CN205133416U - 一种真空玻璃焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种真空玻璃焊接装置，包括：用于容纳待焊接真空玻璃的处理腔；用于在加工过程中支撑待焊接真空玻璃的工作台；用于加热待焊接真空玻璃的回流加热装置；用于在焊接过程中为待焊接真空玻璃提供压力的压力装置和用于控制处理腔内气压的抽气口。本实用新型通过使用液体回流加热技术为待焊接真空玻璃进行加热，由于液相回流焊几乎能润湿所有的被焊组件表面，因此液相回流焊是膜式凝结的传热过程。这种传热更加均匀，并且几乎不受被加热元器件的几何形状的影响，升温过程也更加均匀一致。焊接组件上的任何一点都不会超过液体的沸点温度，可以有效避免出现焊接组件过度加热的风险。还能够有效改善焊接中焊接区域温度不均匀引起的应力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种真空玻璃焊接装置，属于真空玻璃加工领域。
背景技术
使用金属封边的真空玻璃在焊接中需要先将两块玻璃基板压紧在一起，然后，加热熔化预先设置在玻璃基板边缘部位的焊料，最终实现玻璃周边的气密性焊接。现有技术中，通常采用在真空玻璃的处理腔外部设置加热元件的方式对其加热，如设置激光头等；这样的设备结构复杂，并且对加热元件与处理腔的结构有严格要求，使得生产成本较高，工艺相对复杂。另外，目前由于无铅玻璃已经广泛应用在各行各业，无铅玻璃焊接中的焊料通常选用无铅焊料，有铅焊料，例如：Sn63Pb37的熔点为183℃，如果要形成一个好的焊点，理想的焊接工艺窗口为195℃以上。而无铅锡膏的熔点要高于有铅焊料，因此为焊接工艺带来了很大的变化。以目前常用的无铅锡膏Sn96Ag0.5Cu3.5为例，熔点为217-221℃。理想的焊接工艺窗口为230℃-钢化玻璃的退火温度。工艺窗口的大幅减少。为保证焊接质量带来了很大的挑战，也对无铅焊接设备的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
发明内容
为了解决上述现有技术中真空玻璃焊接设备中所存在的结构复杂、能耗高，无钎焊料工艺窗口窄等问题，本实用新型提供了一种真空玻璃焊接装置，该装置利用液体回流加热的方式对处理腔内的待焊接真空玻璃进行加热，具有结构简单，工作性能稳定，加热均匀、能耗低等优点。
本实用新型所提供的技术方案为：
一种真空玻璃焊接装置，包括：
用于容纳待焊接真空玻璃的处理腔，所述处理腔为由底板、侧壁和盖板围成的气密封空间；
设置在所述处理腔中，用于在加工过程中支撑待焊接真空玻璃的工作台；
用于加热所述处理腔内待焊接真空玻璃的回流加热装置，包括：用于为液体介质气化提供热能的加热元件、用于将液体介质喷入到所述处理腔内的若干喷头和为所述喷头提供液体介质的供给机构，所述加热元件和所述喷头设置在所述处理腔内部；
用于在焊接过程中为所述待焊接真空玻璃提供压力的压力装置；
和用于控制所述处理腔内气压的抽气口。
进一步，所述液体介质为氟系惰性有机溶剂。
进一步，所述压力装置包括压板，所述压板设置所述处理腔内，其周边与所述处理腔的侧壁或盖板气密相接后，将所述处理腔分为第一腔体和第二腔体;两个处理腔各自带有用于抽真空的抽气口；
位于压板与底板之间的第一腔体用于放置待焊接真空玻璃；
位于压板与盖板之间的第二腔体则用于控制压板的工作状态：a)通过将第二腔体与第一腔体同步抽真空，使压板与第一腔体中的待焊接真空玻璃相分离或不对待焊接真空玻璃施加压力；b)在保持第一腔体抽真空的状态下，提高第二腔体的气压，使压板在两侧压差作用下靠压在待焊接真空玻璃上，并通过进一步提高第二腔体的气压，向待焊接真空玻璃施加压力。
进一步，所述第二腔体内设置有用于加热所述压板的第二加热元件。
进一步，所述压板通过刚性环形侧壁气密固定在侧壁或盖板上。
进一步，所述压板由耐热的弹性材料制成。
进一步，所述压板周边气密固定在所述侧壁或盖板上，在所述b)状态中，压板在所述两侧压差作用下通过自身变形而靠压在待焊接真空玻璃上。
