CN113500051B - 一种电路板焊锡去除装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于危险废弃物回收处置设备技术领域，具体公开了一种电路板焊锡去除装置，包括，清洗单元，包括用于盛装加热介质的清洗槽、加热结构以及超声结构；脱离单元，包括离心槽、第一驱动结构以及第二驱动结构，离心槽位于清洗槽内，离心槽底壁和/或侧壁上均开设有多个分离孔。本发明还公开了一种焊锡去除方法，包括以下步骤，(1)放料；（2）升温；（3）送料；（4）清洗；（5）离心；（6）卸料。本方案废旧电路板上的焊锡在高温油内加热，有效避免了锡的氧化，回收得到的锡为单质锡，后续无需进行多余的加工处理，可直接再利用，提升锡的获得效率；焊锡整个脱落过程均在高温油中进行，避免产生有害烟气，处理过程清洁环保，无二次污染。

Description

一种电路板焊锡去除装置及方法
技术领域
本发明属于危险废弃物回收处置设备技术领域，尤其涉及一种电路板焊锡去除装置及方法。
背景技术
随着信息技术的发展，带来了大量的电子电器设备，印刷电路板作为电子元器件的重要组成部分高速增长并大量更新换代，废旧印刷电路板上含有大量的焊锡，具有很高的回收利用价值，同时废旧印刷电路板处理前焊锡的脱除还能为电路板中铜、金、银等回收创造良好的回收条件，降低金属回收成本。
据研究发现，焊锡在电路板中所占比重约4％。目前，电路板上焊锡的脱除主要有湿法和机械分离法。湿法脱除电路板上的焊锡工艺具有流程复杂、化学试剂消耗量大等缺点，而且在处理工程中产生大量的废水、废气，对环境造成不利影响。机械分离法主要为加热焊锡至熔化后采用机械外力分离回收焊锡，根据加热方式又分为红外加热、热空气加热，金属传导加热等，这些过程中会产生大量的有毒气体污染环境，同时焊锡氧化需要后续处理，增加回收成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路板焊锡去除装置及方法，避免了电路板本体高温条件与空气直接接触产生有害烟气，处理过程清洁环保，无二次污染，利用离心的方式去除残余锡，去除干净彻底。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种电路板焊锡去除装置，包括：
清洗单元，包括用于盛装加热介质的清洗槽、用于给加热介质加热的加热结构以及超声结构；
脱离单元，包括离心槽、驱动离心槽升降的第一驱动结构以及驱动离心槽旋转的第二驱动结构，离心槽位于清洗槽内，离心槽底壁和/或侧壁上均开设有多个分离孔；
清洗槽上部内径大于下部内径，且上部和下部内壁相接处通过圆倒角或者斜倒角平滑相接。
基于上述方案，本装置使用原理为，预先通过第一驱动结构将离心槽移动至清洗槽上部，再将待处理的电路板放入离心槽中。然后向清洗槽内导入加热介质，加热介质通常为加热油，并控制油的液面位于离心槽的下方，之后通过加热结构为油升温，并控制油温在195℃-205℃。
准备工作完成后，通过第一驱动结构将离心槽移动至清洗槽下部，并使清洗槽完全浸没在高温油内，利用高温油的热量熔化电路板上的焊锡，然后再通过超声结构对电路板进行清洗，使熔化后的焊锡脱离电路板。
然后通过第一驱动结构将离心槽从高温油中移出，由于离心槽底壁和/或侧壁上均开设有多个分离孔，所以离心槽内的高温油和焊锡会从分离孔流出至清洗槽内，焊锡最后沉降至清洗槽底部。之后再通过第二驱动结构带动离心槽旋转，离心槽旋转带动内部的电路板转动，电路板和电子元件上的高温油和熔融焊锡在离心力的作用下脱落并通过分离孔流至清洗槽内，彻底除去电路板上的焊锡。最后从分离槽中取出电路板，清洗槽底部取出焊锡即可。
优选地，离心槽内间隔设置有多块隔板，每块隔板上开设有多个分离孔。隔板用于间隔和固定电路板，可使电路板以竖立的姿态稳定的放置在离心槽内，避免电路板随离心槽转动时产生晃动磕碰而损坏，也利于熔融焊锡和高温油的流动使其更容易脱离电路板，提升焊锡的去除效果。
