CN108213675B - 有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统 - Google Patents

有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冷焊机技术领域；有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统，包括冷却活塞缸、磁冷芯、磁冷芯驱动线圈组、冷端活塞、热端活塞；冷却活塞缸为圆柱形陶瓷管，其侧面由左至右依此开冷排气孔、进气孔、热排气孔；磁冷芯为疏松多孔的顺磁材料圆柱体，安装在冷却活塞缸中央，磁冷芯驱动线圈组缠绕安装在冷却活塞缸中段外侧对应磁冷芯的区域；冷端活塞安装在冷却活塞缸左侧，热端活塞安装在冷却活塞缸右侧；本发明通过为精密冷焊系统增加保护气磁制冷设计，在不增加液路、不采用压缩机制冷的情况下实现了对精密冷焊工件的恒温控制，提高了精密冷焊的焊接质量一致性。

Description

有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统
技术领域：
本发明涉及冷焊机技术领域。
背景技术：
精密冷焊设备广泛应用于机械加工与维护工作中，利用充电电容，以10-3～10-1秒的周期、10-6～10-5秒的超短时间放电，使电极材料与加工件接触部位瞬间加热至8000～10000摄氏度，从而使焊材向母材扩散熔渗，形成扩散层实现高强度结合，可修补金属、铸件表面的裂纹、凹坑、磨损、划伤、气孔、沙眼等表面缺陷。
精密冷焊设备由于放电时间与下一次放电间隔时间相比极短，热量会通过工件基体扩散，加工部位不会产生热量聚集，因此有热影响区域小的优势；但在长时间连续操作过程中依然不可避免的会出现工件整体温度上升的情况，这会降低加工点热量扩散的效率，进而因材料晶体组织结构的改变造成前后加工部位的物理性质区别，对工件的性能一致性造成不利影响。
目前在加工较活泼金属的时候往往使用氩气做气体保护，但相应的氩气保护设备均不具有对工件的温度控制能力。增加传统的压缩机制冷系统则意味着需要为冷焊机气保装置增加液路系统，结构复杂且重量大，适用性较差。
发明内容：
鉴于此，有必要为精密冷焊设备设计一套可控制温度的气保护装置，使气保护装置可同时实现对工件加工点实际温度的控制，并提供相配套的气保电极。
有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统，包括：冷却活塞缸组件和冷焊电极组件。
其中，冷却活塞缸组件包括冷却活塞缸、磁冷芯、磁冷芯驱动线圈组、冷端活塞、热端活塞；冷却活塞缸为圆柱形陶瓷管，其侧面由左至右依此开冷排气孔、进气孔、热排气孔；磁冷芯为疏松多孔的顺磁材料圆柱体，安装在冷却活塞缸中央，与进气口贴合，位于冷排气孔与热排气孔之间；磁冷芯驱动线圈组缠绕安装在冷却活塞缸中段外侧对应磁冷芯的区域；冷端活塞安装在冷却活塞缸左侧，其行程内端处遮挡密封冷排气孔；热端活塞安装在冷却活塞缸右侧，其行程内端处遮挡密封热排气孔。
冷焊电极组件包括电极杆、电极护套、内吹管和外吹管；电极护套为绝缘护套，套装在电极外表面；内吹管套装在电极护套外，内吹管与电极护套间形成内吹管腔；外吹管套装在内吹管外，外吹管与内吹管间形成外吹管腔；内吹管顶端向内收敛呈锥台状，外吹管顶端向外扩张呈喇叭状。
上述冷排气孔通过单向阀与内吹管腔联通，热排气孔通过单向阀与外吹管腔联通，进气孔通过单向阀与气源连通。
工作时，冷端活塞与热端活塞在冷却活塞缸内进行往复动作，同时磁冷芯驱动线圈组以通、断电驱动磁冷芯放、吸热，其具体流程为：
初始状态，冷端活塞与热端活塞均处于其各自行程的内端，磁冷芯驱动线圈组处于非通电状态；
流程步骤一，冷端活塞静止，热端活塞向其行程外端运动，进气孔连接的单向阀开启向冷却活塞缸内通入介质气体，同时磁冷芯驱动线圈通电使磁冷芯向通过磁冷芯的介质气体放热；
流程步骤二，冷端活塞静止，热端活塞向其行程内端运动，热排气孔连接的单向阀开启，缸内在步骤一中因磁冷芯放热而升温的介质气体由热排气孔排出，并通过外吹管腔顶部的喇叭口减速形成包裹焊点的外层气团；
流程步骤三，热端活塞静止，冷端活塞向其行程外端运动，进气孔连接的单向阀开启向冷却活塞缸内通入介质气体，同时磁冷芯驱动线圈断电使磁冷芯从通过磁冷芯的介质气体吸热；
流程步骤四，热端活塞静止，冷端活塞想其行程内端运动，冷排气孔连接的单向阀开启，缸内在步骤三中因磁冷芯吸热而降温的介质气体由冷排气孔排出，并通过内吹管腔顶部的收敛口加速形成冲击工件焊点的内层气流。
上述流程中，因外层气团与工件的直接接触较少而内层气流与工件的直接接触较多，从而使工件整体趋于降温趋势，抵消冷焊本身带来的升温影响；同时外层气团充分利用加热的介质气体增强气保护效果，在使用氩气等介质气体时不造成浪费；仅需要对磁冷芯驱动线圈的电流强度做出控制，就可以改变磁冷芯的放热、吸热量，从而通过外层气团与内层气流的温度变化控制工件温度。