进一步，所述压板周边通过膨胀节气密固定在侧壁或盖板上；所述膨胀节为由弹性薄壁材料弯制而成的弹性体，其断面形状为曲折形，或者为包含有弧形段的曲线形，或者为同时包含曲折结构和曲线段的复合形，膨胀节通过其断面形状的伸展或压缩进行变形，膨胀节一侧与所述压板侧边气密连接，另一侧气密固定在所述侧壁或盖板上；在所述b)状态中，压板在所述两侧压差作用下通过压迫其周边的膨胀节变形或者通过压迫其周边的膨胀节变形并同时叠加自身变形而靠压在待焊接真空玻璃上。
进一步，所述压板由耐热材料制成。
进一步，所述压力装置包括：压板和用于为所述压板提供压力的气缸或液压缸。
进一步，所述压力装置包括：压板和用于为所述压板提供压力的若干电动执行机构。
进一步，所述压力装置有多个并且呈阵列分布。
综上所述，本实用新型通过使用液体回流加热技术为待焊接真空玻璃进行加热，由于液相回流焊几乎能润湿所有的被焊组件表面，因此液相回流焊是膜式凝结的传热过程。这种传热更加均匀，并且几乎不受被加热元器件的几何形状的影响，升温过程也更加均匀一致。焊接组件上的任何一点都不会超过液体的沸点温度，可以有效避免出现焊接组件过度加热的风险。还能够有效改善焊接中焊接区域温度不均匀引起的应力。所以，本实用新型采用液体回流加热技术焊接真空玻璃能够良好的保持钢化真空玻璃的表面应力和钢化特性。另外，还有利于提高焊接质量，保证周边密封的可靠性。例如，①在压力小于2毫巴的真空中，能够得到优良的无气泡焊接。②在焊接过程中利用变化的真空度可以让大气泡逐步移到焊盘的外缘，防止焊点飞溅。可以解决无钎焊料的焊接中工艺窗口比较狭窄的难题。由于在焊接工艺中使用的惰性液体不会发生化学反应，也就不需要额外使用惰性氛围对焊接过程进行保护。所以，这种技术应用于钢化真空玻璃生产线的制作中，可以有效提高生产线中真空玻璃的生产质量。
附图说明
图1为本实用新型的实施例1中的真空玻璃焊接装置结构示意图;
图2为本实用新型的实施例2中的真空玻璃焊接装置结构示意图;
图3为本实用新型的实施例4中的真空玻璃焊接装置结构示意图;
图4为本实用新型的实施例5中的真空玻璃焊接装置结构示意图;
图5为图1-5中的真空玻璃焊接装置组合使用结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
如图1所示，一种真空玻璃焊接装置包括：处理腔2，回流加热装置，压力装置、气密封门7和抽气口6。
其中，处理腔2用于容纳待焊接真空玻璃板1，为由底板201、环形侧壁202和盖板203围成的气密封空间，其中，环形侧壁202下端与底板201气密相接，环形侧壁202的上端覆盖有盖板203，盖板203与环形侧壁202之间也为气密连接。
压力装置包括压板4，压板4由耐热弹性材料制成，例如：氟橡胶板、硅橡胶板等。
压板4可以直接气密的固定在处理腔2的侧壁202或盖板203上，也可以通过刚性连接件500气密固定在侧壁202或盖板203上。固定后，压板4将处理腔2分隔成第一腔体204和第二腔体205，其中，第一腔体204由盖板203、压板4、刚性连接件500、侧壁202和底板201围成，用于放置待焊接真空玻璃1。第二腔体205由压板4、刚性连接件500和盖板203围成，用于通过改变其内的气压控制压板4的工作状态。第一腔体204和第二腔体205分别带有相互独立的抽气口6，第一腔体204的抽气口6位于侧壁202的下部或底板201上；第二腔体205的抽气口6位于盖板203上。当然，当压板4直接与侧壁202气密连接时，第二腔体205中的抽气口6也可以设置在侧壁202上。为了保证上片玻璃板和下片玻璃板受热均匀，第二腔体205内还设置有用于加热压板4的第二加热元件10a。
工作台11用于在焊接过程中支撑待焊接真空玻璃1，工作台可以为固定或可升降的平台，还可以是设置在处理腔2内的一组耐高温的传输装置（如辊道）。
回流加热装置用于加热所述处理腔2内待焊接真空玻璃1，包括：加热元件10、喷头9和供给机构。优选的，加热元件10和喷头9均布在处理腔2的侧壁202和底板201附近。喷头9与设置在处理腔2外部的供给机构相连，供给机构将液体介质输送到喷头9处，通过喷头9喷射到处理腔2内。通常，采用的液体介质为氟系惰性有机溶剂，例如：氟油等。
