CN113102852A - 一种多方位可调节的钎焊设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多方位可调节的钎焊设备，包括加热平板、底座固定装置、夹持调距装置和机架；机架固定安装在加热平板的一侧，底座固定装置固定连接在加热平板上，夹持调距装置包括连接臂、固定块和限位块，固定块和限位块的后端之间并排穿设有螺杆和第一导杆；固定块上表面设置有水平调距台，水平调距台滑动连接在连接臂上，连接臂与机架之间滑动连接。本发明结构简单，使用齿条传动实现夹持调距装置沿机架高度方向调节以及实现水平调距台沿垂直于机架方向调节；通过调节固定块与限位块之间的距离，能对不同尺寸的焊件进行约束固定，使设备能够适应对接、搭接及拼接等多种钎焊要求，实现同质或异质接头焊缝间隙、钎焊面积和钎焊位置即时调节。

Description

一种多方位可调节的钎焊设备
技术领域
本发明涉及钎焊设备技术领域，具体涉及一种多方位可调节的钎焊设备。
背景技术
钎焊是指将焊件加热到焊料熔化但母材不熔化的温度后，液态焊料在焊缝间隙中润湿、毛细流动并发生填充从而达到互连的钎焊方法。由于钎焊具有加热温度低、对母材组织和机械性能影响小、焊后工件精度高等优点，被广泛应用于航空航天、电子产品和医疗器件等领域。甚至在波导器件、电子元件等精密加工制造过程中，钎焊成为唯一可行的连接方法。但钎焊工艺对焊件定位要求较高，传统钎焊设备对焊件装配、夹持适应性差，限制钎焊技术进一步发展。因此，开发一致性强、适应性高的钎焊设备已成为钎焊领域的关键技术。
为保证钎焊过程中不受焊件结构开敞性和可达性的影响，钎焊设备应满足多种接头形式钎焊。不仅如此，钎焊是靠毛细作用实现液态焊料填充，焊缝间隙将极大影响接头强度和焊缝致密性。焊缝间隙过小，焊料不易流入，焊缝易出现未焊合和夹渣；焊缝间隙过大，毛细作用会减弱接头致密性。此外，钎焊焊缝强度低于母材金属，为弥补强度不足，钎焊过程中常需保证有效的钎焊面积。综上所述，开发可以适应对接、搭接及拼接等多种钎焊形式，实现焊缝间隙、钎焊面积和钎焊位置多方位可精密调节的钎焊设备成为研究设计的重点。
目前，还没有解决上述所有问题的焊接设备，根据专利号为201810636673.4公布的一项发明《焊缝间隙可调整的不锈钢侧板焊接夹具》，这项发明中存在不能适用多种焊接形式，且气动夹紧装置也不适用薄板焊接的问题；根据专利号为202010170873.2公布的另一项发明《一种封装金属外壳的绝缘子钎焊设备》，这项发明存在不能实现钎焊面积及位置的及时调节，且该夹具一次只能完成单个零件钎焊的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多方位可调节的钎焊设备，能适应对接、搭接及拼接等多种钎焊要求，同时可以实现同质或异质接头焊缝间隙、钎焊面积和钎焊位置即时调节。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种多方位可调节的钎焊设备，其特在于：包括加热平板、用于夹持下端焊件的底座固定装置、用于夹持上端焊件的夹持调距装置和机架；所述机架固定安装在所述加热平板的一侧，所述底座固定装置固定连接在所述加热平板上，所述夹持调距装置包括连接臂、固定块和限位块，所述连接臂垂直于机架设置，所述固定块和限位块的后端之间并排穿设有螺杆和第一导杆，通过旋转螺杆使限位块沿螺杆与第一导杆的轴向移动，以调节固定块和限位块的间隔实现对上端焊件的夹持；所述固定块上表面固定设置有水平调距台，所述水平调距台滑动连接在连接臂上，以实现所述夹持调距装置沿垂直于机架方向的移动；所述连接臂后端部与机架之间滑动连接，以实现所述夹持调距装置沿机架高度方向的移动。
进一步地，所述连接臂包括与机架垂直设置的连接条和滑动连接块，所述连接条固定安装在所述连接块前侧，所述连接条底部两侧开设有第一卡槽，所述水平调距台中部开设有第一限位槽，所述水平调距台通过所述第一限位槽配合所述第一卡槽滑动连接在所述连接条上。