上述步骤一中，被磁冷芯通电放热而加热后的介质气体实质上已经与磁冷芯脱离接触，因此在使用小容积冷却活塞缸且冷焊通电周期较长的情况下，可以仅进行瞬时通电，之后依靠电感效应减慢其断电过程，而不需持续通电维持至步骤三，因此本设计可以直接连接进冷焊机的焊接电流控制电路中，不单独设置控制电路。
优选的，为防止磁冷芯在活塞动作过程中被气流推动移位造，本设计还应包括磁冷芯紧固螺钉，穿过冷却活塞缸缸壁与磁冷芯连接，磁冷芯通过磁冷芯紧固螺钉固定在冷却活塞缸内。
优选的，活塞缸由左右两部分连接组成，连接处位于磁冷芯一端，以方便磁冷芯的安装，降低对活塞缸加工精度的要求；进一步的，活塞缸于磁冷芯处设置有磁冷芯卡槽，从而使磁冷芯在活塞缸内定位。
优选的，本设计还应包括镂空支架，安装在内吹管腔内与外吹管腔内以提高各管间的连接强度，防止损坏。
本发明通过为精密冷焊系统增加保护气磁制冷设计，在不增加液路、不采用压缩机制冷的情况下实现了对精密冷焊工件的恒温控制，提高了精密冷焊的焊接质量一致性。
附图说明：
附图1是有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统的具体实施例一冷却活塞缸结构示意图；
附图2是有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统的具体实施例二冷却活塞缸结构示意图；
附图3是有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统的具体实施例冷焊电极组件结构示意图。
图中：冷却活塞缸1、磁冷芯2、磁冷芯驱动线圈组3、冷端活塞4、热端活塞5、磁冷芯紧固螺钉6、磁冷芯卡槽7、电极杆8、电极护套9、内吹管10、外吹管11、镂空支架12。
具体实施方式：
具体实施例一：有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统，包括：冷却活塞缸1组件和冷焊电极组件。
其中，冷却活塞缸1组件包括冷却活塞缸1、磁冷芯2、磁冷芯驱动线圈组3、冷端活塞4、热端活塞5、磁冷芯紧固螺钉6；冷却活塞缸1为圆柱形陶瓷管，其侧面由左至右依此开冷排气孔、进气孔、热排气孔；磁冷芯2为疏松多孔的顺磁材料圆柱体，安装在冷却活塞缸1中央，与进气口贴合，位于冷排气孔与热排气孔之间；磁冷芯紧固螺钉6穿过冷却活塞缸1缸壁与磁冷芯2连接，磁冷芯2通过磁冷芯紧固螺钉6固定在冷却活塞缸1内；磁冷芯驱动线圈组3缠绕安装在冷却活塞缸1中段外侧对应磁冷芯2的区域；冷端活塞4安装在冷却活塞缸1左侧，其行程内端处遮挡密封冷排气孔；热端活塞5安装在冷却活塞缸1右侧，其行程内端处遮挡密封热排气孔。
冷焊电极组件包括电极杆8、电极护套9、内吹管10、外吹管11和镂空支架12；电极护套9为绝缘护套，套装在电极外表面；内吹管10套装在电极护套9外，内吹管10与电极护套9间形成内吹管腔；外吹管11套装在内吹管10外，外吹管11与内吹管10间形成外吹管腔；内吹管10顶端向内收敛呈锥台状，外吹管11顶端向外扩张呈喇叭状；镂空支架12安装在内吹管腔内与外吹管腔内；冷排气孔通过单向阀与内吹管腔联通，热排气孔通过单向阀与外吹管腔联通，进气孔通过单向阀与气源连通。
具体实施例二：有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统，包括：冷却活塞缸1组件和冷焊电极组件。
其中，冷却活塞缸1组件包括冷却活塞缸1、磁冷芯2、磁冷芯驱动线圈组3、冷端活塞4、热端活塞5；冷却活塞缸1为圆柱形陶瓷管，其侧面由左至右依此开冷排气孔、进气孔、热排气孔；磁冷芯2为疏松多孔的顺磁材料圆柱体，安装在冷却活塞缸1中央，与进气口贴合，位于冷排气孔与热排气孔之间；活塞缸由左右两部分连接组成，连接处位于磁冷芯2一端，活塞缸于磁冷芯2处设置有磁冷芯卡槽7；磁冷芯驱动线圈组3缠绕安装在冷却活塞缸1中段外侧对应磁冷芯2的区域；冷端活塞4安装在冷却活塞缸1左侧，其行程内端处遮挡密封冷排气孔；热端活塞5安装在冷却活塞缸1右侧，其行程内端处遮挡密封热排气孔。
冷焊电极组件包括电极杆8、电极护套9、内吹管10、外吹管11和镂空支架12；电极护套9为绝缘护套，套装在电极外表面；内吹管10套装在电极护套9外，内吹管10与电极护套9间形成内吹管腔；外吹管11套装在内吹管10外，外吹管11与内吹管10间形成外吹管腔；内吹管10顶端向内收敛呈锥台状，外吹管11顶端向外扩张呈喇叭状；镂空支架12安装在内吹管腔内与外吹管腔内；冷排气孔通过单向阀与内吹管腔联通，热排气孔通过单向阀与外吹管腔联通，进气孔通过单向阀与气源连通。

