JP2528754B2 - 連続炉によるろう接方法 - Google Patents
連続炉によるろう接方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/008—Soldering within a furnace
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Description
中で金属被処理品を連続して通過させて加熱し、該金属
処理品の所望の個所をろう接するための連続ろう付け炉
の制御方法に関するものである。
複数の母材金属を近接させ、この接合部に母材金属より
も融点の低い金属ろう材を置き、炉中を通過させて母材
金属を溶かさずに金属ろう材だけを溶かし、この溶融金
属ろう材が毛細管現象によって母材金属間の隙間を埋
め、それに続いて母材金属と金属ろう材を冷却する連続
炉によるろう接方法はよく知られているところである。
が、母材金属が固相でろう材金属が液相であるような高
温な時間が長くなることは、多くの場合好ましくない結
果を生じる。
き、ろう材が液相である時間が長過ぎると、鉄母材の鉄
結晶間隙にろう材が過度に侵入したり、一部では合金化
して、接合部の機械的強度の低下をもたらす。また、ア
ルミニウム合金母材は、アルミニウムとシリコンの合金
をろう材としてろう接される場合が多いが、溶融して液
相となったこのろう材は高温に保たれる時間がほんの少
し長いだけでも母材のアルミニウムを共融させて破壊し
てしまう。
を避けるためには、被処理品がその全体に渡って均一に
炉中で高温に保持される時間を極めて短いものにしなけ
らばならない。ところが、このように連続ろう付け炉を
制御することは誠に難しい。即ち、これは接合しようと
する被処理品を構成する複数の母材が必ずしも均一な熱
特性を持つとは限らないためである。
ルミニウム合金の厚い板状の母材と厚さ1mmのアルミ
ニウム合金の薄い板状の母材とを組合せて炉中で加熱す
れば、当然に薄い板状の母材が先に図1で符号1で示さ
れるように高温に達し、厚い板状の母材は遅れて図1で
符号2で示されるように昇温する。薄い母材に好ましい
接合部を得られるようにすれば、厚い母材上ではろう材
が溶けず、反対に厚い母材部分を良い接合状態にすれ
ば、薄い母材部分では過熱による欠陥が生じてしまう。
また、このように予熱時に昇温差(図1中で符号dで示
される)をもったままで目的のろう接温度にもたらす
と、被処理品が高温にさらされる時間(図1中で符号T
で示される)が長くならざるを得ない欠陥が生じる。
理品をその全体に渡って均一に高温にもたらし、しかも
金属被処理品の全体がこの高温にさらされる時間をでき
るだけ短時間にしようとするのが、本発明の解決しよう
とする課題である。
を解決するため、例えば図2で示されるヒートパタンの
如くに、被処理品が予熱・加熱されるように連続ろう付
け炉を制御するのである。
する各部分の赤外線エネルギーを炉壁に気密に設けられ
た赤外線カメラや放射温度計でとらえ、これを解析或は
分析し、もし各部分の昇温温度曲線1′と2′との間に
図2に符号dで示されるような大きな差がある時には、
昇温曲線2′の通りに遅れて昇温する部分に被処理品の
炉中での送り速度を遅くして、各部分の温度差を符号
d′の如くに可能な限り小さくした後に被処理品を目的
ろう接温度に加熱するのである。被処理品全体が均一に
昇温されて、被処理品が目的ろう接温度の高温にされる
時間は、図2で符号T′で示される如くに短くなる効果
が得られる。
してとらえた温度分布情報に大きな差がなく、各部分が
均一に昇温していれば、被処理品の送り時間を早くでき
ることは勿論である。
ための送り時間を遅くするために、炉中を循環する搬送
ベルトの速度を遅くすると、被処理品を目的ろう接温度
にするためのろう付け加熱帯に被処理品が滞留する時間
も長くなってしまう。これでは、本発明の折角の効果が
なくなってしまうので、炉中のろう付け加熱帯を連続す
る数個の区分に分別して温度制御することが好ましい。
即ち、搬送ベルトの速度が遅い時には、前記した数個の
区分のいくつかのみを加熱帯として働かせ、反対に搬送
ベルトの速度が早い時には、前記した数個の区分の全部
を加熱帯として働かせればよいのである。
室5を有する。加熱室は予熱帯6と加熱帯7とからな
る。8は炉中を循環するベルトで、このベルト8は駆動
装置9と従動装置10によって速度が変えられるように
駆動される。図3〜4、特に図4に図示される通り、1
1は加熱室4を構成する金属マッフル17の一部に該マ
ッフルの気密性と炉内温度を損なうことのないように断
熱的に設けられた耐熱性ガラスの窓で、この窓を介して
炉内をベルト8によって搬送される被処理品の赤外線エ
ネルギーをとらえる赤外線カメラ12が設けられる。赤
外線カメラ12の代りに放射温度計を用いてもよい。
品の各構成部分の熱画像を解析或は分析する装置であ
り、この装置13から送られる出力信号は温度制御盤1
4と速度制御盤15とに送られる。温度制御盤14は送