进一步地，所述第一限位槽底部开设有键槽，所述键槽内设有齿条，所述连接条上设置有水平调节旋钮，所述水平调节旋钮底部贯穿所述连接条延伸至所述键槽内，所述水平调节旋钮底部设有与键槽内齿条相咬合的齿轮。
进一步地，所述连接块的后侧设置有齿条，所述连接块后端两侧开设有第二卡槽；所述机架前侧开设有第二限位槽，所述连接块通过所述第二卡槽配合所述第二限位槽滑动连接在机架上；所述机架内部开设有空腔，所述空腔上部和下部均固定连接有机架轴，所述机架轴上转动连接有固定齿轮，两个所述固定齿轮上咬合连接有双面齿带，连接块后侧的齿条咬合连接于所述双面齿带的外侧齿面。
进一步地，所述机架内部空腔中部一侧壁上固定连接有行星减速器，所述行星减速器上设有细准焦螺旋旋钮和粗准焦螺旋旋钮，所述粗准焦螺旋旋钮端面上刻有刻度；所述行星减速器外圈的外齿咬合连接于双面齿带的内侧面。
进一步地，所述机架内部空腔中设置锁死装置，锁死装置由水平贯穿机架的方轴和锁死块组成，所述方轴可以在沿机架水平方向上进行移动，锁死块临近双面齿带的一侧开有与双面齿带规格相同的齿。
进一步地，所述加热平板上设有限位螺栓孔，所述底座固定装置通过固定螺栓配合限位螺栓孔螺接固定在加热平板上，所述底座固定装置包括支撑板、定位滑块和第二导杆，所述支撑板设有开口空腔，所述第二导杆固定连接在所述开口空腔内，所述定位滑块滑动连接在所述第二导杆上。
进一步地，所述定位滑块上螺接有定位螺栓，所述支撑板顶部开设有用于限制定位螺栓移动的滑动槽，所述定位螺栓滑动连接在所述滑动槽内；通过设置定位螺栓可以方便对定位滑块进行调整固定。
进一步地，所述固定块和限位块内侧设有齿纹；设置齿纹可以防止焊件在夹持与钎焊过程中产生偏移滑移。
进一步地，所述固定块与限位块外端相向内侧底部设有焊件定位槽；通过增设定位槽以适应薄板焊件的夹持。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明多方位可调节的钎焊设备，使用齿条传动实现夹持调距装置沿机架高度方向调节以及实现水平调距台沿垂直于机架方向调节；固定块与限位块之间通过旋动螺杆，控制限位块沿螺杆与第一导杆轴向方向移动，调节固定块与限位块之间的距离，对焊件进行约束固定，使设备能够适应对接、搭接及拼接等多种钎焊要求，实现同质或异质接头焊缝间隙、钎焊面积和钎焊位置即时调节。
(2)本发明通过控制支撑板空腔内的定位滑块约束在第二导杆上进行轴向运动，并设置定位螺栓来对定位滑块进行固定，根据不同尺寸的母材来调节定位滑块，实现不同厚度、不同形状的母材约束固定，尤其适用于不规则薄板材料。
(3)本发明通过在加热平板上可设置多组限位螺栓孔，可配合定位螺栓把多套底座固定装置固定在加热平板上，同时安装多组夹持调距装置，实现批量钎焊，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例的立体示意图；
图2为本发明实施例的夹持调距装置的结构立体示意图；
图3为本发明实施例的机架的结构立体示意图；
图4为本发明实施例的底座固定装置的结构立体示意图。
图5为本发明实施例的锁死装置的结构示意图。
图中：1-加热平板，2-底座固定装置，3-夹持调距装置，4-机架，41-机架轴，42-固定齿轮，43-第二限位槽，5-连接臂，51-连接条，，511-第一卡槽，52-连接块，521-第二卡槽，6-固定块，7-限位块，8-螺杆，9-第一导杆，10-水平调距台，101-第一限位槽，102-键槽，11-水平调节旋钮，12-行星减速器，121-细准焦螺旋旋钮，122-粗准焦螺旋旋钮，13-双面齿带，14-固定螺栓，15-支撑板，16-定位滑块，17-第二导杆，18-定位螺栓，19-方轴，191-锁死块，20-限位螺栓孔，21-开口空腔，22-滑动槽，23-焊件定位槽。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，详细说明本发明的技术方案，以便本领域普通技术人员更好地理解和实施本发明的技术方案。
