CN117300442A - 金属部件处理设备 - Google Patents

Abstract

为了解决金属部件待焊接面在清理后再次生成氧化膜层的问题，本发明提供了一种金属部件处理设备，包括可封闭式金属部件表面处理仓，在所述可封闭式金属部件表面处理仓内的底部设置有金属部件承载平台；在所述可封闭式金属部件表面处理仓内设置有保护气体仓室入口；在相对所述金属部件承载平台的承载面方向设置有除膜装置。本发明的技术方案可以广泛应用于金属部件焊接表面的处理领域，有利于提高焊接质量。

Description

金属部件处理设备

技术领域

本发明涉及金属材料热加工设备的技术领域，特别是焊接前金属表面处理设备的技术领域。

背景技术

在对金属部件进行焊接前，都需要对待焊接金属表面进行处理，以清除金属表面杂质，特别是金属氧化物层，从而显露出金属本体材料，以利于经过后续焊接后，焊接面的结合更为牢靠。

以铝合金扩散焊为例，通常的待焊接面处理过程是先用化学制剂对待焊接面进行化学清洗，然后再采用机械清理，例如用不锈钢丝刷对待焊接面进行物理清理，以清除待焊接面上对于焊接有不良影响的铝合金氧化物层。完成上述待焊接面处理后，再将铝合金金属部件置入扩散焊炉进行扩散焊工艺过程。在上述铝合金扩散焊工艺过程中，存在以下问题：

对待焊接面进行完机械清理后、开始扩散焊工艺过程前，待焊接面还会被置于空气中。机械清理后显露的铝合金在空气中很快会被再次氧化，在铝合金表面再次形成氧化膜层，使得后续扩散焊形成的焊接结合面的焊接质量降低。即使尽力缩短机械清理与扩散焊工艺之间的空档时间，仍然不能阻碍待焊接面上铝合金氧化膜层的形成，只是铝合金氧化膜层量的多少的差异。待焊接面上少量的铝合金氧化膜层的存在，也同样会对焊接质量有不利影响，特别是在对焊接质量要求高的领域，例如航空、航天领域，这种焊接质量的下降是不能被接受的。

发明内容

为了解决金属部件待焊接面在清理后再次生成氧化膜层的问题，本发明提供了一种金属部件处理设备。

本发明的技术方案如下：

金属部件处理设备，包括可封闭式金属部件表面处理仓，在所述可封闭式金属部件表面处理仓内的底部设置有金属部件承载平台；在所述可封闭式金属部件表面处理仓内设置有保护气体仓室入口；在相对所述金属部件承载平台的承载面方向设置有除膜装置。

