CN1145045A - 用钎焊连接铝件的方法和设备，该方法的用途及其实施设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方法，用于通过钎焊利用作填充材料的适于铝/铝钎焊的钎料和钎剂连接相互搭接，其间有钎缝间隙的铝件，其中，首先将相应于钎焊所需数量的填充材料和钎剂置于靠近钎缝间隙的可见边缘位置，然后将铝件加热至填充材料熔化并流入钎缝间隙，此后停止加热。本发明的特征在于：在加热时用传感器对钎缝间隙的可见边缘、置放的填充材料和钎剂的区域进行连续非接触检测；一旦由传感器触发的控制脉冲探测到填充材料或钎剂的熔化，即调节加热。

Description

用钎焊连接铝件的方法和设备，该方法 的用途及其实施设备

本发明涉及一种用于将相互搭接、其间有钎缝间隙的铝件通过钎焊连接的方法，钎焊时，用一种适于铝/铝钎焊的钎料作为填充材料，首先，将钎焊所需数量的填充材料和钎剂置于尽可能接近钎缝间隙的可视边缘位置，随后，将铝件加热，直至填充材料熔化并流入钎缝间隙，然后停止加热。此外，本发明还涉及上述方法的若干特殊用途以及实施该方法的设备。

因此，本发明类型属于众所周知的通常采用的钎焊方法，这种钎焊方法，正如本领域技术人员所知，在实践中通常要借助合适的钎剂。钎料本身和/或包括钎剂的熔点为接近约600℃的铝熔点，钎焊时，在使用钎料期间，需要仔细对温度进行控制，以防被连接的铝件熔化。作为填充材料的铝基钎料，如AlSiB(铝和质量占13％的硅)，与一种特别适于铝/铝钎焊的钎剂相结合，其钎焊区间在590至610℃之间，亦即，在590至610℃的温度范围内，铝基钎料会熔化，随后流入钎缝间隙。

对于钎焊特性，尽管人们由经验可以获知，钎焊区域例如需要平均加热6秒以开始钎焊过程，在一系列钎焊过程中有若干钎焊过程需要稍长或稍短加热时间情况下，这些若干钎焊过程亦如此加热。由此产生的虚钎焊，即不完全的连接或由于熔化而引起的连接区域的实际上的损坏，对钎焊的经济性和自动化的可靠性均会产生不良影响。

本发明的目的是，在克服上述不足并实现高工作可靠性情况下，将这种钎焊过程自动化，同时，可以控制加热强度即使是瞬间的任何可能变化。

因此，按本发明建议，在加热期间，通过一个传感器对钎缝间隙的可视边缘、置放的填充材料和钎剂的区域进行连续的非接触检测，一旦由传感器触发的控制脉冲探测到填充材料或钎剂的熔化，即对加热施加影响。

在本发明方法的一最佳实施方案中规定，通过一作为传感器的激光器检测上述区域轮廓，一旦激光器探测到轮廓的预定变化，加热即停止。

而本发明的另一替换实施方案则规定，用一台摄象机作传感器来检测上述区域，并将检测到的图像数字化，一旦由于填充材料或钎剂的熔化而出现数字化图像的显著变化，则对加热施加影响。

因此，可得下述优点：低熔点的钎剂被检测，其变化导致早期的控制干预。钎剂对于清除氧化表面从而清洁待连接件是必不可少的。

对此，如果通过对由于加热而在钎焊位置辐射并被摄象机检测到的光的颜色或频率的变化响应所作出的分析结果而得到数字化图像的显著变化，则是特别有利的。由此可以相对简单的方式进行特别精密且与钎焊过程相适应的控制。在钎焊过程中，依加热区域的条件而定，钎焊位置或钎焊火焰包括辐射光的频率的精确分级变化以及颜色的变化。

当对由于加热存在于钎剂中的元素而在钎焊位置辐射并被摄象机检测到的光的颜色或频率的变化进行分析，则在尽可能早地对钎焊区域进行响应这一点上是特别有利的。

由于钎剂是低熔点的元素，所以，可通过对其进行检测、特别是通过在对其加热或还包括其元素燃烧时所产生的辐射颜色或光的频率，在临界温度以下即可进行对钎焊过程的影响。

因此，在用已知钎剂之一种时，熔化过程在约575℃时开始。在熔化状态下，钎剂的活性最高，性能最好，所以，在进一步加热至约630℃亦使钎料熔化并最终开始连接之前，有约2秒的影响时间是必须的。

基本和重要之处在于，铝本身并不熔化，这是因为，如果铝本身熔化的话，钎焊会转变为焊接，并有与之相伴的缺点。

就这点而言，如果在钎剂熔化开始时已经可影响控制工艺过程的参数，可避免过热并可控制影响时间的话，则是特别有利的。通常，这一情形通过燃气供应的数量改变会出现。其它形式的影响，如改变火焰与钎焊位置之间的距离或改变燃气成分，亦是可行的。