本发明提供了如图1-4所示的一种多方位可调节的钎焊设备，包括加热平板1、用于夹持下端焊件的底座固定装置2、用于夹持上端焊件的夹持调距装置3和机架4；
如图2所示，夹持调距装置3包括连接臂5、固定块6和限位块7，连接臂5垂直于机架4设置，固定块6设置为L型，限位块7设置为I型；固定块6和限位块7的后端之间并排穿设螺杆8和第一导杆9，通过旋转螺杆8使限位块7沿螺杆8与第一导杆9的轴向移动，以调节固定块6和限位块7的间隔实现对上端焊件的夹持；固定块6上表面固定设置有水平调距台10，水平调距台10滑动连接在连接臂5上，以实现所述夹持调距装置3沿垂直于机架4方向的移动；连接臂5后端部与机架4之间滑动连接，以实现夹持调距装置3沿机架4高度方向的移动。
作为本发明的一种改进，在固定块6和限位块7内侧设有齿纹(图中未示出)，优选双齿纹，齿底角为45°，面齿角为65°，齿纹的作用在于保证在夹持与钎焊过程中不会产生偏转滑移；在固定块6与限位块7外端相向内侧底部设有焊件定位槽23，焊件定位槽23高度为0-3mm，深度为0-20mm，通过增设焊件定位槽23以适应薄板焊件夹持。
连接臂5包括与机架4垂直设置的连接条51和滑动连接块52，连接条51固定安装在连接块52前侧，连接条51底部两侧开设有第一卡槽511，连接块52的后侧设置有齿条，连接块52后端两侧开设有第二卡槽521；在水平调距台10中部的位置上开设有第一限位槽101，水平调距台10通过第一限位槽101配合第一卡槽511滑动连接在连接条51上；第一限位槽101底部开设有键槽102，键槽102内设有齿条，在连接条51远离连接块52的一端上设置有水平调节旋钮11，水平调节旋钮11底部贯穿连接条51延伸至键槽102内，水平调节旋钮11底部设有与键槽102内的齿条相咬合的齿轮，通过扭转水平调节旋钮11实现水平调距台10沿垂直于机架4方向移动以带动整个夹持调距装置3沿垂直于机架4方向移动，移动的范围为0-20cm。
如图3所示，在机架4前侧开设有第二限位槽43，连接块52通过第二卡槽521配合第二限位槽43滑动连接在机架4上；机架4内部开设有空腔，空腔上部和下部均固定连接有机架轴41，机架轴41上转动连接有固定齿轮42，两个固定齿轮42咬合连接于双面齿带13的内侧齿面，连接块52后侧的齿条咬合连接于双面齿带13的外侧齿面。空腔中部一侧壁上固定连接有行星减速器12，行星减速器12上设有细准焦螺旋旋钮121和粗准焦螺旋旋钮122，粗准焦螺旋旋钮122与行星减速器12齿轮外圈相连，细准焦螺旋旋钮121与行星减速器12的太阳轮相连，粗准焦螺旋旋钮122端面上刻有刻度，行星减速器12的粗调距离为0-10cm，细调距离为0-5mm，行星减速器12的减速比为25r/min；行星减速器12外圈的外齿上咬合连接于双面齿带13的内侧面，行星减速器12外圈齿面仅与双面齿带13内侧的一个齿面咬合连接。空腔的内部设置有锁死装置，锁死装置由方轴19和锁死块191组成，移动方轴19可以让锁死块191的齿面与双面齿带13的内侧面咬合。
如图4所示，机架4固定安装在加热平板1的一侧，加热平板1上设有多组限位螺栓孔20，底座固定装置2通过固定螺栓14配合限位螺栓孔20螺接固定在加热平板1上，底座固定装置2包括支撑板15、定位滑块16和第二导杆17，支撑板15设有开口空腔21，第二导杆17固定连接在开口空腔21内，定位滑块16滑动连接在第二导杆17上；定位滑块16上螺接有定位螺栓18，支撑板15顶部开设有用于限制定位螺栓18移动的滑动槽22，定位螺栓18滑动连接在滑动槽22内；下端焊件插在支撑板15的开口空腔21内，根据不同尺寸的焊件，移动定位滑块16以夹紧焊件，再通过旋紧定位螺栓18可以对定位滑块16进行压紧固定。
如图5所示，锁死块191的齿面与双面齿带13内侧的齿面咬合连接，实现了对双面齿带13的锁死；当需要转动双面齿带13时，可以通过水平移动方轴19控制锁死块191与双面齿带13内侧的齿面分离。