可选地，所述金属部件处理设备包括移动机构，所述除膜装置设置在所述移动机构上。

可选地，所述除膜装置包括激光除膜装置。

可选地，所述金属部件处理设备包括吸尘装置，所述吸尘装置设置有吸气通道；在所述吸气通道上设置有邻近所述金属部件承载平台的第一吸气口。

可选地，在所述吸气通道上设置有第二吸气口；所述第二吸气口设置在所述可封闭式金属部件表面处理仓内。

可选地，所述吸尘装置设置有排气通道；在所述排气通道上设置有过滤器；所述排气通道与所述保护气体仓室入口连通。

可选地，在所述排气通道上设置有耗氧电极。

可选地，所述保护气体仓室入口设置在所述承载平台上；所述保护气体仓室入口包括设置在所述承载面上的保护气体出口。

可选地，所述保护气体出口的数量大于1；在所述承载面上均匀分布设置有所述保护气体出口。

可选地，设置有可封堵所述保护气体出口的保护气体出口封堵件。

可选地，所述保护气体仓室入口包括设置在所述承载平台的非承载面上的保护气体出口。

可选地，在所述承载平台的所述承载面上设置有真空吸附孔；所述真空吸附孔与真空泵连通。

可选地，在所述承载平台的所述承载面上设置有槽道；所述真空吸附孔设置在所述槽道的底部。

可选地，在所述可封闭式金属部件表面处理仓内设置有附加保护气体仓室入口。

可选地，在所述承载平台上设置有电磁装置。

可选地，在所述承载平台上设置有加热装置。

可选地，在所述承载平台上设置有冷却介质通道。

可选地，所述金属部件处理设备包括与所述金属部件表面处理仓连通的金属部件加工仓；所述承载平台设置在传送机构上。

可选地，在所述金属部件表面处理仓和所述金属部件加工仓之间设置有金属部件清洗仓；在所述金属部件清洗仓设置有清洗液喷淋装置和清洗液回收装置。

可选地，在所述可封闭式金属部件表面处理仓设置有仓室排气管道；在所述仓室排气管道上设置有动态调整阀装置；所述动态调整阀装置包括流体容器、所述仓室排气管道经过所述流体容器内部的柔性排气通道段；所述流体容器设置有流体进入口和流体排出口。

可选地，所述仓室排气管道还包括设置在所述流体容器内的热交换段。

可选地，所述热交换段呈螺旋形状。

本发明的技术效果如下：

本发明的金属部件处理设备，包括可以封闭的金属部件表面处理仓，待加工的金属部件被置于金属部件表面处理仓内的金属部件承载平台上，然后通过保护气体仓室入口向金属部件表面处理仓内注入保护气体(例如惰性气体)，使得保护气体充满金属部件表面处理仓。此时，利用在金属部件承载平台的承载面(承载待加工金属部件的表面)上方的除膜装置(例如激光除膜装置)对金属部件的待焊接面进行除膜操作。由于金属部件表面处理仓内没有空气并充满保护气体，因此，被除膜装置清除了表面氧化膜层的待焊接面，不会再次生成氧化膜层。同时，保护气体仓室入口的进气和保护气体仓室出口的出气形成了保护气体流体，因此保护气体流体能够将待焊接面被除膜装置清除下来的碎屑带离待焊接面，避免碎屑在待焊接面沉积，使得待焊接面能够清理得更为彻底，有利于提高后续的焊接质量。综上所述，本发明的技术方案实现了本发明的目的。

上述可选方式所具有的进一步效果，将在下文中结合具体实施方式加以说明。

附图说明

图1为本发明金属部件处理设备的实施例的结构示意图。

图2为图1中金属部件承载平台的俯视图。

图3为图2中金属部件承载平台的内部结构示意图。

图4为图1中金属部件承载平台的正视角度的局部剖视图。

图5为图1中金属部件承载平台的正视角度的剖视图。

图6为图5中的局部放大图。

图7为图1中吸尘装置的放大图。

图8为图1中仓室排气管道的进一步详细结构示意图。

图9为图8所示结构的另一个工作状态图。

图中标识说明如下：

101、抽真空装置；102、保护气体循环通道；103、过滤器；104、吸尘装置；10401、风扇；10402、阀；10403、连接架；10404、波纹软管；10405、第一吸气口；10406、第二吸气口；10407、阀；10408、耗氧电极；105、激光除膜装置；106、清洗液喷淋装置；107、金属部件加工仓；108、清洗液回收装置；109、附加保护气体仓室入口；110、保护气体存储容器；111、保护气体存储容器；112、真空泵；113、抽真空气体循环通道；114、金属部件承载平台；11401、保护气体出口；11402、真空吸附孔；11403、保护气体支路通道；11404、保护气体主通道；11405、抽真空通道；11406、电加热层；11407、冷却介质通道；115、可封闭式金属部件表面处理仓；116、移动机构；117、仓室排气管道；

301、保护气体进气软管；

601、保护气体出口封堵件；602、真空吸附孔封堵件；

801、流体排出口；802、流体容器；803、柔性排气通道段；804、热交换段；805、流体进入口。

具体实施方式

以下结合附图所示的实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

在进行详细说明之前，对图1中的方向进行统一说明。图1中的上下方向为重力方向，以下述及的“上”、“下”、“底”等措辞，均以重力方向为参照方向。

图1显示了本发明金属部件处理设备的实施例的主要结构。由图1可见，金属部件处理设备包括可封闭式金属部件表面处理仓115。可封闭式金属部件表面处理仓115具有仓室门(图中未示出)，仓室门可供待加工的金属部件的进入。关闭所述仓室门后，可封闭式金属部件表面处理仓115成为气密仓室，气密仓室内部与外部空气隔离。在可封闭式金属部件表面处理仓115内的底部设置有金属部件承载平台114。金属部件承载平台114用于承载待加工金属部件，金属部件承载平台114承载待加工金属部件的表面为承载面，在相对所述承载面的上方设置有激光除膜装置105。激光除膜装置105设置在移动机构116上。移动机构116上设置有导轨。激光除膜装置105可以沿所述导轨移动。在其他实施例中，也可以采用其他除膜装置替代激光除膜装置105，例如电子束除膜装置。