气密封门7设置在侧壁202上，优选的，处理腔2包括两个气密封门7，两个气密封门7分别设置在相对的侧壁202的相应位置。更加优选的，与用于将带焊接玻璃板1在外部与处理腔2之间传递的输送机构相配，使带焊接玻璃板1能够无障碍的进出处理腔2。当然，处理腔2也可以只包括一个气密封门7。另外，气密封门7的设置位置也不局限于在侧壁202上，也可以设置在盖板203或底板201上。
下面以包括两层玻璃基板的真空玻璃的焊接过程为例说明本实用新型中的真空玻璃焊接装置的工作过程，首先，将上片玻璃基板和下片玻璃基板按构成真空玻璃时的对应关系进行组装，必要时，上片玻璃基板和下片玻璃基板之间设置有形成真空空间的中间支撑物。然后，如图1中所示，将组装后的待焊接真空玻璃1放入第一腔体204中。此时，压板4保持与上片玻璃基板保持分离状态或压板4对上片玻璃基板不施加任何压力的状态。对两个腔体同时抽真空，直至第一腔体204中达到所需的真空度；随后，在保持对第一腔体204抽真空（即：保持第一腔体204真空度）的状态下，停止对第二腔体205抽真空，并将逐渐提高其内的气压，此时，压板4在大气压迫下变形而靠压在上片玻璃基板的表面上，将上片玻璃基板与下片玻璃基板紧压在一起。位于处理腔2的底部和侧面的加热元件10，开始加热，当处理腔2内表面加热到预先设定的温度后，停止加热。随后，把设定数量的液体介质，例如：氟油，喷入第一腔体204中。液体介质接触到第一腔体204的内表面，沸腾并形成饱和蒸气，当饱和蒸汽遇到温度低的待焊接真空玻璃1时，冷凝并同时放出汽化潜热，使用于封边的钎焊料熔化，熔合在一起。于此同时，设置在第二腔体205内的第二加热元件10a也启动，对压板4进行加热，以保证待焊接真空玻璃1上、下两片玻璃板受热均匀。随后，使用真空装置对第一腔体204内抽真空，通过降低第一腔体204内蒸汽的量来逐步降低第一腔体204内的温度，使焊缝初步凝固。
焊接加热期间可用静态压力或动态压力将待焊接真空玻璃压紧，使封边的钎焊料在压紧状态下熔化，以及使其与玻璃基板上的金属过渡层进行键合，并形成牢固的密封结构。优选的，加热后期，当被加热的钎焊料完全熔化后，可以适当减小压板4对待焊接真空玻璃1施加的压力，以避免熔化的钎焊料由于压力过大而被挤出，影响焊接质量。更加优选的，于此同时，开始通过抽气口206继续对第一腔体204抽真空，使第一腔体204保持在一个低真空的环境中，这样，在钎焊料熔化中所产生的气泡在钎焊料熔化后，通过控制第一腔体204中的真空度，促使焊接过程中所气泡在钎焊料在熔化过程中由焊缝中排出，优化焊缝结构。例如：当使用无铅钎焊料作为钎焊料时，钎焊料熔化后，逐渐将第一腔体204中的压力降低到小于2毫巴，这样能够得到优良的无气泡焊接。同时，利用变化的真空度可以让钎焊料中的大气泡逐步移到钎焊料的外缘，防止钎焊料在熔化中的飞溅。随着第一腔体204内的真空度降低，蒸汽的量也随之减少，第一腔体204内的温度逐渐降低，焊缝逐渐凝固，完成焊接。焊接后的玻璃板进入到后续工序中。
焊接过程中，优选的加热温度应足以使钎焊料熔化，但最高不超出350℃的，更优选地，不超出300℃，以及再优选地，不超出240-250℃。在特定示例性实施例中，最高温度仅为钎焊料等温线以上。加热时间可以为几分钟至几小时。优选的加热时间应为1分钟至2小时，更优选地，5-60分钟，最优选的为10-30分钟。
另外，由于加热速度与腔内的蒸汽量成正比，可以通过控制喷入腔内的液体数量来控制加热速度，并根据待焊接真空玻璃1的受热特性在加热过程中或加热过程结束后，通过调节处理腔2内液体蒸汽浓度调节第一腔体204内的温度。例如，用真空泵从第一腔体204内抽出一部分蒸汽，也能够在回流焊之前降低加热速度。通过控制第一腔体204内的蒸汽浓度，针对不同的钎焊料可以形成不同类型的温度曲线（马鞍型和直线型）。也可以通过控制在再流焊之后的抽出蒸汽的速度，从而控制冷却的速度，一般是每秒2℃至3℃。抽出来的蒸汽可再次凝结、滤去助焊剂后，再次进行利用。
