CN111843088A - 高速真空钎焊炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于钎焊领域，具体涉及高速真空钎焊炉，壳体前侧操作平台上嵌设有真空加热炉，壳体内设有变压器、预抽泵、维持泵和分子泵，真空加热炉外侧设有水冷夹层，真空加热炉顶部为可开合顶盖，底部有温度传感器，两侧设有铜电极，两铜电极中间桥架有石墨加热板，两铜电极另一端连接变压器输出端，真空加热炉设有预抽真空口、维持真空口、充气口和放气口，水冷夹层上设有进水口和出水口，预抽泵连接预抽真空口，分子泵连接维持真空口，维持泵和分子泵串联深度抽真空，充气口外接保护气体罐，电控箱内设有PLC控制器和用于调整变压器输入端电压的SCR电力调整器，控制屏上设置有温控器、电子压力表、真空计、分子泵控制器和HMI人机界面。

Description

高速真空钎焊炉

技术领域

本发明属于钎焊领域，具体涉及高速真空钎焊炉。

背景技术

钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化。较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。钎焊形成的焊缝称为钎缝。钎焊所用的填充金属称为钎料。钎焊工件多以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化(工件未熔化)，并借助毛细作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷凝后即形成钎焊接头，为防止焊接头氧化，钎焊过程一般是在真空环境或保护气体中进行。钎焊可采用工件整体加热，一次焊多工件多焊缝，提高焊接生产率。但是，现有的钎焊炉的结构较复杂，且抽真空和加热升温速度较慢，一次钎焊作业时间甚至长达数小时，严重制约了钎焊的生产效率和推广应用。

发明内容

针对上述情况，本发明设计了高速真空钎焊炉，加快钎焊炉抽真空和加热升温速度，极大提升了钎焊效率。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

高速真空钎焊炉，包括壳体，壳体上部前侧为操作平台，后侧为电控箱，操作平台上嵌入设置有真空加热炉，炉体隐藏在操作平台下方，仅顶盖露在操作平台上面，节约空间，方便操作，整洁美观，电控箱的前面板上配合设置有控制屏，电控箱控制面板朝向操作平台，方便钎焊过程中真空加热炉的电压、电流及温度调控操作。

电控箱的前面板上配合设置有控制屏，壳体内部设置有给真空加热炉提供电源的变压器，以及用于给真空加热炉抽真空的预抽泵、维持泵和分子泵，真空加热炉外侧配合设置有水冷夹层，真空加热炉顶部为可开合的顶盖，底部设置有温度传感器。

真空加热炉左右两侧设置有两根铜电极，两铜电极伸入真空加热炉的一端分别连接有一个石墨夹板，两石墨夹板中间桥架有一块石墨加热板，两铜电极的另一端分别连接至变压器的输出端，真空加热炉后侧壁设置有预抽真空口、维持真空口、充气口和放气口，真空加热炉的水冷夹层上设置有进水口和出水口。

预抽泵连接预抽真空口对真空加热炉进行预抽真空，预抽泵管路上设置有预抽阀和电阻规二，分子泵连接维持真空口，维持泵和分子泵串联配合对真空加热炉进行深度抽真空，维持泵与分子泵之间的管路上设置有维持阀和电阻规一，分子泵与真空加热炉之间的管路上设置有主阀和电离规，充气口外接保护气体罐，用于给真空加热炉内充保护气体，其管路上设置有充气阀和压力表一，水冷夹层的进水口外接至冷却泵，其管路上配合有水流开关和压力表二。

电控箱内设置有该高速真空钎焊炉的PLC控制器和用于调整变压器输入端电压的SCR电力调整器，控制屏上设置有温控器、电子压力表、真空计、分子泵控制器和HMI人机界面。

进一步地，所述真空加热炉设置有上揭式顶盖，顶盖边缘设置有密封条。放取待钎焊物品时，可以很方便地揭开顶盖，钎焊作业时，扣上顶盖，密封条起到很好地密封作用，真空加热炉内抽真空时，由于内外压差的作用和顶盖良好的密封效果，顶盖会扣得更紧，密封更好。

进一步地，所述真空加热炉的顶盖上设置有透明视镜，视镜采用石英玻璃制作。石英玻璃制作的耐高温透明视镜方便观察真空加热炉内钎焊的情况。

进一步地，所述真空加热炉的顶盖中间设置有密闭水冷腔，密闭水冷腔上设置有进水口和出水口。

进一步地，所述铜电极中间同轴设置有中空水冷腔，中空水冷腔上设置有进水口和出水口。

真空加热炉和顶盖及铜电极各自设有水冷配置，真空高温钎焊保温设定时长后需要进行降温，温度降到既定值后，开始充保护气体防止钎焊缝氧化，全方位的水冷配置保证了真空加热炉内可以均匀快速地降温。