图2显示了承载平台114的所述承载面。如图2所示，在所述承载面上设置有垂直相交的若干槽道，在所述槽道的底部设置有真空吸附孔11402。真空吸附孔11402的数量大于1，且在沿所述槽道均匀分布设置。所述槽道将所述承载面分割成若干正方形的凸台，在每个所述凸台上设置有保护气体出口11401。结合图1和图3可见，设置在可封闭式金属部件表面处理仓115外部的保护气体存储容器111通过保护气体进气软管301与金属部件承载平台114内设置的保护气体主通道11404连通，保护气体主通道11404与金属部件承载平台114内设置的保护气体支路通道11403连通。设置在所述承载面上的保护气体出口11401和设置在金属部件承载平台114其他非承载面上的保护气体出口11401(参看图4中设置在金属部件承载平台114的侧面上设置的保护气体出口11401)分别与保护气体主通道11404和保护气体支路通道11403连通。

参考图1和图5可见，在金属部件承载平台114内设置有抽真空通道11405。抽真空通道11405与所述承载面上设置的真空吸附孔11402连通。抽真空通道11405与设置在可封闭式金属部件表面处理仓115外部的真空泵112连通。真空泵112的排气端口通过抽真空气体循环通道113与可封闭式金属部件表面处理仓115内部连通。

从图5中还可以看到，在金属部件承载平台114内还设置有电加热层11406和冷却介质通道11407。在其他实施例中，在金属部件承载平台内还可以设置电磁装置。

图6是图5中虚线圆圈部分的放大图。从图6可见，在保护气体出口11401上可以设置保护气体出口封堵件601，以封闭保护气体出口11401；在真空吸附孔11402上可以设置真空吸附孔封堵件602，以封闭真空吸附孔11402。在其他实施例中，还可以设置活动式闸板作为保护气体出口封堵件，例如沿图2中一行横向的保护气体出口11401设置一条长条状闸板，在该长条状闸板上对应每个保护气体出口11401间隔设置一个通孔，当通孔对准保护气体出口11401时，保护气体出口11401导通，当抽动该长条状闸板向左侧或右侧移动时，两个通孔之间的闸板部分封堵住保护气体出口11401。

从图1中可见，在可封闭式金属部件表面处理仓115内还设置有吸尘装置104，以及与可封闭式金属部件表面处理仓115内部空间连通的抽真空装置101。结合图7可见，吸尘装置104内设置有形成内部负压的风扇10401。包括波纹软管10404在内的吸气通道与风扇10401处连通。在波纹软管10404邻近金属部件承载平台114的端部设置第一吸气口10405。在所述吸气通道上还设置有第二吸气口10406。第二吸气口10406设置在可封闭式金属部件表面处理仓115内部的上部。对应第一吸气口10405设置有阀10402；对应第二吸气口10406设置有阀10407。第一吸气口10405所在的波纹软管10404的端部通过连接架10403与激光除膜装置105连接，使得第一吸气口10405能够随激光除膜装置105的移动而移动。吸尘装置104的排气通道上设置有过滤器103；吸尘装置104的排气通道进而与可封闭式金属部件表面处理仓115内部连通。吸尘装置104的排气通道上还设置有耗氧电极10408。吸尘装置104的排气通道还通过保护气体循环通道102与保护气体进气软管301连通。图7中吸尘装置104的吸气通道、排气通道内的箭头方向代表在吸尘装置104内气体流动的方向。

从图1中可见，金属部件承载平台114的下方设置有传送带，金属部件承载平台114设置在该传送带上。保护气体存储容器110通过附加保护气体仓室入口109与可封闭式金属部件表面处理仓115内部连通。