优选地，第二驱动结构包括离心电机，离心电机输出轴上固定连接有转轴，转轴下端与离心槽固定连接，第一驱动结构包括伸缩结构，伸缩结构输出端与离心电机机体固定连接。由伸缩结构驱动离心槽的升降，结构简单，操作方便。
优选地，超声结构包括超声波发生器和换能器，换能器与清洗槽相连，超声波发生器与换能器相连，利用超声波的空化效应进行焊锡的清洗脱除，效果好。
优选地，清洗槽上下部分别为分离部和清洗部，加热结构设置于清洗部处，分离部和清洗部侧壁上均设置有保温层。清洗部设置加热结构为热油升温，便于初步除去电路板上的焊锡，清洗槽整体设置保温层为清洗槽内部进行保温隔热，减少清洗槽内热量的流失，减少能耗。
优选地，所述离心电机为调速电机。
优选地，清洗槽底部设有测温热电偶。
优选地，加热结构包括设置于清洗部内的加热元件，加热元件为电阻丝。
优选地，所述分离部和清洗部的侧壁之间通过圆倒角或者斜倒角平滑相接。
本发明还公开了一种焊锡去除方法，采用上述的电路板焊锡去除装置处理，包括以下步骤：
(1)放料，将离心槽移动至清洗槽上部，然后将待处理的废旧电路板以竖直的姿态放入离心槽中；
(2)升温，向清洗槽内导入热油，热油液面低于离心槽，并通过加热结构对热油进行升温，控制油温在195℃-205℃；
(3)送料，利用第一驱动结构带动离心槽向下运动至清洗槽底部，并使电路板完全浸没在高温油内，加热20-30s；
(4)清洗，启动超声结构对电路板进行超声波清洗，清洗时间为50-60s，使焊锡脱离并沉降；
(5)离心，利用第一驱动结构带动离心槽向上运动至清洗槽上部并位于高温油液面上方，然后利用第二驱动结构带动离心槽转动，离心时间为20-30s；
(6)卸料，从离心槽分理出电路板光板与元器件，等清洗槽底部沉积一定量焊锡后，从清洗槽底部取出焊锡；
其中，步骤(1)和步骤(2)的顺序可更换。
本方案的有益效果：
(1)本方案废旧电路板上的焊锡在高温油内加热，在脱锡过程中有效避免了锡的氧化，回收得到的锡为单质锡，后续无需进行多余的加工处理，可直接再利用，提升锡的获得效率；同时，焊锡整个脱落过程均在高温油中进行，避免了电路板本体高温条件与空气直接接触产生有害烟气，处理过程清洁环保，无二次污染。
(2)本方案焊锡及电子元器件的脱除利用超声波的空化作用清洗脱除，与机械震动相比，更加快捷有效，且避免了电子元器件的损坏。
(3)本方案电路板与电子元器件上的高温油通过旋转的方式离心分离，相比清水浸泡清洗，无废水产生，而且残留的高温油和焊锡能够直接流动至清洗槽底部，实现高温油的持续利用和焊锡的彻底回收。
附图说明
图1为本发明实施例的示意图；
图2为实施例中离心槽降至清洗槽底部的示意图。
说明书附图中的附图标记包括：清洗槽10、清洗部11、分离部12、离心槽20、隔板30、转轴40、电动推杆41、离心电机42、电阻丝50、测温热电偶51、超声波发生器60、换能器61。
具体实施方式
将参照附图详细描述根据本发明的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。术语“依次包括A、B、C等”仅指示所包括的部件A、B、C等的排列顺序，并不排除在A和B之间和/或B和C之间包括其它部件的可能性。“第一”及其变体的描述仅仅是为了区分各部件，并不限制本发明的范围，在不脱离本发明的范围的情况下，“第一部件”可以写为“第二部件”等。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。
下面，参照图1和图2，详细描述根据本发明的优选实施方式。
实施例1
参见图1和图2，本实施例提供了一种电路板焊锡去除装置，包括清洗单元和脱离单元，清洗单元包括用于盛装加热介质的清洗槽10、用于给加热介质加热的加热结构以及超声结构；脱离单元包括离心槽20、驱动离心槽20升降的第一驱动结构以及驱动离心槽20旋转的第二驱动结构，离心槽20位于清洗槽10内，离心槽20底壁和/或侧壁上均开设有多个分离孔。