进一步地，所述铜电极通过铜排与变压器的输出端相连接。

进一步地，所述电控箱内设置有模拟量采集模块和485隔离集线器。

进一步地，所述预抽泵和维持泵均为机械泵。

进一步地，所述保护气体为惰性气体。

本发明还包括能够使其正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段，另外，本发明中未加限定的装置或组件，例如：分子泵、机械泵、水流开关、变压器、电阻规、电离规、交流调压器、温度传感器及各管路阀门、压力表等，均采用本领域的常规设置。

本发明的有益效果如下：

该高速真空钎焊炉，结构简洁，设计合理，采用新的抽真空和石墨板加热的方法，极大提高抽真空和加热升温速率，接头光滑平整，组织和机械性能变化小，变形小，工件尺寸精确，可焊同种金属，也可焊异种材料，对工件厚度差无严格限制，且可一次性进行多焊件、多接头同时焊接，极大提升钎焊生产效率，保证优良的钎焊效果，提高钎焊产品质量。

附图说明

图1为实施例中高速真空钎焊炉的结构示意图。

图2为实施例中真空加热炉的结构示意图。

图3为图2的左视结构示意图。

图4为图2的俯视结构示意图。

图5为图4中沿A-A线的剖视图。

图6为实施例中高速真空钎焊炉作业工艺流程图。

图7为实施例中高速真空钎焊炉的控制关系框图。

图8为实施例中电控箱的主电路图。

图9为实施例中PLC控制器的电气接线图。

图10为实施例中模拟量采集模块和485隔离集线器的电气接线图。

图11为实施例中温控器和SCR电力调整器的电气接线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清晰完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅为便于描述，而不是指示或限制所指的装置或元件必须以特定的方位构造和操作。

实施例

如图1-11所示，高速真空钎焊炉，包括壳体1，壳体上部前侧为操作平台2，后侧为电控箱3，操作平台上嵌入设置有真空加热炉4，电控箱的前面板上配合设置有钎焊过程控制屏5，用于调整和监控真空加热炉的电压、电流及温度，壳体内部设置有给真空加热炉提供电源的变压器6。

变压器输入端电源来自电控箱，电控箱内配合设置有SCR电力调整器，用于变压器输入端电压内调整，调整范围AC 0～380V，相应的输出端电压跟随调整，调整范围AC 0～20V，真空加热炉的低电压供电，变压器的输出电流调整范围0～50A，为真空加热炉提供低电压大电流的电源，这对于操作人员的人身安全具有重大意义。

壳体内部还设置有用于给真空加热炉抽真空的预抽泵7、维持泵8和分子泵9，真空加热炉外侧配合设置有水冷夹层10，真空加热炉顶部为可开合的顶盖11，底部设置有温度传感器12，真空加热炉左右两侧设置有两根铜电极13，两铜电极伸入真空加热炉的一端分别连接有一个石墨夹板14，两石墨夹板中间桥架有一块石墨加热板15，两铜电极的另一端分别连接至变压器的输出端。

真空加热炉后侧壁设置有预抽真空口16、维持真空口17、充气口18和放气口，真空加热炉的水冷夹层上设置有进水口19和出水口20。

预抽泵连接预抽真空口对真空加热炉进行预抽真空，预抽泵管路上设置有预抽阀和电阻规二，分子泵连接维持真空口，维持泵和分子泵串联配合对真空加热炉进行深度抽真空，维持泵与分子泵之间的管路上设置有维持阀和电阻规一，分子泵与真空加热炉之间的管路上设置有主阀和电离规，充气口外接保护气体罐，用于给真空加热炉内充保护气体，其管路上设置有充气阀和压力表一，水冷夹层的进水口外接至冷却泵，其管路上配合有水流开关和压力表二，保护气体采用氩气，放气口用于真空加热炉放气。

电控箱内设置有该高速真空钎焊炉的PLC控制器和用于调整变压器输入端电压的SCR电力调整器，控制屏上设置有温控器、电子压力表、真空计、分子泵控制器和HMI人机界面。

待钎焊物品升温至一定温度时，预抽泵先对真空加热炉进行抽真空，由于机械泵的性能限制，仅用机械泵只能抽至低真空状态，此时就需要用到分子泵结合另一组机械泵，持续将真空加热炉内抽至高真空状态。

所述真空加热炉设置有上揭式顶盖，顶盖边缘设置有密封条。放取待钎焊物品时，可以很方便地揭开顶盖，钎焊作业时，扣上顶盖，密封条起到很好地密封作用，真空加热炉内抽真空时，由于内外压差的作用和顶盖良好的密封效果，顶盖会扣得更紧，密封更好，不会漏气。

所述真空加热炉的顶盖上设置有透明视镜21，视镜采用石英玻璃制作。石英玻璃制作的耐高温透明视镜方便观察真空加热炉内钎焊的情况。

所述真空加热炉的顶盖中间设置有密闭水冷腔，密闭水冷腔上设置有进水口和出水口。

所述铜电极中间同轴设置有中空水冷腔，中空水冷腔上设置有进水口和出水口。

真空加热炉和顶盖及铜电极各自设有水冷配置，高温钎焊的过程中，采用的是真空焊接防氧化方式，保温设定时长后，就需要进行降温，温度降到既定值后开始充保护气体，代替真空持续保护防止钎焊缝的氧化，全方位的水冷配置，有利于真空加热炉内均匀快速地降温，确保钎焊的效率和效果。