本实施例的金属部件处理设备还包括与可封闭式金属部件表面处理仓115连通的金属部件加工仓107。金属部件加工仓107内可以设置镀膜设备、扩散焊设备、钎焊设备、热压设备、贴合设备和/或金属或气氛生长设备等金属部件表面处理后的后续加工设备，对金属部件进行进一步处理。在可封闭式金属部件表面处理仓115与金属部件加工仓107之间设置有金属部件清洗仓。所述金属部件清洗仓与可封闭式金属部件表面处理仓115之间设置有活动式闸板；所述金属部件清洗仓与金属部件加工仓107之间设置有活动式闸板。在所述金属部件清洗仓内的上方设置有清洗液喷淋装置106，在所述金属部件清洗仓内的下方设置有包括清洗液回收槽在内的清洗液回收装置108。

从图1中可见，在可封闭式金属部件表面处理仓115的顶部还设置有仓室排气管道117。从图8可见，仓室排气管道117在图1的基础上继续延伸，并且仓室排气管道117的部分段被设置在流体容器802中。流体容器802为密闭的容器，设置有流体进入口805和流体排出口801。仓室排气管道117设置在流体容器802中的段包括两部分：柔性排气通道段803和热交换段804。其中柔性排气通道段803由柔性材质制成，例如橡胶、聚氨酯等。热交换段804可以用柔性材质制成，也可以用金属材质制成，在本实施例中，热交换段804呈螺旋(管)形状。仓室排气管道117内部与流体容器802内部之间互相隔离。

以下，通过对图1所示本发明金属部件处理设备的实施例的工作过程的说明，以进一步阐述本发明的技术方案。

打开可封闭式金属部件表面处理仓115的仓室门，将待加工金属部件被放置金属部件承载平台114的承载面上。如果待加工金属部件上残余有水分等物质，可以启动金属部件承载平台114内的电加热层11406，通过加热待加工金属部件表面的水分蒸发，使得待加工金属部件保持干燥。

保持仓室门关闭，使得可封闭式金属部件表面处理仓115内部空间与外部环境不会产生气体交互流动。启动抽真空装置101以使可封闭式金属部件表面处理仓115内部空间达到真空状态。

开启保护气体存储容器111与保护气体进气软管301之间的阀，使得保护气体通过保护气体进气软管301、保护气体主通道11404、保护气体支路通道11403以及保护气体出口11401进入到可封闭式金属部件表面处理仓115内部。在本实施例中，保护气体采用了氩气。在其他实施例中，也可以采用其他惰性气体，例如氦气等，也可以采用氮气。保护气体中不含有氧气，使得待加工金属部件不会在可封闭式金属部件表面处理仓115内发生氧化。

开启激光除膜装置105，利用激光扫描待加工金属部件的表面，去除表面的氧化膜(简称为激光除膜)。同时开启吸尘装置104，打开阀10402，使得第一吸气口10405能够吸收激光除膜装置破坏待加工金属部件表面的氧化膜而产生的碎屑，避免碎屑再次沉积到待加工金属部件表面。激光除膜装置105可以受控在移动机构116上移动，以全面扫描待加工金属部件的表面。由于第一吸气口10405所在部位通过连接架10403与激光除膜装置105连接，因此，第一吸气口10405能够追随激光除膜装置105的移动而移动，从而及时吸收激光除膜产生的杂质颗粒，有效避免杂质在待加工金属部件表面再次沉积。激光除膜时，待加工金属部件局部吸收了激光的热量，这种局部吸收热量的情况，使得待加工金属部件内部存在温度差异，当待加工金属部件为薄板等部件时，这种内部温差极易导致待加工金属部件产生变形，这对金属部件的最终加工结果极为不利。在本实施例中，保护气体通过保护气体主通道11404、保护气体支路通道11403时，形成的气流起到了带走热量的冷却作用，使得待加工金属部件局部的热量会被及时带走，避免了待加工金属部件产生变形。

