空后，仍存在一定的空气，容易使得工件在钎焊过程中被氧化，降低质量，因此进行细抽真空后，能够大大提高换气段内的真空度，保证工件在非氧环境下焊接，实现连续生产。细抽真空的具体方法为：通过真空泵组5直接对换气段1抽真空。

之所以采用快抽真空与细抽真空这种组合的形式进行，一方面是为了加快抽真空的速度，降低真空泵组5的能耗，提高真空泵组5的使用寿命，另一方面是为了提高换气段1内的真空度。如果仅使用真空泵组抽真空，会大大降低抽真空速度，提高能耗。

S204：从电热段引热风进入换气段并循环，对工件预热。

具体而言，加热段2经第二高温风机21将高温蒸汽引入换气段1并循环，对工件预热，保证工件能够逐步加热，受热平稳。

S205：工件预热时同时进行抽真空，以备下一个工件用。

具体而言，由于本实施例为工件钎焊连续生产，例如当第一个工件从换气段进入电热段2时，第二个工件将会进入换气段1，以保证工件的连续性，提高钎焊效率和热能利用率。因此，当工件在换气段1内进行预热时，换气段1的真空度会降低，就要重复步骤S202和步骤S203，以提高第二个工件进入换气段时的抽真空速度，进而缩短这个流程的工作时间。

S206：工件进电热段，下一个工件进换气段。

S207：在电热段内，对工件夹持后加热，完成钎焊。

具体而言，在加热段2内，可以采用逐级升温至目标温度的方式进行，这样可以保证工件受热平稳，保证加热效率；可以理解的是，加热方式也可以采用直接升至目标温度进行加热焊接。

S208：冷媒通过补气通路充入电热段对工件预冷却，再进入抽完真空的换气段，使两段均压。

具体而言，储存于氢氮气储气罐6内氢氮混合气为冷氨分气，储存于氮气储气罐7内的氮气为冷氮，将冷氨分气和冷氮充入电热段2对工件先进行预冷却，而不是立马从电热段送至冷却段进行水冷却，这样能够防止工件表面温度下降太快，通过预冷却先对工件进行缓慢降温，从而保证工件的硬度以及钎焊质量，大大降低次品率。另外，为了保证换气段1与电热段2的压力均衡，冷氨分气与冷氮还经第二高温风机21充入至换气段1内。

S209：对电热段内的工件再次进行二级冷却。

通过第一高温风机22向加热段2内鼓入冷风，对预冷却后的工件再次进行二级冷却，逐步降低工件表面的温度，保证工件的硬度以及钎焊质量，大大降低次品率。

S210：回收换气段和电热段内的多余热量，经汽水分离后，将蒸汽再次引至电热段，水进入恒温系统，恒温系统保持电热段工作状态时的温度恒定。

具体而言，风冷却后，换气段1和加热段2内会产生多余的蒸汽热量，将换气段1和电热段2内的多余蒸汽热量经汽水换热器24进行热交换，变成汽水混合物，汽水混合物经旋风除尘器23进行汽水分离，分离后的水进入恒温罐8，分离后的高温蒸汽经第一高温风机22进入电热段2，电热段2再经第二高温风机21将高温蒸汽引入换气段1并循环。如此，就能够大大提高热量的利用率，降低成本。

恒温罐8的第二出水口经加温泵82连接汽水换热器24的进水口，用于维持汽水换热器24内的水温，提高换热效率。恒温罐8的第一出水口经恒温泵81进入电热段2的恒温部，并沿恒温部循环后再次回到恒温罐8，保证加热段2工作状态时的温度一直保持恒定。本实施例的恒温部优选设于加热段的机架上，机架由相互连通的空心管组成，空心管内部通有恒温罐输送的可调节温度的水，之所以将加热段的机架改进成由空心管组成，是因为在钎焊过程中，会产生较高的温度，从而导致钎焊装置本身发生膨胀，而机架由于受热较少，产生的膨胀也会比钎焊炉少。膨胀的差异会降低钎焊炉和机架的连接稳定性与可靠性，从而影响钎焊产品的生产精度，甚至导致整个设备损坏，因此通过本发明，能够根据水温灵活控制机架的膨胀量，保证机架和钎焊装置的连接稳定性与可靠性，且能保证加热段内的温度恒定，提高钎焊效率。

S211：风冷系统的多余热量经气水换热器存入恒温罐，恒温系统保持电热段恒温架工作状态时的长度恒定；

S212：工件进冷却段，下个工件进电热段。

S213：水冷系统工作，对工件冷却至出炉标准。

具体而言，冷却塔9内的冷却水流向分为两条支路，一条支路依次经过滤器91、冷却水泵92、板式热交换器10进入冷却段3，对工件进行冷却；另一条支路的冷却水依次经过滤器91、降温泵93进入恒温罐8，并经恒温罐8的循环管道再次回到冷却塔9内；冷却段3的出水口经水冷泵94连接板式热交换器10，再经板式热交换器10冷却后进入冷却塔9，进行循环利用。

通过水冷却，能够大大降低工件表面的温度，提高冷却速度；并且，通过与前述对工件先进行预冷却、二级冷却相结合，逐级对工件降温，有效保证工件的硬度及钎焊连接面的连接强度，大大降低次品率。冷却段内充入氮气，使得工件在非氧环境下冷却。

