CN108213630A - 一种以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统 - Google Patents

Abstract

一种以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，包括：炉体，所述炉体的炉腔内设置工件，炉体上设有进气口和出气口，炉体的外部设有循环管道，并连接于炉体的进气口和出气口之间；循环管道上设有加热部和/或冷却部，通过动力装置将热气体或冷气体经循环管道引入工件的内腔，对工件进行循环加热或冷却；炉体上还设有真空口和保护气体输入口；抽真空系统，与真空口连接，用于使工件处于非氧环境下；供气系统，包括保护气体储气罐，与保护气体输入口连接，用于为炉体输送保护气体。本发明具有效率高，轻量化，安全性高，工件受热或受冷均匀，适用范围广等优点。

Description

一种以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统

技术领域

本发明涉及钎焊技术领域，特别是一种以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统。

背景技术

现有的钎焊炉对中空的工件进行加热或冷却时，主要存在以下缺点：1）分别采用不同的设备或装置对工件的表面进行加热、冷却，且通常炉体内要设置多个腔室，如加热腔和冷却腔，使得炉体结构复杂，体积大，重量大，成本高；2）工件表面通常采用电热元件进行辐射式加热，加热慢，工件表面受热不均匀，加热完毕后需要再将工件输送至冷却腔冷却，不能一次性完成加热和冷却，大大提高工作时间，降低效率；3）针对异性结构的工件，不易夹持，导致钎焊质量差；4）引风机的工作过程中容易产生漏气现象；5）各个检测传感器排布不合理，导致数据测量不精准，均温性差。

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效率高，轻量化，安全性高，工件受热或受冷均匀，适用范围广的以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统。

本发明的技术方案是：一种以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，包括：

炉体，所述炉体的炉腔内设置工件，炉体上设有进气口和出气口，炉体的外部设有循环管道，并连接于炉体的进气口和出气口之间；循环管道上设有加热部和/或冷却部，通过动力装置将热气体或冷气体经循环管道引入工件的内腔，对工件进行循环加热或冷却；炉体上还设有真空口和保护气体输入口；

抽真空系统，与真空口连接，用于使工件处于非氧环境下；

供气系统，包括保护气体储气罐，与保护气体输入口连接，用于为炉体输送保护气体。

本发明具有以下优点：

（1）效率高：仅通过向炉体内引入热气体和/或冷气体，就可对工件一次性完成加热、冷却，缩短了工件处理时间，且气体不断循环加热或冷却，能量利用率高；

（2）轻量化：通过将加热部和/或冷却部以及循环管道设于炉体的外部，能够节省炉体内的其它部件或结构设计，炉体内无需设置任何腔室，只需放置工件即可，炉体的体积可以设计的更小，大大提高轻量化；

（3）抽真空系统和供气系统能够让工件处于非氧环境下进行钎焊，防止炉体内进入易燃气体在高温环境下产生爆炸等，提高安全；

（4）工件受热均匀：通过将热气体或冷气体充入工件内腔，相比对工件的外表面采用辐射加热或冷却的方式而言，一方面能够缩短加热或冷却时间；另一方面，热气体或冷气体能够直接充满工件内腔，使工件受热或受冷更均匀，大大提高工件的钎焊质量；

（5）适用范围广：从工件的内腔进气进行加热、冷却，能够适用于不同形状的工件，如弧形或其它异形结构，相比现有通过压板压紧进行加热或冷却，若工件形状异形，则不易压紧，本发明能够大大提高钎焊质量。

进一步，所述循环管道上设有加热部和冷却部的具体结构为：所述加热部和冷却部各自连接一条循环管道，独立工作，互不影响；或者所述加热部和冷却部连接在一条循环管道的两条支路上，即加热部支路和冷却部支路，加热部支路和冷却部支路上均设有阀门；或者所述加热部和冷却部连接在一条循环管道的两条支路上，即加热部支路和冷却部支路，加热部支路和冷却部支路的相接处设有前切换阀和后切换阀，进行热气通道和冷气通道的切换。

进一步，所述抽真空系统包括真空泵组，所述真空口通过真空阀管道连接真空泵组；或者真空口通过第一真空阀、蒸发器和第二真空阀管道连接真空泵组。当不需要蒸发器时，真空泵组必须选用耐高温型的，但是成本会提高，为了降低成本，本发明在真空泵组前增设了蒸发器，抽真空时，能够先将气体降温，再抽入真空泵组，降低了对真空泵组的性能要求，进而降低成本。