其中，清洗槽10和离心槽20均为不锈钢壳体构成的方形槽体，水平方向上，离心槽20的长宽均小于清洗槽10的长宽，且清洗槽10上部的长宽大于离心槽20的对角线长度，高度方向上，清洗槽10的高度大于离心槽20高度的两倍，使离心槽20可在清洗槽10中自由升降和转动。
分离孔按一定间距的开设于离心槽20底壁和侧壁上，且分离孔的孔径小于5毫米，避免电路板上脱落的电子元件通过。
基于上述方案，本装置使用原理为，预先通过第一驱动结构将离心槽20移动至清洗槽10上部，再将待处理的电路板放入离心槽20中。然后向清洗槽10内导入加热介质，加热介质通常为加热油，并控制油的液面位于离心槽20的下方，之后通过加热结构为油升温，控制油温在195℃-205℃。
准备工作完成后，通过第一驱动结构将离心槽20移动至清洗槽10下部，并使清洗槽10完全浸没在高温油内，利用高温油的热量熔化电路板上的焊锡，然后再通过超声结构对电路板进行清洗，使熔化后的焊锡脱离电路板。
然后通过第一驱动结构将离心槽20从高温油中移出，由于离心槽20底壁和侧壁上均开设有多个分离孔，所以离心槽20内的高温油和焊锡会从分离孔流出至清洗槽10内，焊锡最后沉降至清洗槽10底部。离心槽20移动至高温油上方之后再通过第二驱动结构带动离心槽20旋转，离心槽20旋转带动内部的电路板转动，电路板和电子元件上的高温油和熔融焊锡在离心力的作用下脱落并通过分离孔流至清洗槽10内，彻底除去电路板上的焊锡。最后从分离槽中取出电路板和电子元件并进行分离，同时从清洗槽10底部取出焊锡即可。
在一些实施例中，离心槽20内间隔设置有多块隔板30，每块隔板30上也开设有多个分离孔，相邻两个隔板30的之间的间距略大于电路板的厚度，使电路板能够卡入两个隔板30之间且使电路板在两个隔板30的夹层内不会有太大的活动范围。隔板30用于间隔和固定电路板，可使电路板以竖立的姿态稳定的放置在离心槽20内，避免电路板随离心槽20转动时产生晃动磕碰而损坏，也更利于熔融焊锡和高温油的流动使其更容易脱离电路板，提升焊锡的去除效果，而隔板30上的分离孔便于高温油和焊锡通过。
在一些实施例中，第一驱动结构包括伸缩结构，伸缩结构可以为电动推杆41、气缸或者液压缸等，本实施例中，伸缩结构为电动推杆41，伸缩结构机体通过螺钉固定安装在上方的机架或者墙体上，第二驱动结构包括离心电机42和转轴40，离心电机42机体通过螺钉与伸缩结构的输出端固定连接，转轴40上端通过联轴器固定连接于离心电机42的输出轴上，转轴40下端与离心槽20底端中部通过螺钉固定连接。由伸缩结构驱动离心槽20的升降，结构简单，操作方便，离心电机42为调速电机，便于根据实际使用情况调节转速。
在一些实施例中，超声结构包括超声波发生器60和换能器61，换能器61与清洗槽10相连，超声波发生器60与换能器61相连，利用超声波的空化效应进行焊锡的清洗脱除，清洗效果好。
在一些实施例中，清洗槽10上下部分别为分离部12和清洗部11，加热结构设置于清洗部11处，分离部12和清洗部11侧壁上均设置有保温层，保温层为内置于不锈钢壳体内的玻璃棉。其中，清洗部11和分离部12的高度均大于离心槽20的高度，清洗部11设置加热结构为热油升温，便于初步除去电路板上的焊锡，清洗槽10整体设置保温层为清洗槽10内部进行保温隔热，减少清洗槽10内热量的流失，减少能耗。
在一些实施例中，清洗槽10底部设有测温热电偶51，便于监测高温油的温度。
在一些实施例中，加热结构包括设置于清洗部11内的加热元件，加热元件为电阻丝50，具体地，玻璃棉与不锈钢壳体之间具有间隙，电阻丝50布置在该间隙内。本实施方式中采用电阻丝50加热，但不限于该种加热方式，还可以为感应加热方式等。
在一些实施例中，分离部12和清洗部11的内壁之间通过圆倒角或者斜倒角平滑相接，便于分离部12侧壁上的高温油顺利的流动至清洗部11内。
本实施例还公开了一种焊锡去除方法，采用上述的电路板焊锡去除装置处理，包括以下步骤：