冷却塔9内的冷却水通过过滤器91先进行过滤，能够防止水中的杂质落入工件表面。本实施例的板式热交换器10为水水板热交换方式，板式热交换器10内为冷却塔9的水，可对工件进行冷却，冷却完毕后，冷却段3内多余的冷却水再通过水冷泵94进入板式热交换器10，由于冷却段3内的冷却水温度要高于板式热交换器10内的，经过热交换后，温度降低，再次进入冷却塔9实现冷却水的循环利用。

另外，当恒温罐8内的水温度过高时，冷却塔9内的冷却水过滤后经降温泵93进入恒温罐8内进行降温，并经恒温罐8内的循环管道循环后再次回到冷却塔9内，如此循环降温，提高降温速度，节约水资源。

S214：工件出冷却段，下个工件进冷却段，实现工件的连续生产。

总之，本发明一方面能够保证待焊工件以流水线的形式被焊接，且钎焊过程中一直处于真空环境下，有效保证钎焊质量；另一方面，能够大大提高热能、水资源等的利用效率，降低生产成本。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动、变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钎焊系统，其特征在于，包括换气段、电热段、冷却段、抽真空系统、储气系统、恒温系统、热量回收循环系统和冷却系统；

所述抽真空系统包括真空罐和真空泵组，换热段的出气口的其中一条支路连接真空罐的入气口，另一条支路连接真空泵组，真空泵组还与真空罐连接，真空罐对换气段进气粗抽真空，真空泵组对换气段进行细抽真空，真空泵组对真空罐进行预抽真空；

所述储气系统分别向换热段、电热段和冷却段充入保护气体；

所述冷却系统包括水冷系统和风冷系统，风冷系统连接电热段，水冷系统连接冷却段；

所述恒温系统包括恒温罐，恒温罐的第一出水口经恒温泵连接电热段的恒温部，保证加热段工作状态时的温度一直保持恒定；

所述热量回收循环系统连接换热段，用于将换热段内的多余热量进行热交换和汽水分离，分离后的蒸汽进入电热段，电热段再经第二风机连接换气段并循环，分离后的水进入恒温系统。

2.根据权利要求1所述的钎焊系统，其特征在于，所述储气系统包括氢氮气储气罐和氮气储气罐；氢氮气储气罐的进气口连接氨分解炉，氨分解炉内充入氨气并将其分解为氢氮混合气，储存于氢氮气储气罐内；氢氮气储气罐的出气口分两条支路，一条支路连接电热段的进气口，另一条支路连接第二风机的出口。

3.根据权利要求2所述的钎焊系统，其特征在于，所述所述氮气储气罐的进气口连接制氮机，氮气储气罐的进气口分四条支路，第一条支路连接电热段，第二条支路连接第二风机的出口，第三条支路连接换气段，第四条支路连接冷却段。

4.根据权利要求1或2或3所述的钎焊系统，其特征在于，所述风冷系统包括第一风机，第一风机的出风口连接电热段，进风口的一条支路用于引入冷风，另一条支路连接汽水分离器的出气口。

5.根据权利要求3所述的钎焊系统，其特征在于，所述热量回收循环系统包括汽水换热器和汽水分离器，换气段内的多余蒸汽热量经汽水换热器进行热交换，变成汽水混合物，汽水混合物经旋风除尘器进行汽水分离，分离后的水进入恒温罐，分离后的高温蒸汽经第一风机进入电热段，电热段再经第二风机将高温蒸汽引入换气段并循环；或者所述恒温罐的第二出水口经加温泵连接汽水换热器的进水口，用于调节汽水换热器内的水温。

6.根据权利要求1或2或3所述的钎焊系统，其特征在于，所述水冷系统包括冷却塔和板式热交换器，冷却塔内的冷却水流向分为两条支路，一条支路依次经过滤器、冷却水泵、板式热交换器进入冷却段，对工件进行冷却；另一条支路的冷却水依次经过滤器、降温泵进入恒温罐，并经恒温罐的循环管道再次回到冷却塔内；冷却段的出水口经水冷泵连接板式热交换器，再经板式热交换器冷却后进入冷却塔，进行循环利用。

7.一种钎焊系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：工件进入换气段；

步骤2：对换气段进行抽真空；

步骤3：从电热段引热风进入换气段并循环，对工件预热；

步骤4：工件预热时同时进行抽真空，即重复步骤2和步骤3，以备下一个工件用；

步骤5：工件进电热段，下个工件进换气段；

步骤6：在电热段内，对工件夹持后加热，完成钎焊；

步骤7：冷媒通过补气通路充入电热段对工件预冷却，再进入抽完真空的换气段，使两段均压；

步骤8：对电热段内的工件再次进行二级冷却；

步骤9：回收换气段和电热段内的多余热量并进行循环利用；

步骤10：工件进冷却段，下个工件进电热段；

步骤11：对工件降温至出炉标准；

步骤12：工件出冷却段，下个工件进冷却段，实现工件的连续生产。

8.根据权利要求7所述钎焊系统的工作方法，其特征在于，步骤2中，所述抽真空包括先对换气段进行快抽真空，再进行细抽真空的步骤；或者抽真空包括对换气段进行细抽真空的步骤。

9.根据权利要求7或8所述钎焊系统的工作方法，其特征在于，步骤9中，具体包括：回收换气段和电热段内的多余热量，对其进行热交换和汽水分离，经汽水分离后所产生的高温蒸汽再次引至电热段，电热段再将高温蒸汽引入换气段并循环，分离后的水则进入恒温系统。

10.根据权利要求7或8所述钎焊系统的工作方法，其特征在于，所述冷媒为冷氨分气和/或冷氮；所述二级冷却为风冷却。