进一步，所述真空口与蒸发器之间设有用于检测真空口温度和压力的测温探头TF1和压力表PF1，真空泵组与蒸发器之间设有用于检测真空泵组入口温度的测温探头TF2。

进一步，所述保护气体储气罐与保护气体输入口之间设有保护气流量探头、保护气压力表和电磁阀。

进一步，所述保护气体储气罐包括氨分解气罐和/或高纯氮罐。

进一步，所述氨分解气罐的出气口管道连接炉体上的第一保护气体输入口，氨分解气罐的进气口管道连接氨分解炉，氨分解炉内通入氨气。

进一步，所述高纯氮罐的出气口管道连接炉体上的第二保护气体输入口，高纯氮罐的进气口连接制氮机和/或液氮气化装置。

进一步，所述氨分解气罐的出气口与第一保护气体输入口之间设有氨分解气流量探头FN1、氨分解气压力表PN1和电磁阀VN1。

进一步，所述高纯氮罐的出气口与第二保护气体输入口之间设有高纯氮流量探头FN2、高纯氮压力表PN2和电磁阀VN2。

进一步，所述动力装置为引风机，引风机的风机轴经电磁阀VN3管道连接保护气体储气罐，用于向风机轴内通入保护气体，进行密封。这样，通过保持向风机轴内通入保护气体，就能防止氧气进入，提高密封性。

当然，可以理解的是，动力装置还可以是鼓风机、输送泵等。

进一步，所述风机轴与保护气体储气罐之间设有风机保护气压力表PN3和氧气分析仪YN1。

进一步，所述炉体的底部设有排氧口，排氧口连接有用于检测炉体内氧气量的氧气分析仪；所述排氧口与处还安装有点火器。

进一步，所述炉体的内腔设有用于检测工件温度的工件测温探头。

进一步，所述工件测温探头的数量有八个，即TB1~TB8，八个工件测温探头分成四组设于工件的四角，每组设有两个工件测温探头，其中一个设于工件与炉体之间，另一个设于工件内部。

进一步，所述工件在靠近炉体出口的那一端的上下侧与炉体的炉腔之间设有隔板。

进一步，所述工件为能使气体从其内部流入和流出的中空结构。

本发明的有益效果：

（1）效率高：仅通过向钎焊炉内引入热气体和冷气体，就可对工件一次性完成加热和冷却，缩短了工件处理时间；且气体不断循环加热或冷却，能量利用率高；

（2）轻量化：通过将加热部和冷却部设于炉体的外部，能够节省炉体内的其它部件或结构设计，炉体内无需设置任何腔室，只需放置工件即可，炉体的体积可以设计的更小，大大提高轻量化；

（3）安全性高：抽真空系统和供气系统能够让工件处于非氧环境下进行钎焊，并且在合理的位置处加设氧气分析仪，进一步防止炉体内进入易燃气体在高温环境下产生爆炸等，提高安全；

（4）工件受热或受冷均匀：通过将热气体或冷气体充入工件内腔，相比对工件的外表面采用辐射加热或冷却的方式而言，一方面能够缩短加热或冷却时间；另一方面，热气体或冷气体能够直接充满工件内腔，使工件受热或受冷更均匀，大大提高工件钎焊质量；

（5）通过保持向引风机的风机轴内通入保护气体，就能防止氧气进入，提高密封性；

（6）适用范围广：从工件的内腔进气进行加热和冷却，能够适用于不同形状的工件，如弧形或其它异形结构，相比现有通过压板压紧进行加热或冷却，若工件形状异形，则不易压紧，本发明能够大大提高钎焊质量。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1的结构示意简图。

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。

实施例1

如图1和图2所示：一种以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，包括炉体1、抽真空系统8和供气系统9。炉体1的炉腔内设置工件2，炉体1上设有进气口11和出气口12，炉体1的外部设有循环管道5，并连接于炉体1的进气口11和出气口12之间；循环管道5上设有加热器3和冷却器4，通过引风机6将热气体或冷气体经循环管道5引入工件2的内腔，对工件2进行循环加热或冷却；炉体1上还设有真空口13和保护气体输入口；抽真空系统8与真空口13连接，用于使工件处于非氧环境下。供气系统9包括保护气体储气罐，与保护气体输入口连接，用于为炉体输送保护气体。

具体地，加热器3和冷却器4连接在一条循环管道5的两条支路上，即加热器支路51和冷却器支路52，加热器支路51和冷却器支路52的两端相接处设有前电动三通阀53和后电动三通阀54，进行热气通道和冷气通道的切换，并且前电动三通阀53和后电动三通阀54的阀门开度可调，从而能够调节气体的流量。引风机6设于炉体的出气口后侧与循环管道5之间，用于强制进行气体循环，且气体的流速可以通过引风机6的转速调控。