(1)放料，将离心槽20移动至清洗槽10上部，然后将待处理的废旧电路板以竖直的姿态放入离心槽20中，每相邻两个隔板30之间卡入一块电路板；
(2)升温，向清洗槽10内导入热油，热油液面低于离心槽20，然后启动电阻丝50对热油进行升温，并利用测温热电偶51实时监测油温，控制油温为195℃；
(3)送料，启动伸缩结构带动离心槽20向下运动至清洗槽10底部，并使电路板完全浸没在高温油内，然后加热20s；
(4)清洗，启动超声波发生器60，设定进行超声频率25KHz，功率600w，并利用换能器61将能量传递至清洗槽10，利用超声波的空化效应对电路板进行超声波清洗，清洗时间为50s，使焊锡脱离并通过分离孔沉降至清洗槽10底部，电子元件脱离沉入离心槽20底部；
(5)离心，启动伸缩结构带动离心槽20向上运动至清洗槽10上部并位于高温油液面上方，然后启动离心电机42带动离心槽20转动，控制转速200r/min，离心时间为20s，除去了电路板和电子元器件表面的高温油，同时进一步脱除了电路板上的残留焊锡及电子元器件；
(6)卸料，从离心槽20分理出电路板光板与电子元器件，等清洗槽10底部沉积一定量焊锡后，从清洗槽10底部取出焊锡；
其中，步骤(1)和步骤(2)的顺序可更换。
将焊有电子元器件1443个的电脑主板作为待处理电路板，采用上述焊锡去除方法，并控制油温、加热时间、离心时间等变量得到不同测试结果，具体参见下表：
项目 放料 油温/℃ 加热时间/s 清洗时间/s 离心时间/s 残留元器件/个 残留焊锡
实施例1 竖直姿态 195 20 50 20 21 无
实施例2 水平姿态 195 20 50 20 95 有
实施例3 竖直姿态 200 25 55 25 16 无
实施例4 竖直姿态 205 30 60 30 13 无
实施例5 竖直姿态 205 30 60 0 51 有
实施例6 竖直姿态 210 40 70 50 10 无
由实施例1和实施例2对比可知，通过隔板30将电路板分隔并使其保持竖直姿态，可以有效的提高焊锡的去除效果以及元器件的脱离效果。
由实施例1、3、4和6可知，随着油温的增大，加热时间、清洗时间和离心时间的延长，元器件的脱离效果也越来越好，但是元器件脱离效率的增长率有所放缓，因此将油温、加热时间、清洗时间和离心时间维持在上述区间能够较好的综合脱离效率与生产成本，既保证元器件分离率达到98％以上，还能减少生产成本。
由实施例4和5可知，经过离心的电路板具有更高的元器件分离率，而且能够保证无焊锡残留，效果更好。
综上，以竖直的姿态将电路板卡在离心槽内，控制油温再195-205℃，加热时间再20-30s，清洗时间再50-60s，离心时间20-30s的元器件脱离效果、焊锡去除效果和成本控制是最优的。
实施例7
将焊有电子元器件956个的电视机主板作为待处理电路板。
一种焊锡去除方法，采用上述的电路板焊锡去除装置处理，包括以下步骤：
(1)放料，将离心槽20移动至清洗槽10上部，然后将待处理的废旧电路板以竖直的姿态放入离心槽20中，每相邻两个隔板30之间卡入一块电路板；
(2)升温，向清洗槽10内导入热油，热油液面低于离心槽20，然后启动电阻丝50对热油进行升温，并利用测温热电偶51实时监测油温，控制油温为198℃；
(3)送料，启动伸缩结构带动离心槽20向下运动至清洗槽10底部，并使电路板完全浸没在高温油内，然后加热20s；
(4)清洗，启动超声波发生器60，设定进行超声频率20KHz，功率600w，并利用换能器61将能量传递至清洗槽10，利用超声波的空化效应对电路板进行超声波清洗，清洗时间为60s，使焊锡脱离并通过分离孔沉降至清洗槽10底部，电子元件脱离沉入离心槽20底部；
(5)离心，启动伸缩结构带动离心槽20向上运动至清洗槽10上部并位于高温油液面上方，然后启动离心电机42带动离心槽20转动，控制转速250r/min，离心时间为15s，除去了电路板和电子元器件表面的高温油，同时进一步脱除了电路板上的残留焊锡及电子元器件；