加热平板1可通过高频感应加热或者电阻加热的方式提供热源，热源温度范围为50-500度。
实施例1
使用自制的Ni-Cu合金泡沫增强Sn基复合焊料通过多方位可调节钎焊设备实现表面改性Al合金(镀银板)钎焊。
上述的表面改性Al合金(镀银板)钎焊方法，包括以下步骤：
(1)使用线切割机将镀银板切割呈20×10×3mm3的尺寸，使用1200#水磨性砂纸对表面进行打磨，随后将其置于无水乙醇中超声清洗3min，干燥后备用；
(2)将自制的Ni-Cu合金泡沫增强Sn基复合焊料裁剪并压延至10×10×0.1mm3的尺寸后，置于无水乙醇中超声清洗1min，干燥后表面涂敷少量松香备用；
(3)在加热平板1上选取合适位置固定底部固定装置2，将下端焊件一侧置于底部固定装置2的支撑板15开口空腔21内，根据其尺寸移动定位滑块16以夹紧焊件，，配合定位螺栓18实现固定约束，并将自制焊料片置于下端焊件另一侧；
(4)将上端焊件置于L型固定块6与导杆约束的I型限位块7之间，并通过螺杆8实现夹紧，调节水平调节旋钮11使上端焊件自由端完全覆盖自制焊料片，调节机架4上粗细准焦螺旋旋钮122保证钎焊前上下焊件间隙为105μm；
(5)启动加热平板1设置钎焊温度为260℃保温30min，5min后待自制焊料出现熔化后，调节机架4上细准焦螺旋旋钮121控制焊缝间隙为95μm；
(6)移动机架4的方轴19，使锁死块191与双面齿带13咬合，锁死双面齿带13，防止由于重力原因导致夹持装置下落，控制间隙。
(7)钎焊完成后，待温度降至室温时调节夹持装置取出焊件。经过测试，焊缝宽度一致性较高，钎透率达到90％，实现了接头大面积精密可靠连接。
实施例2
使用纯Sn焊料通过多方位可调节钎焊设备实现表面改性Al合金(镀银板)钎焊。
上述的表面改性Al合金(镀银板)钎焊方法，包括以下步骤：
(1)使用线切割机将两侧镀银板切割呈10×10×3mm3的尺寸，并在一侧开45°坡口，使用1200#水磨性砂纸对表面进行打磨，随后将其置于无水乙醇中超声清洗3min，干燥后备用；
(2)取适量纯Sn焊料，使用1200#水磨性砂纸对表面进行打磨，置于无水乙醇中超声清洗1min，干燥后表面涂敷少量松香备用；
(3)在加热平板1上选取合适位置固定底部固定装置2，并在加热平板1对应区域使用阻流笔涂敷保护层，然后将焊件端部置于底部固定装置2的支撑板15开口空腔21内，根据其尺寸移动定位滑块16以夹紧焊件，配合定位螺栓18实现固定约束；
(4)将另一侧焊件置于L型固定块6与导杆约束的I型限位块7之间，并通过螺杆8实现夹紧，调节机架4上粗准焦螺旋旋钮122保证钎焊前焊件与加热平板1直接接触，调节水平调节旋钮11使对接接头坡口处间隙控制为50μm，最后将自制焊料片置于两侧焊件坡口处；
(5)启动加热平板1设置钎焊温度为260℃保温30min，5min后待纯Sn焊料熔化后，根据实际钎焊情况，可适当调节水平调节旋钮11；
(6)移动机架4的方轴19，使锁死块191与双面齿带13咬合，锁死双面齿带13，防止由于重力原因导致夹持装置下落，控制间隙。
(7)钎焊完成后，待温度降至室温时调节夹持装置取出焊件。经过测试，焊缝填充效果良好，接头无明显变形适用于薄板连接，实现了拼接接头精密可靠连接。
上述实施例仅是本发明较优实施例，但并不能作为对发明的限制，任何基于本发明构思基础上作出的变型和改进，均应落入到本发明保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载为准。

Claims (10)