抽真空系统8包括真空泵组81，真空口13通过第一真空阀VA1、蒸发器82和第二真空阀VA2管道连接真空泵组81。真空口13与蒸发器82之间设有用于检测真空口13温度和压力的测温探头TF1和压力表PF1，真空泵组81与蒸发器82之间设有用于检测真空泵组81入口温度的测温探头TF2。

保护气体储气罐包括氨分解气罐91和高纯氮罐92。氨分解气罐91的出气口管道连接炉体1上的第一保护气体输入口14，氨分解气罐91的进气口管道连接氨分解炉93，氨分解炉93内通入氨气。高纯氮罐92的出气口管道连接炉体1上的第二保护气体输入口15，高纯氮罐92的进气口连接制氮机94和液氮气化装置95，制氮机94的进口接洁净空气。氨分解气罐93的出气口与第一保护气体输入口之间设有氨分解气流量探头FN1、氨分解气压力表PN1和电磁阀VN1。高纯氮罐92的出气口与第二保护气体输入口15之间设有高纯氮流量探头FN2、高纯氮压力表PN2和电磁阀VN2。

引风机6的风机轴61经电磁阀VN3管道连接保护高纯氮罐92，高纯氮罐92用于向风机轴61内通入氮气，进行密封。这样，通过保持向风机轴61内通入氮气，就能防止氧气进入，提高密封性。风机轴61与高纯氮罐92之间设有风机保护气压力表PN3和氧气分析仪YN1。

本实施例的工作原理为：

（1）将工件2置于炉腔内，炉体1内设有运输机构10，可将工件2自动输送至炉腔内，待成型后，炉体一侧的门开启，再通过运输机构10自动输出至炉体外，以上均为自动控制，由于自动控制部分为现有技术，此处不再赘述。

（2）先对炉腔抽真空。具体为：接通抽真空系统管路，真空泵组81通过真空口13抽取炉腔内的气体，使炉腔处于真空环境下，气体经蒸发器82降温后进入真空泵组81，测温探头TF1实时检测真空口温度，压力表PF1实时检测真空口压力，测温探头TF2实时检测真空泵组入口温度，让操作人员知悉温度和压力数据。通常工件一件接一件的进行钎焊，当一件钎焊完毕后，另一件会进入炉腔继续进行，炉腔内仍然存在一定的高温，测温探头TF1和测温探头TF2通过对气体的温度进行检测，以防止过高温度的气体进入真空泵组81以损害真空泵，进而提高使用寿命。本实施例蒸发器82的进水温度为7℃，当高温度的气体进入蒸发器进行热交换后，水温上升至12℃，降温后的气体进入真空泵组81。其中，蒸发器82与真空泵组81之间设有手动阀或电动阀，当测温探头TF2检测到的温度高于上限值时，手动阀或电动阀处于关闭状态，以防止高温气体进入真空泵组81，只有测温探头TF2检测到的温度低于上限值，手动阀或电动阀才导通。待压力表PF1检测到压力值到达目标值时，说明炉腔内已经处于真空状态，即可停止抽真空。

（3）然后向炉腔内输入保护气体，加热工件。具体为：开启加热器3，并控制前电动三通阀的E端和后电动三通阀的A端分别切换至出气口D端和B端，使循环管道形成热气通道；同时打开电磁阀VN2，接通高纯氮罐92输送管路。氮气经输送管路进入炉腔内，然后经引风机6强制引风后，将氮气从炉体1的出气口引入热气通道内，氮气经加热器3加热后变成热氮，从炉体1的进气口再次进入炉腔，热氮进入工件2的内腔，使钎料熔化并渗入工件的基体孔隙中，进行钎焊成型；并且热氮从工件的内腔中流出至循环管道内，经引风机6强制在循环管道内循环流动。高纯氮流量探头FN2和高纯氮压力表PN2实时检测高纯氮罐92输送管路上的氮气的输送流量和压力，一旦流量达到目标流量时，关闭电磁阀VN2，停止输送氮气。高纯氮压力表PN2通过检测压力值，防止氮气发生膨胀等造成危险。钎焊结束后，关闭电磁阀VN2和加热器3。