在本实用新型中，用于焊接玻璃板的钎焊料可为锡、银和铜合金或含锡、银和铜的合金；或铜箔两面覆含锡合金或含锡、银和铜的合金。优选地，焊料不含铅。例如，SAC305、SAC0307和/或类似合金可用于特定示例性实施例。SAC305是一种含96.5%锡、3%银和0.5%铜的不含铅合金，以及SAC0307是一种含99%锡、0.3%银和0.7%铜的不含铅合金。在特定示例性实施例中，相同或类似成分的焊料可以用线路预型体替换或加入线路预型体。钎焊料可通过烧结、涂敷、丝网印刷等常用方式预先设置在待焊接真空玻璃上。
通过使用回流焊方式对待焊接真空玻璃进行焊接，可有效控制焊接整体温度，以避免现有技术中通过激光等加热方式进行焊接时由于温度差在整块待焊接真空玻璃上产生的应力，还能有效的防止由于加热温度过高所造成的退钢化的问题产生。
实施例2
如图2所示，本实施例中的处理腔2的结构基本与实施例1相同，其不同之处在于，压板4通过设置在其边部或与其边缘气密连接的膨胀节501固定在侧壁202或盖板203上。在本实施例中，压板4可以为实施例1中的耐热弹性板，也可以为耐热刚性板。膨胀节501为由弹性薄壁材料弯制而成的弹性体，其断面形状为曲折形，或者为包含有弧形段的曲线形，或者为同时包含曲折结构和曲线段的复合形。膨胀节501通过其断面形状的伸展或压缩进行变形，膨胀节501一侧与压板4的侧边气密连接，另一侧气密固定侧壁202上；在所述b)状态中，压板4在两侧压差作用下通过压迫其周边的膨胀节501变形或者通过压迫其周边的膨胀节501变形并同时叠加自身变形而靠压在待焊接真空玻璃1上。此时，压板4由PP（聚丙烯）板、PC（聚碳酸酯）板制成。膨胀节501可以一个耐高温的具有弹性的非金属体，例如：耐高温橡胶、或聚酰亚胺等。如果压板4采用金属材料制成，则在其与玻璃基板接触的表面需要涂覆或粘接耐热的非金属材料，例如：如聚酰亚胺、耐高温橡胶、芳纶或其他类似耐高温的材料。
实施例3
本实施例中的处理腔2的结构与实施例1、2中的处理腔结构基本相同，其不同之处在于，压力装置为与处理腔2气密封连接的刚性可伸缩的密封体，例如：矩形或圆形波纹管结构等。也可以是一个耐热的具有弹性的非金属体例如：耐高温橡胶或聚酰亚胺等。这个弹性非金属体在气压作用下，将整个面压紧在玻璃基板上。另外，压力装置还可以采用金属波纹管结构的弹性伸缩体，其与玻璃基板接触的表面需要涂覆或粘接耐高温的非金属材料，例如：如聚酰亚胺、耐高温橡胶、芳纶等或其他类似耐高温的材料。
实施例4
如图3所示，本实施例中的处理腔2的结构与实施例1中的处理腔结构基本相同，其不同之处在于，压力装置包括：压板4和用于为压板提供压力的若干电动执行机构，例如：伺服电机。伺服电机14设置在盖板203上，压板4固定在丝杠上。本实施例通过控制伺服电机14对压板4施加在待焊接真空玻璃1上的压力进行调节。优选的，本实施例中的工作台11为带有缓冲装置的浮动工作台，缓冲装置可为设置在工作台11下方的弹性装置13，例如：弹簧等。浮动工作台可根据其自身受到的压力变化而在垂直于待焊接真空玻璃1所在平面的方向上下运动。即当压板4对待焊接真空玻璃1施加的压力过大，或者压力装置失控时，缓冲装置可被压缩，带动待焊接真空玻璃1向下运动，以避免压板4损坏待焊接真空玻璃1。
实施例5
如图4所示，本实施例中的处理腔2的结构与实施例4中的处理腔结构基本相同，其不同之处在于，压力装置包括：压板4和用于为压板提供压力的施压机构，施压机构由若干设置在盖板203上的气缸或液压缸12构成，其缸体部分固定在盖板203上，活塞的伸出端与压板4固定连接。本实施例通过控制气缸或液压缸活塞杆的运动对压板4施加在带焊接玻璃板1上的压力进行调节。
需要指出的是，实施例2和实施例3只是列举了两种具体形式的膨胀节，除此之外，还可以采用断面形状为曲折形的膨胀节，以及其他具有适当断面结构的膨胀节。另外，如图5所示，如果待焊接真空玻璃1的面积较大，可采用多个，并且呈阵列分布的实施例1-5中所公开的压力装置对其施加压力，用以改善待焊接真空玻璃1的受力情况。
以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (12)