按本发明的方法特别适用于一铝管套在另一铝管中在两铝管间形成钎焊接头。在此情形中，填充材料为钎料环形状，插在通常为内管的一端并位于外管端之上。

在生产致冷装置汽化器时，汽化器的连接管必须通过钎焊接头连接在冷却剂循环装置的导管上，此时，应用按本发明的方法有一些显著的优点。虚钎焊接头通常造成的后果是，有关的汽化器必须从生产线上取下并报废。

实施本发明方法的设备包括：夹持装置，用于待连接铝件的搭接保持；至少一个热源，对准搭接区域并通过一个调节装置实现开或关的转换，其特征在于：

-一个传感器，它以非接触方式工作，对准可见的钎缝间隙的边缘及置入了填充材料的区域；

-一个电子控制装置，上述传感器及调节装置与其相连，其中，控制装置设计成，可存贮传感器第一脉冲序列的特性，可将传感器另一脉冲序列与已存贮的脉冲序列进行比较，并可在另一脉冲序列明显偏离第一脉冲序列时，向调节装置发出控制信号。

此时，没有必要存贮一脉冲序列的全部脉冲全体，而是通过相应的处理程序抓住存在焊接填充材料熔敷的典型特征，并最终利用该典型特征的消失来启动控制脉冲。

下面借助附图详细解释本发明。

图1表示用于钎焊两铝制板的设备；

图2表示用于钎焊管和板的设备；

图3为描述钎焊过程的时间-温度关系图。

附图中相同部件采用相同的附图标记。

由图1可见，钎料3置于两个相互部分搭接的板1、2所形成的可视间隙位置处。通过一焊炬4将钎料熔化。传感器5检测钎料3的熔化过程。一旦传感器5被信号穿过，则它触发控制装置6中的控制脉冲，这一控制脉冲启动燃气调节器7，而燃气调节器7用来中断对焊炬4的燃气供应。

用图2所示设备，通过一个安装在板8上的套管2a用呈环形置于管1a和套管2a之间的可见间隙处的钎料3以按图1所示实施例相同的方式将管1a钎焊在板8上，但本实施例利用了两个焊炬4，此外与图1所示实施例同。

图3所示关系图用随过程时间变化的温度曲线表示了具有按本发明的过程控制的钎接过程。从图中可清楚地看出钎剂熔化的时刻及此后温度略有增加的影响时间。只在影响时间的终止时刻才通过能量供给使温度进一步增高，随后钎料熔化，进而将两零件焊在一起。在钎焊保温时间9.5秒时刻之后，在最高温度为628℃时，通过关闭火焰使温度下降。

由时间曲线可清楚看出，在由变色可推知的钎剂开始熔化时刻，有足够的时间进行控制并调节能量供给，以可靠避免过热发生。

Claims (8)

1.一种方法，用于通过钎焊利用作填充材料的适于铝/铝钎焊的钎料和钎剂将相互搭接、其间有钎缝间隙的铝件连接在一起，钎焊过程中，首先，将相应于钎料所需数量的填充材料和钎剂置于尽可能靠近钎缝间隙的可见边缘位置处，然后，将铝件加热，直到填充材料熔化并流入钎缝间隙内，此后停止加热，

其特征在于：

在加热期间，通过一个传感器对钎缝间隙的可见边缘、置放的填充材料和钎剂的区域进行连续非接触检测；一旦由传感器触发的控制脉冲探测到填充材料或钎剂的熔化，即开始对加热施加影响。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：通过一作为传感器的激光器检测所说区域的轮廓；一旦激光器探测到轮廓的预定变化，则停止加热。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：通过一作为传感器的摄象机检测所说轮廓，并将所检测到的图像数字化；一旦由于填充材料或钎剂的熔化而出现数字化图像的显著变化，则对加热施加影响。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：通过对由于加热而在钎焊位置辐射并被摄象机所摄取到的光的颜色或频率的变化作出的响应而作出的分析结果来得到数字化图像的显著变化。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：分析结果是对由于加热存在于钎剂中的元素而在钎焊位置辐射并被摄象机摄取到的光的颜色或频率的变化作出的响应。

6.按权利要求1至5之一所述方法的用途，用于在相互搭接的铝管间制成钎焊接头，此时，填充材料呈钎料环形式置于管的一端上。

7.按权利要求1至6之一所述方法的用途，用于将致冷装置的汽化器连接到冷却剂循环装置上，以实现如权利要求6所述的目的。

8.用于实施如权利要求1所述方法的设备，它包括：夹持装置，用于待连接铝件的搭接保持；至少一个热源，对准搭接区域并可通过一个调节装置实现开或关的转换，

其特征在于：

-一个传感器，它以非接触方式工作，对准可见的钎缝间隙的边缘及置入了填充材料区域；

-一个电子控制装置，上述传感器及调节装置与其相连，其中，控制装置设计成，可存贮传感器第一脉冲序列的特性，可将传感器另一脉冲序列与已存贮的脉冲序列进行比较，并可在另一脉冲序列明显偏离第一脉冲序列时，向调节装置发出控制信号。

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