られる信号によって予備加熱バーナー16と加熱室4の
予熱帯6と加熱帯7のヒーター(図示せず)を制御し、
速度制御盤15はベルト駆動装置9のベルト送り速度を
制御して、被処理品の予熱と加熱による昇温のヒートパ
タンを図2に示される如くにする。
て、鉄鋼の銅ろう付けと、アルミニウム合金(3003
アルミニウム)をアルミニウムとシリンコンの合金ろう
でろう付けした。
の板で、下の板の厚さが5mmで、側板に1mmの厚さ
の板を用いた。上下の板は側板に接する部分でろう付け
されるものである。
融点は1083℃)を行なった。上記した鉄鋼の上・下
板と側板からなる被処理品を上記した連続炉の加熱室の
予熱帯と加熱帯中を通過せしめて予熱した後に、目的ろ
う接温度(1100℃)下に3分間保持し、続いて冷却
室5に送ってろう付けした。赤外線カメラ12でとらえ
て解析装置13で得た上の板と側板の予熱帯における
(目的ろう接温度にする前の)予熱標準温度は1050
℃であった。赤外線カメラと解析装置でこの時の下の板
の温度をとらえ、この温度と上記した上の板と側板の標
準温度との差がいかに本発明によって保証されるかを確
かめるために、駆動装置15によってベルトの搬送速度
を変え、また同時に温度制御盤14によって被処理品が
目的ろう接温度の1100℃下に3分間だけ保持される
ように制御した。その結果は表1の通りであった。
にもたらす前の1050℃での該被処理品の各部分の温
度差(図2における符号d′)が20℃以下の時には、
良好なろう接が得られることが分った。
ギーによる温度分布をとらえ、構成部分の標準温度での
温度差が20℃以下になるように信号を速度制御盤15
に送って、ベルトの搬送速度を制御すれば、良好なろう
接が行なえるものである。この時、同様に信号を温度制
御盤14に送り、ヒーター加熱を制御して被処理品が目
的ろう接温度下に所定の短時間あるようにする。
・下板と側板からなる被処理品のろう接を行なった。表
2にみる通り、上板と側板の標準温度(520℃)で赤
外線カメラの熱画像がとらえた下板の温度との差が8℃
以下のとき、良好なろう接が可能であった。ベルトの搬
送速度は、良好なろう接が得られる限り早い速度を選ぶ
ことが経済的であることは勿論のことである。
的ろう接温度に達する前の標準温度での被処理品の各構
成部分の温度分布を被処理品の赤外線エネルギーによっ
てとらえ、この情報によって被処理品の炉中での搬送速
度を変えるので、被処理品の各構成部分の温度差を少な
くすることができ、従って被処理品を目的ろう接温度下
に保持する時間を最短にすることができるので、良好な
ろう接が行なえる効果がある。
すグラフである。
ートパタンを示すグラフである。
明的な平面図である。
である。
ない時間 T′−本発明による目的ろう接温度下に被処理品が保持
される時間 1,1′−昇温が早い部分の昇温曲線 2′2′−昇温が遅い部分の昇温曲線 3−連続炉 4−加熱室 5−冷却室 8−搬送ベルト 9−ベルト駆動装置 11−耐熱性ガラス窓 12−赤外線画像カメラ 13−分析装置 14−温度制御盤 15−速度制御盤 17−金属マッフル
Claims (5)
- 【請求項1】 トンネル状に長い炉室内にろう材を付し
た金属被処理品を連続して通過させ、ろう材とフラック
スが液相となる温度に近くかつこの温度よりも低い擬液
相温度の直下温度域に予熱し、その後に該被処理品をろ
う材が液相温度となるろう接温度に加熱するろう接方法
であって、上記被処理品の予熱時に被処理品の少なくと
もろう接される各部分をほぼ均一に上記した温度域にす
るために、被処理品の温度を該被処理品の赤外線エネル
ギーにより検知し、この検知したところによって被処理
品ができるだけ均一に上記した温度域となるように該被
処理品の予熱時の炉内の通過速度を制御し、かつこのよ
うに制御された被処理品の通過速度に従って該被処理品
が上記したろう接温度下にさらされる加熱時間をも制御
するようにしたことを特徴とする連続炉によるろう接方
法。 - 【請求項2】 前記被処理品がろう接温度下にさらされ
る加熱時間は、被処理品をろう材が液相温度となるろう
接温度に加熱する加熱領域の長さを調節することによっ
て制御されることを特徴とする請求項1記載の連続炉に
よるろう接方法。 - 【請求項3】 前記被処理品の赤外線エネルギーは、ト
ンネル状に長い炉室を構成する金属マッフルの一部に気
密かつ断熱的に設けられた耐熱性ガラスの窓を介して検
知することを特徴とする請求項1又は2記載の連続炉に
よるろう接方法。 - 【請求項4】 前記加熱領域の長さの調節は、加熱領域
をなす連続するように区分された複数の加熱帯の一部又
は全部を選択的に温度制御することによりなされること
を特徴とする請求項2記載の連続炉によるろう接方法。 - 【請求項5】 前記被処理品の赤外線エネルギーの検知
は、耐熱性ガラスを介して赤外線カメラ又は赤外線放射
温度計によって行なうことを特徴とする請求項3記載の
連続炉によるろう接方法。
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