可以开启阀10407，以开通第二吸气口10406。由于第二吸气口10406位于可封闭式金属部件表面处理仓115内部远离第一吸气口10405的位置，因此，第二吸气口10406能够吸收可封闭式金属部件表面处理仓115内部其他部位悬浮的杂质，以进一步净化可封闭式金属部件表面处理仓115内部的空间，降低在待加工金属部件表面杂质再次沉积的几率。吸尘装置104吸收的气体通过过滤器103过滤，经过净化的气体再次循环回可封闭式金属部件表面处理仓115内部，节约保护气体。吸尘装置104吸收的气体中可能还会含有氧，这对于待加工金属部件的激光除膜效果是不利的。为此，在吸尘装置104的排气通道上设置了耗氧电极10408。耗氧电极10408是利用钨、钼、铌、镍等金属制成的电极，当耗氧电极10408被通电升温后，耗氧电极10408的材质与气流中的氧发生氧化反应，生成氧化物，从而消耗了气体中的氧。耗氧电极10408可以进行定期更换，以保持耗氧效率。

经过过滤器103净化过滤的保护气体，通过保护气体循环通道102和保护气体进气软管301，以及保护气体出口11401再次进入到可封闭式金属部件表面处理仓115内。这种循环使得在保护气体主通道11404、保护气体支路通道11403内部，即金属部件承载平台114内部持续保有流动的气体，对金属部件承载平台114上的待加工金属部件能够进行持续的冷却。虽然激光除膜过程中产生的热量使得可封闭式金属部件表面处理仓115内部空间的温度有上升的趋势，但由于激光的能量效率较高，因此传导到可封闭式金属部件表面处理仓115内部的热量较少，同时可以通过对可封闭式金属部件表面处理仓115仓室壁进行散热，使得可封闭式金属部件表面处理仓115内部的温度能够进一步降低，因此，在金属部件承载平台114内部持续保有的流动的气体能够对待加工金属部件进行持续有效的冷却。在某些情况下，例如没有保护气体在金属部件承载平台114内部流动，可以通过在金属部件承载平台114内设置的冷却介质通道11407进行冷却，例如在冷却介质通道11407内引入外部的水进行水冷。

当待加工金属部件为薄板等轻薄的部件时，可封闭式金属部件表面处理仓115内部气流的扰动会使得待加工金属部件难以在金属部件承载平台114上保持定位。对于这种情况，可以启动真空泵112，使得在抽真空通道11405内形成负压，进而通过真空吸附孔11402吸附待加工金属部件，使得待加工金属部件能够稳固定位在金属部件承载平台114上。当然，在这种情况下，可以利用保护气体出口封堵件(如前所述的长条状闸板)封闭待加工金属部件所在位置的保护气体出口11401，避免保护气体出口11401喷出的气流抵消对待加工金属部件的吸附。保护气体还可以通过其他没有被封堵的保护气体出口11401流出，从而保持在金属部件承载平台114内的流动，与待加工金属部件进行热量置换。保护气体存储容器110在需要的时候也可以作为辅助的保护气体源启用，向可封闭式金属部件表面处理仓115内补充保护气体。

通过控制流体排出口801处的阀和流体进入口805处的阀，可以令流体容器802内的流体(例如水或空气)保有一定的压力。在流体容器802内的压力作用下，柔性排气通道段803被压缩，起到了关闭仓室排气管道117的作用。当可封闭式金属部件表面处理仓115内部的气压增加到大于流体容器802内的压力时，在柔性排气通道段803内部压力下，柔性排气通道段803膨胀，导通了仓室排气管道117。可见，仅通过控制流体容器802内的流体压力，就可以将可封闭式金属部件表面处理仓115内部的保护气体压力的上限设定，提高了设备的安全性，同时结构简单。

当保护气体通过螺旋状的热交换段804排出时，具有较长的流通时间，给保护气体与流体容器802内部流体进行充分热交换提供了有利条件。保护气体在热交换段804处进行热交换，一方面有利于热量回收，另一方面，被冷却的保护气体内的杂质在冷却过程中更容易沉积到热交换段804的内壁，从而净化了保护气体。因此，无论保护气体直接排放还是回收再利用，均可以降低对环境的污染程度。