(6)卸料，从离心槽20分理出电路板光板与电子元器件，等清洗槽10底部沉积一定量焊锡后，从清洗槽10底部取出焊锡；
其中，步骤(1)和步骤(2)的顺序可更换。
采用上述焊锡去除方法，最终电视机主板上残留的元器件为9个，去除效率为98.84％，焊锡全部去除干净，去除效果好。
可知，针对于不同类型的电路板本方法均适用，元器件分离效果和焊锡去除效果均能够得到保障。
本发明可实现废旧电路板焊锡全部脱除，元器件分离率达到98％以上，去除效率高。采用本发明的方法和装置去除废旧印刷电路板上的焊锡，无废水、废渣、废气产生，处理过程环保高效。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电路板焊锡去除装置，其特征在于，包括：
清洗单元，包括用于盛装加热介质的清洗槽(10)、用于给加热介质加热的加热结构以及超声结构；
脱离单元，包括离心槽(20)、驱动离心槽(20)升降的第一驱动结构以及驱动离心槽(20)旋转的第二驱动结构，离心槽(20)位于清洗槽(10)内，离心槽(20)底壁和/或侧壁上均开设有多个分离孔；
清洗槽(10)上部内径大于下部内径，且上部和下部内壁相接处通过圆倒角或者斜倒角平滑相接；离心槽(20)内间隔设置有多块竖立放置的隔板(30)，每个隔板(30)上开设有多个分离孔；清洗槽(10)和离心槽(20)均为方形槽体，水平方向上，离心槽(20)的长宽均小于清洗槽(10)的长宽，且清洗槽(10)上部的长宽大于离心槽(20)的对角线长度。
2.根据权利要求1所述的一种电路板焊锡去除装置，其特征在于：第二驱动结构包括离心电机(42)，离心电机(42)输出轴上固定连接有转轴(40)，转轴(40)下端与离心槽(20)固定连接，第一驱动结构包括伸缩结构，伸缩结构输出端与离心电机(42)机体固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种电路板焊锡去除装置，其特征在于：超声结构包括超声波发生器(60)和换能器(61)，换能器(61)与清洗槽(10)相连，超声波发生器(60)与换能器(61)相连。
4.根据权利要求1所述的一种电路板焊锡去除装置，其特征在于：清洗槽(10)上下部分别为分离部(12)和清洗部(11)，加热结构设置于清洗部(11)处，分离部(12)和清洗部(11)侧壁上均设置有保温层。
5.根据权利要求4所述的一种电路板焊锡去除装置，其特征在于：清洗槽(10)底部设有测温热电偶(51)。
6.根据权利要求4所述的一种电路板焊锡去除装置，其特征在于：加热结构包括设置于清洗部(11)内的加热元件，加热元件为电阻丝(50)。
7.根据权利要求2所述的一种电路板焊锡去除装置，其特征在于：所述离心电机(42)为调速电机。
8.一种焊锡去除方法，其特征在于：采用权利要求1-7 中任一项所述的电路板焊锡去除装置处理，包括以下步骤：
(1)放料，将离心槽(20)移动至清洗槽(10)上部，然后将待处理的废旧电路板以竖直的姿态放入离心槽(20)中；
(2)升温，向清洗槽(10)内导入热油，热油液面低于离心槽(20)，并通过加热结构对热油进行升温，控制油温在195℃-205℃；
(3)送料，利用第一驱动结构带动离心槽(20)向下运动至清洗槽(10)底部，并使电路板完全浸没在高温油内，加热20-30s；
(4)清洗，启动超声结构对电路板进行超声波清洗，清洗时间为50-60s，使焊锡脱离并沉降；
(5)离心，利用第一驱动结构带动离心槽(20)向上运动至清洗槽(10)上部并位于高温油液面上方，然后利用第二驱动结构带动离心槽(20)转动，离心时间为20-30s；
(6)卸料，从离心槽(20)分离 出电路板光板与元器件，等清洗槽(10)底部沉积一定量焊锡后，从清洗槽(10)底部取出焊锡；
其中，步骤(1)和步骤(2)的顺序可更换。
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