所述铜电极通过铜排22与变压器的输出端相连接，铜排承载大电流，铜排通过铜电极环套设在铜电极上。

所述电控箱内设置有与PLC控制器相配套的模拟量采集模块和485隔离集线器。

所述预抽泵和维持泵均为机械泵。待钎焊物品升温至一定温度时，预抽泵先对真空加热炉进行抽真空，仅使用机械泵只能将真空加热炉抽成低真空状态，然后由分子泵结合另一组机械泵，持续将真空加热炉内抽至高真空状态。电阻规一、电阻规二分别用来检测预抽低真空和维持低真空的真空度，电离规则用来检测高真空状态。

该高速真空钎焊炉的设计摒弃了现有钎焊炉中常用的电加热器，而是利用石墨特有的电阻率电学性质和耐高温物理性质，采用低电压大电流给石墨加热板通电使其迅速发热，待钎焊物品(例如合金刀具)事先用钎焊料组合好钎焊基体和钎焊体搁置在石墨加热板上，可一次放置多个待钎焊物品，石墨加热板发热将热量直接传导给待钎焊物品，使其在真空防氧化环境下迅速达到所需钎焊高温从而完成钎焊。

高速真空钎焊炉启动后打开机械泵预抽真空，待预抽真空值达到设定值后打开分子泵进行抽高真空。真空加热炉内真空达到设定值后启动加热，温控流程按照预设的温度曲线进行温度控制。温度曲线控制完成后自动停止加热，等待炉内降温。炉内温度降到预设值后，系统自动充气到设定压力。打开顶盖，取料并装入新的刀具或材料。按启动键再次循环以上流程。

本发明的技术方案并不限于上述具体实施例的限制，在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.高速真空钎焊炉，其特征在于：包括壳体，壳体上部前侧为操作平台，后侧为电控箱，操作平台上嵌入设置有真空加热炉，电控箱的前面板上配合设置有控制屏，壳体内部设置有给真空加热炉提供电源的变压器，以及用于给真空加热炉抽真空的预抽泵、维持泵和分子泵，真空加热炉外侧配合设置有水冷夹层，真空加热炉顶部为可开合的顶盖，底部设置有温度传感器，真空加热炉左右两侧设置有两根铜电极，两铜电极伸入真空加热炉的一端分别连接有一个石墨夹板，两石墨夹板中间桥架有一块石墨加热板，两铜电极的另一端分别连接至变压器的输出端，真空加热炉后侧壁设置有预抽真空口、维持真空口、充气口和放气口，真空加热炉的水冷夹层上设置有进水口和出水口，预抽泵连接预抽真空口对真空加热炉进行预抽真空，预抽泵管路上设置有预抽阀和电阻规二，分子泵连接维持真空口，维持泵和分子泵串联配合对真空加热炉进行深度抽真空，维持泵与分子泵之间的管路上设置有维持阀和电阻规一，分子泵与真空加热炉之间的管路上设置有主阀和电离规，充气口外接保护气体罐，用于给真空加热炉内充保护气体，其管路上设置有充气阀和压力表一，水冷夹层的进水口外接至冷却泵，其管路上配合有水流开关和压力表二，电控箱内设置有该高速真空钎焊炉的PLC控制器和用于调整变压器输入端电压的SCR电力调整器，控制屏上设置有温控器、电子压力表、真空计、分子泵控制器和HMI人机界面。

2.根据权利要求1所述的高速真空钎焊炉，其特征在于：所述真空加热炉设置有上揭式顶盖，顶盖边缘设置有密封条。

3.根据权利要求1所述的高速真空钎焊炉，其特征在于：所述真空加热炉的顶盖上设置有透明视镜，视镜采用石英玻璃制作。

4.根据权利要求1所述的高速真空钎焊炉，其特征在于：所述真空加热炉的顶盖中间设置有密闭水冷腔，密闭水冷腔上设置有进水口和出水口。

5.根据权利要求1所述的高速真空钎焊炉，其特征在于：所述铜电极中间同轴设置有中空水冷腔，中空水冷腔上设置有进水口和出水口。

6.根据权利要求1所述的高速真空钎焊炉，其特征在于：所述铜电极通过铜排与变压器的输出端相连接。

7.根据权利要求1所述的高速真空钎焊炉，其特征在于：所述电控箱内设置有模拟量采集模块和485隔离集线器。

8.根据权利要求1所述的高速真空钎焊炉，其特征在于：所述预抽泵和维持泵均为机械泵。

9.根据权利要求1所述的高速真空钎焊炉，其特征在于：所述保护气体为惰性气体。

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