1.一种真空玻璃焊接装置，包括：
用于容纳待焊接真空玻璃的处理腔，所述处理腔为由底板、侧壁和盖板围成的气密封空间；
设置在所述处理腔中，用于在加工过程中支撑待焊接真空玻璃的工作台；
用于加热所述处理腔内待焊接真空玻璃的回流加热装置，包括：用于为液体介质气化提供热能的加热元件、用于将液体介质喷入到所述处理腔内的若干喷头和为所述喷头提供液体介质的供给机构，所述加热元件和所述喷头设置在所述处理腔内部；
用于在焊接过程中为所述待焊接真空玻璃提供压力的压力装置；
和用于控制所述处理腔内气压的抽气口。
2.如权利要求1所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述液体介质为氟系惰性有机溶剂。
3.如权利要求1所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述压力装置包括压板，所述压板设置所述处理腔内，其周边与所述处理腔的侧壁或盖板气密相接后，将所述处理腔分为第一腔体和第二腔体;两个处理腔各自带有用于抽真空的抽气口；
位于压板与底板之间的第一腔体用于放置待焊接真空玻璃；
位于压板与盖板之间的第二腔体则用于控制压板的工作状态：a)通过将第二腔体与第一腔体同步抽真空，使压板与第一腔体中的待焊接真空玻璃相分离或不对待焊接真空玻璃施加压力；b)在保持第一腔体抽真空的状态下，提高第二腔体的气压，使压板在两侧压差作用下靠压在待焊接真空玻璃上，并通过进一步提高第二腔体的气压，向待焊接真空玻璃施加压力。
4.如权利要求3所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述第二腔体内设置有用于加热所述压板的第二加热元件。
5.如权利要求3所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述压板通过刚性环形侧壁气密固定在侧壁或盖板上。
6.如权利要求3所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述压板由耐热的弹性材料制成。
7.如权利要求3所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述压板周边气密固定在所述侧壁或盖板上，在所述b)状态中，压板在所述两侧压差作用下通过自身变形而靠压在待焊接真空玻璃上。
8.如权利要求3所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述压板周边通过膨胀节气密固定在侧壁或盖板上；所述膨胀节为由弹性薄壁材料弯制而成的弹性体，其断面形状为曲折形，或者为包含有弧形段的曲线形，或者为同时包含曲折结构和曲线段的复合形，膨胀节通过其断面形状的伸展或压缩进行变形，膨胀节一侧与所述压板侧边气密连接，另一侧气密固定在所述侧壁或盖板上；在所述b)状态中，压板在所述两侧压差作用下通过压迫其周边的膨胀节变形或者通过压迫其周边的膨胀节变形并同时叠加自身变形而靠压在待焊接真空玻璃上。
9.如权利要求8所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述压板由耐热材料制成。
10.如权利要求1所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述压力装置包括：压板和用于为所述压板提供压力的气缸或液压缸。
11.如权利要求1所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述压力装置包括：压板和用于为所述压板提供压力的若干电动执行机构。
12.如权利要求1所述的真空玻璃焊接装置，其特征在于，所述压力装置有多个并且呈阵列分布。
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|---|---|---|---|---|
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