（4）冷却工件。控制前电动三通阀53的E端和后电动三通阀54的A端分别切换至出气口F端和C端，使循环管道形成冷气通道；同时打开电磁阀VN1，接通氨分解气罐91输送管路。氨气经氨分解炉93和氨分解气罐91分解后得到氢氮混合气，即氨气分气。氨气分气经输送管路进入炉腔内，然后经引风机6强制引风后，将氨气分气从炉体的出气口引入冷气通道内，氨气分气经冷却器4加热后变成冷氨分气，从炉体1的进气口再次进入炉腔，冷氨分气进入工件的内腔，对钎焊后的工件进行冷却降温，使工件成型；并且冷氨分气从工件的内腔中流出至循环管道5内，经引风机6强制在循环管道内循环流动。氨分解气流量探头FN1和氨分解气压力表PN1实时检测氨分解气罐输送管路上的氨气分气的输送流量和压力，一旦流量达到目标流量时，关闭电磁阀VN1，停止输送氨气分气。氨分解气压力表PN2通过检测压力值，防止氨分解气发生膨胀等造成危险。待冷却达到出炉标准后，关闭前电动三通阀、后电动三通阀和电磁阀VN1。

（5）将工件输出，下一个工件输入。通过输送机构将工件输出至炉体外，再输入下一个工件至炉体内，再次进行抽真空，实现工件的连续生产。

本实施例中，引风机6的风机轴61经电磁阀VN3管道连接高纯氮罐92，用于向风机轴内通入保护气体，进行密封。风机轴61与高纯氮罐92之间设有风机保护气压力表PN3和氧气分析仪YN1。通过向风机轴61内输送氮气，能够禁止氧气进入风机轴，从而防止风机轴漏气，进入引风机或者进入外界。通过向风机轴内保持输送氮气，可大大提高风机轴的密封性。风机保护气压力表PN3用于检测风机轴处的压力，防止产生气体膨胀等危险；氧气分析仪YN1用于分析风机轴处的氧气含量，一旦检测到氧气，说明风机轴漏气，需要对引风机进行维修。

本实施例中，炉体的底部四角各设有排氧口16，四个排氧口各连接有用于检测炉体内氧气量的氧气分析仪YA1~YA4；排氧口16处还安装有点火器17。氧气分析仪YA1~YA4用于分析炉体底部四角周围的氧气含量，一旦检测到氧气，通过控制点火器17自动点火，能够排除炉体1内的氧气，使炉腔处于非氧环境下。

本实施例工件2在靠近出口12的那一端的上下侧与炉腔之间设有隔板7，隔板7能够将工件2与炉体出口之间的空隙进行密封，从而确保气体只能从工件2的内腔中流入出口12，而不能从工件2的上下侧间隙中流出，这样，能够大大降低次品率。

本实施例中，工件2具体为管芯式复合板，管芯式复合板包括上面板、下面板和设于二者之间的管芯层，管芯层由若干个管体间隔排列组成，管体可以是圆管或多边形管。通过对管芯式复合板进行钎焊，使得管芯层与上面板、下面板之间钎焊成一体。本实施例的钎料采用铜基。

炉体的内腔设有用于检测工件温度的八个工件测温探头TB1~TB8，工件测温探头TB1~TB8分成四组设于工件的四角，例如，当工件为上述的管芯式复合板时，上面板的左侧外部设有测温探头TB1，左侧内部设有测温探头TB2；上面板的右侧外部设有测温探头TB5，右侧内部设有测温探头TB6；下面板的左侧外部设有测温探头TB4，左侧内部设有测温探头TB3；下面板的右侧外部设有测温探头TB8，右侧内部设有测温探头TB7。通过对工件的内外侧进行检测，尤其是四角位置，因为四角位置温差较大，可通过温差来调节温度，进而提高温度均匀性的目的，大大提高钎焊质量。

此外，本实施例的加热器可以是直接加热至目标温度，也可以逐级加热，即先对管芯式复合板进行预热，再逐步升高温度，以保证管芯式复合板受热平稳，既能保证加热效率，又能保证钎焊质量。

本实施例中，循环管道的热气通道的外部套设密封的保温套管，一方面能够防止循环管道受到外界环境影响造成温度不均匀，保温套管能够使得气体受热均匀，进而使得工件受热均匀，不仅能够降低加热部的电耗，还能缩短钎焊时间；另一方面，能够防止循环管道散发的热量对外界环境造成影响。

实施例2

与实施例1的区别在于，加热器和冷却器连接在一条循环管道的两条支路上，即加热器支路和冷却器支路，加热器的入口处设有第一电动阀，冷却器的入口处设有第二电动阀，且两个电动阀的阀门开度均可调。当控制第一电动阀开启时，循环管道形成热气通道；当控制第二电动阀开启时，循环管道形成冷气通道。

当然，第一电动阀和第二电动阀也可替换为手动阀。

其它结构同实施例1。

实施例3

与实施例1的区别在于，加热器和冷却器各自连接一条循环管道，即加热器管道和冷却器管道，加热器管道设于炉体的上侧，冷却器管道设于炉体的下侧，两条管道独立工作，互不影响，两条管道分别连接炉体的入口和出口，加热器管道和冷却器管道各自连接引风机，将气体输送至管道内。