Claims (5)

1.具有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统，其特征在于，包括：冷却活塞缸组件和冷焊电极组件；
其中，冷却活塞缸组件包括冷却活塞缸、磁冷芯、磁冷芯驱动线圈组、冷端活塞、热端活塞；冷却活塞缸为圆柱形陶瓷管，其侧面由左至右依此开冷排气孔、进气孔、热排气孔；磁冷芯为疏松多孔的顺磁材料圆柱体，安装在冷却活塞缸中央，与进气口贴合，位于冷排气孔与热排气孔之间；磁冷芯驱动线圈组缠绕安装在冷却活塞缸中段外侧对应磁冷芯的区域；冷端活塞安装在冷却活塞缸左侧，其行程内端处遮挡密封冷排气孔；热端活塞安装在冷却活塞缸右侧，其行程内端处遮挡密封热排气孔；
冷焊电极组件包括电极杆、电极护套、内吹管和外吹管；电极护套为绝缘护套，套装在电极外表面；内吹管套装在电极护套外，内吹管与电极护套间形成内吹管腔；外吹管套装在内吹管外，外吹管与内吹管间形成外吹管腔；内吹管顶端向内收敛呈锥台状，外吹管顶端向外扩张呈喇叭状；
冷排气孔通过单向阀与内吹管腔联通，热排气孔通过单向阀与外吹管腔联通，进气孔通过单向阀与气源连通。
2.如权利要求1所述的具有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统，其特征在于，还包括磁冷芯紧固螺钉，穿过冷却活塞缸缸壁与磁冷芯连接，磁冷芯通过磁冷芯紧固螺钉固定在冷却活塞缸内。
3.如权利要求1所述的具有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统，其特征在于，所述冷却活塞缸由左右两部分连接组成，连接处位于磁冷芯一端。
4.如权利要求3所述的具有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统，其特征在于，所述冷却活塞缸于磁冷芯处设置有磁冷芯卡槽。
5.如权利要求1所述的具有间歇式退磁冷却装置的气保护精密冷焊系统，其特征在于，还包括镂空支架，安装在内吹管腔内与外吹管腔内。
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