当完成激光除膜后，通过金属部件承载平台114下方的传送带，将金属部件承载平台114传送到金属部件清洗仓，清洗液喷淋装置106向待加工金属部件刚刚被除膜的表面喷洒清洗液进行清洗，用过的清洗液通过清洗液回收装置108收集回收。

然后，将被清洗过的待加工金属部件移送到金属部件加工仓107内进行后续处理，例如镀钎焊层、扩散焊等工艺处理。若轻薄的待加工金属部件取下时容易变形，此时可以开通保护气体出口11401，利用保护气体的出气压力均匀施加在轻薄的待加工金属部件上，减少或避免金属部件的变形。

值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以采用等同技术进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均包含于本发明所涵盖的范围内。

Claims (22)

1.金属部件处理设备，其特征在于：包括可封闭式金属部件表面处理仓，在所述可封闭式金属部件表面处理仓内的底部设置有金属部件承载平台；在所述可封闭式金属部件表面处理仓内设置有保护气体仓室入口；在相对所述金属部件承载平台的承载面方向设置有除膜装置。

2.根据权利要求1所述金属部件处理设备，其特征在于：包括移动机构，所述除膜装置设置在所述移动机构上。

3.根据权利要求2所述金属部件处理设备，其特征在于：所述除膜装置包括激光除膜装置。

4.根据权利要求2所述金属部件处理设备，其特征在于：包括吸尘装置，所述吸尘装置设置有吸气通道；在所述吸气通道上设置有邻近所述金属部件承载平台的第一吸气口。

5.根据权利要求5所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述吸气通道上设置有第二吸气口；所述第二吸气口设置在所述可封闭式金属部件表面处理仓内。

6.根据权利要求4所述金属部件处理设备，其特征在于：所述吸尘装置设置有排气通道；在所述排气通道上设置有过滤器；所述排气通道与所述保护气体仓室入口连通。

7.根据权利要求7所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述排气通道上设置有耗氧电极。

8.根据权利要求1所述金属部件处理设备，其特征在于：所述保护气体仓室入口设置在所述承载平台上；所述保护气体仓室入口包括设置在所述承载面上的保护气体出口。

9.根据权利要求8所述金属部件处理设备，其特征在于：所述保护气体出口的数量大于1；在所述承载面上均匀分布设置有所述保护气体出口。

10.根据权利要求9所述金属部件处理设备，其特征在于：设置有可封堵所述保护气体出口的保护气体出口封堵件。

11.根据权利要求8所述金属部件处理设备，其特征在于：所述保护气体仓室入口包括设置在所述承载平台的非承载面上的保护气体出口。

12.根据权利要求1所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述承载平台的所述承载面上设置有真空吸附孔；所述真空吸附孔与真空泵连通。

13.根据权利要求12所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述承载平台的所述承载面上设置有槽道；所述真空吸附孔设置在所述槽道的底部。

14.根据权利要求1所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述可封闭式金属部件表面处理仓内设置有附加保护气体仓室入口。

15.根据权利要求1所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述承载平台上设置有电磁装置。

16.根据权利要求1所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述承载平台上设置有加热装置。

17.根据权利要求1所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述承载平台上设置有冷却介质通道。

18.根据权利要求1所述金属部件处理设备，其特征在于：包括与所述金属部件表面处理仓连通的金属部件加工仓；所述承载平台设置在传送机构上。

19.根据权利要求18所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述金属部件表面处理仓和所述金属部件加工仓之间设置有金属部件清洗仓；在所述金属部件清洗仓设置有清洗液喷淋装置和清洗液回收装置。

20.根据权利要求1所述金属部件处理设备，其特征在于：在所述可封闭式金属部件表面处理仓设置有仓室排气管道；在所述仓室排气管道上设置有动态调整阀装置；所述动态调整阀装置包括流体容器、所述仓室排气管道经过所述流体容器内部的柔性排气通道段；所述流体容器设置有流体进入口和流体排出口。

21.根据权利要求20所述金属部件处理设备，其特征在于：所述仓室排气管道还包括设置在所述流体容器内的热交换段。

22.根据权利要求21所述金属部件处理设备，其特征在于：所述热交换段呈螺旋形状。