專利名稱：環(huán)－面異種金屬高頻加熱壓力釬焊方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用感應(yīng)加熱方式釬焊金屬部件的方法及設(shè)備，尤其涉及環(huán)-面三層異種金屬用高頻電源感應(yīng)加熱作程序控制壓力釬焊的方法及專用設(shè)備。
釬焊是利用各種外加熱量使置于焊件間的釬料釬劑熔化，在焊件不熔化的條件下使之連接為一體?，F(xiàn)在用于金屬部件釬焊的方法和設(shè)備非常多，但對于焊件為兩層以上、幾何形狀又不規(guī)則的一類接頭，采用現(xiàn)有技術(shù)任何一種方法和設(shè)備都得不到比較理想的效果，而且還未有人研究和找到合理的解決方法和相應(yīng)的設(shè)備，例如在不銹鋼炊具外底面上同時復(fù)合均熱鋁板和環(huán)狀電阻絲發(fā)熱管的新一代電熱不銹鋼炊具釬焊工藝。在本發(fā)明方法及設(shè)備所屬技術(shù)領(lǐng)域，對于不銹鋼電熱鍋或熱水器釬焊鋁板或銅板的工藝，中國專利CN 2246557Y(ZL 95 2 34704.0)公開了一種名為“電加熱鍋復(fù)合底用釬焊機”的技術(shù)方案，解決了將已焊好有管狀電阻加熱元件的鋁板施加壓力釬焊到不銹鋼鍋體底部的工藝及設(shè)備問題。該方案也可以加裝微計算機作程序控制，并具有設(shè)備成本低廉等優(yōu)點。但它釬焊的接頭仍是簡單的單層平面異種金屬接頭，完全未涉及三層異形截面釬焊的高難度技術(shù)。該專利技術(shù)的下模結(jié)構(gòu)為裝有巖棉和保溫材料的底盤，用電阻絲發(fā)熱，盡管是伸入被焊鍋體里面加熱，但加熱功率受鍋的內(nèi)直徑限制，效率低，能耗大，加熱時間長達10至15分鐘，不適合工業(yè)化大生產(chǎn)的要求，而且裝卸工件間歇期間大量熱能輻射損失，“熱污染”嚴重。在國外，美國專利更早在1980年就公開了一項法國發(fā)明人于1976年和1978年提出的名為“用于對有曲面的平底實施釬焊覆板的釬焊壓機”、專利號為US 4,224,494、用感應(yīng)加熱方式釬焊金屬部件的技術(shù)方案。該方案釬焊的對象仍是單層平面異種金屬接頭，采用的是比較合理的感應(yīng)加熱方法。但是受當時科學(xué)技術(shù)條件的限制，只能使用電子管高頻或中頻電源，轉(zhuǎn)換效率低，能源消耗大。方案中上模為平面形，自上而下施加壓力，而且是外部加熱方式，只適合平面工件間的加熱釬焊，完全不能用于環(huán)-面或異形截面間的釬焊。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種全新的觀點和技術(shù)方案，去解決適合復(fù)雜幾何形狀的三層異種金屬間的釬焊工藝，例如環(huán)-面異神金屬釬焊，用晶體管高頻電源感應(yīng)加熱作程序控制壓力釬焊的方法及專用設(shè)備。它的特點是采用內(nèi)熱式的高頻感應(yīng)加熱先造成熱量由平面層流向環(huán)面層的合理流向。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，通過調(diào)整上模頭與待焊組件各部位的間隙值來控制施加壓力的先后、作用時間及壓強變化，從而控制異形截面各部位的熱流方向、熱量大小和加熱快慢，從而使兩層不同部位的釬料釬劑同時被加熱至熔化，獲得優(yōu)質(zhì)釬縫。又因為是高頻感應(yīng)局部加熱，熱量損失很少，熱效率高，焊接速度大大加快，每一待焊組件完成釬焊時間只20至30秒鐘，是一種高效能的工業(yè)化生產(chǎn)方法和設(shè)備。