1.一种多方位可调节的钎焊设备，其特在于：包括加热平板(1)、用于夹持下端焊件的底座固定装置(2)、用于夹持上端焊件的夹持调距装置(3)和机架(4)；所述机架(4)固定安装在所述加热平板(1)的一侧，所述底座固定装置(2)固定连接在所述加热平板(1)上，所述夹持调距装置(3)包括连接臂(5)、固定块(6)和限位块(7)，所述连接臂(5)垂直于机架(4)设置，所述固定块(6)和限位块(7)的后端之间并排穿设有螺杆(8)和第一导杆(9)，通过旋转螺杆(8)使限位块(7)沿螺杆(8)与第一导杆(9)的轴向移动，以调节固定块(6)和限位块(7)的间隔实现对上端焊件的夹持；所述固定块(6)上表面固定设置有水平调距台(10)，所述水平调距台(10)滑动连接在连接臂(5)上，以实现所述夹持调距装置(3)沿垂直于机架(4)方向的移动；所述连接臂(5)后端部与机架(4)之间滑动连接，以实现所述夹持调距装置(3)沿机架(4)高度方向的移动。
2.根据权利要求1所述的一种多方位可调节的钎焊设备，其特在于：所述连接臂(5)包括与机架(4)垂直设置的连接条(51)和滑动连接块(52)，所述连接条(51)固定安装在所述连接块(52)前侧，所述连接条(51)底部两侧开设有第一卡槽(511)，所述水平调距台(10)中部开设有第一限位槽(101)，所述水平调距台(10)通过所述第一限位槽(101)配合所述第一卡槽(511)滑动连接在所述连接条(51)上。
3.根据权利要求2所述的一种多方位可调节的钎焊设备，其特在于：所述第一限位槽(101)底部开设有键槽(102)，所述键槽(102)内设有齿条，所述连接条(51)上设置有水平调节旋钮(11)，所述水平调节旋钮(11)底部贯穿所述连接条(51)延伸至所述键槽(102)内，所述水平调节旋钮(11)底部设有与键槽(102)内齿条相咬合的齿轮。
4.根据权利要求2所述的一种多方位可调节的钎焊设备，其特在于：所述连接块(52)的后侧设置有齿条，所述连接块(52)后端两侧开设有第二卡槽(521)；所述机架(4)前侧开设有第二限位槽(43)，所述连接块(52)通过所述第二卡槽(521)配合所述第二限位槽(43)滑动连接在机架(4)上；所述机架(4)内部开设有空腔，所述空腔上部和下部均固定连接有机架轴(41)，所述机架轴(41)上连接有固定齿轮(42)，两个所述固定齿轮(42)上咬合连接有双面齿带(13)，连接块(52)后侧的齿条咬合连接于所述双面齿带(13)的外侧齿面。
5.根据权利要求4所述的一种多方位可调节的钎焊设备，其特在于：所述机架(4)内部空腔中部一侧壁上固定连接有行星减速器(12)，所述行星减速器(12)上设有细准焦螺旋旋钮(121)和粗准焦螺旋旋钮(122)，所述粗准焦螺旋旋钮(122)端面上刻有刻度；所述行星减速器(12)外圈的外齿咬合连接于双面齿带(13)的内侧面。
6.根据权利要求4所述的一种多方位可调节的钎焊设备，其特征在于：所述机架(4)内部空腔中设置锁死装置，锁死装置包括水平贯穿机架的方轴(19)和锁死块(191)，所述方轴(19)在沿机架水平方向上进行移动，锁死块(191)临近双面齿带(13)的一侧开有与双面齿带(13)规格相同的齿。
7.根据权利要求1所述的一种多方位可调节的钎焊设备，其特在于：所述加热平板(1)上设有限位螺栓孔(20)，所述底座固定装置(2)通过固定螺栓(14)配合限位螺栓孔螺接固定在加热平板(1)上，所述底座固定装置(2)包括支撑板(15)、定位滑块(16)和第二导杆(17)，所述支撑板(15)设有开口空腔(21)，所述第二导杆(17)固定连接在所述开口空腔(21)内，所述定位滑块(16)滑动连接在所述第二导杆(17)上。
8.根据权利要求7所述的一种多方位可调节的钎焊设备，其特在于：所述定位滑块(16)上螺接有定位螺栓(18)，所述支撑板(15)顶部开设有用于限制定位螺栓(18)移动的滑动槽(22)，所述定位螺栓(18)滑动连接在所述滑动槽(22)内。
9.根据权利要求1所述的一种多方位可调节钎焊设备，其特在于：所述固定块(6)和限位块(7)内侧设有齿纹。
10.根据权利要求9所述的一种多方位可调节钎焊设备，其特在于：所述固定块(6)与限位块(7)外端相向内侧底部设有焊件定位槽(23)。
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