加热器的入口处设有第三电动阀，冷却器的入口处设有第四电动阀。

保温套管、压力表和真空阀的设置同实施例2。

其它结构同实施例1。

实施例4

与实施例1或实施例2的区别在于，氮气由氢气代替，即高纯氮罐由氢气储气罐代替，氢气储气罐的入气口通入高纯氢气。

其它结构同实施例1或实施例2。

实施例5

与实施例1的区别在于，本实施例的工件具体为管芯式复合板，管芯式复合板包括上面板、下面板和设于二者之间的管芯层，管芯层由若干个管体间隔排列组成，管体为内部中空的封闭式结构，管体可以是槽型管、工字型管、角型管、T型管、弧形管或一字型管；管体与上面板、下面板之间钎焊相接。

其它结构同实施例1。

实施例6

与实施例1的区别在于，工件为中空的弧形结构。

其它结构同实施例1。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体的炉腔内设置工件，炉体上设有进气口和出气口，炉体的外部设有循环管道，并连接于炉体的进气口和出气口之间；循环管道上设有加热部和/或冷却部，通过动力装置将热气体或冷气体经循环管道引入工件的内腔，对工件进行循环加热或冷却；炉体上还设有真空口和保护气体输入口；

抽真空系统，与真空口连接，用于使工件处于非氧环境下；

供气系统，包括保护气体储气罐，与保护气体输入口连接，用于为炉体输送保护气体。

2.根据权利要求1所述以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，所述循环管道上设有加热部和冷却部的具体结构为：所述加热部和冷却部各自连接一条循环管道，独立工作，互不影响；或者所述加热部和冷却部连接在一条循环管道的两条支路上，即加热部支路和冷却部支路，加热部支路和冷却部支路上均设有阀门；或者所述加热部和冷却部连接在一条循环管道的两条支路上，即加热部支路和冷却部支路，加热部支路和冷却部支路的相接处设有前切换阀和后切换阀，进行热气通道和冷气通道的切换。

3.根据权利要求1或2所述以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，所述抽真空系统包括真空泵组，所述真空口通过真空阀管道连接真空泵组；或者真空口通过第一真空阀、蒸发器和第二真空阀管道连接真空泵组；或者所述真空口与蒸发器之间设有用于检测真空口温度和压力的测温探头TF1和压力表PF1，真空泵组与蒸发器之间设有用于检测真空泵组入口温度的测温探头TF2。

4.根据权利要求1或2所述以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，所述保护气体储气罐与保护气体输入口之间设有保护气流量探头、保护气压力表和电磁阀；或者所述保护气体储气罐包括氨分解气罐和/或高纯氮罐；或者所述氨分解气罐的出气口管道连接炉体上的第一保护气体输入口，氨分解气罐的进气口管道连接氨分解炉，氨分解炉内通入氨气；或者所述高纯氮罐的出气口管道连接炉体上的第二保护气体输入口，高纯氮罐的进气口连接制氮机和/或液氮气化装置。

5.根据权利要求4所述以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，所述氨分解气罐的出气口与第一保护气体输入口之间设有氨分解气流量探头FN1、氨分解气压力表PN1和电磁阀VN1；或者所述高纯氮罐的出气口与第二保护气体输入口之间设有高纯氮流量探头FN2、高纯氮压力表PN2和电磁阀VN2。

6.根据权利要求1或2所述以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，所述动力装置为引风机，设于引风机的风机轴经电磁阀VN3管道连接保护气体储气罐，用于向风机轴内通入保护气体，进行密封；或者所述风机轴与保护气体储气罐之间设有风机保护气压力表PN3和氧气分析仪YN1。

7.根据权利要求1或2所述以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，所述炉体的底部设有排氧口，排氧口连接有用于检测炉体内氧气量的氧气分析仪；所述排氧口与处还安装有点火器。

8.根据权利要求1或2所述以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，所述炉体的内腔设有用于检测工件温度的工件测温探头；或者所述工件测温探头的数量有八个，即TB1~TB8，八个工件测温探头分成四组设于工件的四角，每组设有两个工件测温探头，其中一个设于工件与炉体之间，另一个设于工件内部。

9.根据权利要求1或2所述以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，所述工件在靠近炉体出口的那一端的上下侧与炉体的炉腔之间设有隔板。

10.根据权利要求1或2所述以气体为介质进行加热/冷却的钎焊系统，其特征在于，所述工件为能使气体从其内部流入和流出的中空结构。