本發(fā)明的目的可以通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)實施一種環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊方法，是在不銹鋼容器內(nèi)底面處加熱，在該容器外底面上釬焊鋁板或銅板并同時在該鋁或銅板上施加壓力、釬焊環(huán)形或其他異形電阻絲發(fā)熱管，其工藝步驟包括A.在所述容器待焊的外底面上涂覆膏狀釬劑；B.在所述鋁板的兩面同時涂覆濕態(tài)的膏狀釬劑，而在它要與所述不銹鋼外底面覆合的面上另再均勻灑布粉末狀釬料；該工藝步驟尤其還包括C.在電阻絲發(fā)熱管待焊的一側(cè)表面涂布同樣品種的膏狀釬劑和粉末狀釬料；D.將所述不銹鋼容器倒扣過來，外底面朝上，同時以所述鋁板已灑布粉末狀釬料的一面覆于其上，再將所述發(fā)熱管已涂膏狀釬劑和粉末狀釬料的一側(cè)置于該鋁板的另一面上；E.將上一步驟D裝配好的待焊組件整體套在位于內(nèi)襯臺上面的感應(yīng)加熱頭上，所述不銹鋼容器的內(nèi)底面直接接觸該加熱頭頂面的感應(yīng)板；F.以固定在壓桿下端的上模頭往下突出高度不同的各部位準確壓于待焊組件的發(fā)熱管和鋁板上；G.接通高頻感應(yīng)線圈及屏蔽環(huán)用于冷卻線圈的循環(huán)水系統(tǒng)；H.接通液壓系統(tǒng)電源，液壓缸按預(yù)先調(diào)整好的壓力，經(jīng)所述壓桿向所述上模頭及裝配好的待焊組件施加壓力，令其內(nèi)各部件緊密接觸；I.借助高頻變壓器接通連接感應(yīng)加熱頭的高頻電源，并通過控制系統(tǒng)控制該加熱頭的溫度；感應(yīng)板迅速升溫，待焊組件內(nèi)各處釬料瞬間熔化；J.依照設(shè)定時間自動切斷高頻電源，停止所述上模頭的加壓、位移，完成所述待焊組件的釬焊。
本發(fā)明的目的還可以通過采用以下技術(shù)方案來進一步實現(xiàn)設(shè)計制造一種環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊設(shè)備，包括殼體和固定在其上、可向下移動的壓桿，以及感應(yīng)加熱頭，還包括固定在所述殼體內(nèi)的內(nèi)襯臺和高頻變壓器，以及置于所述加熱頭內(nèi)部的冷卻水系統(tǒng)。該加熱頭固定在非磁性材料制成的開口圓柱形內(nèi)襯臺上面，其內(nèi)嵌有至少一層感應(yīng)線圈，外圓面圍有屏蔽環(huán)，所述冷卻水系統(tǒng)位于所述感應(yīng)線圈銅管內(nèi)和屏蔽環(huán)的內(nèi)圓面上。所述壓桿的下端面固定有上模頭，其底面有與焊件回轉(zhuǎn)形狀相同的凹槽。
附圖的圖面說明如下

圖1是使用本發(fā)明釬焊方法時待焊組件各元素，包括焊件83、82和基件81依序排列、準備施焊的分解示意圖；圖2是使用所述方法時待焊組件在本發(fā)明釬焊設(shè)備上，在感應(yīng)加熱頭2和上模頭61之間施焊的立體示意圖；圖3是上模頭61從底面看的主視圖和側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明釬焊設(shè)備取下控制屏面板后的正面視圖；圖5是所述設(shè)備的左視圖；圖6是所述設(shè)備中內(nèi)襯臺3和感應(yīng)加熱頭2的主視剖視圖；圖7是感應(yīng)加熱頭2內(nèi)的屏蔽環(huán)21和冷卻水系統(tǒng)5的俯視圖。
以下結(jié)合附圖所示各最佳實施例作進一步詳述本發(fā)明的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊方法，如圖1、圖2所示，是在不銹鋼容器81內(nèi)底面812處加熱，在所述容器81外底面811上釬焊鋁板或銅板82并同時在該鋁或銅板82上施加壓力釬焊環(huán)形或其他異形電阻絲發(fā)熱管83，其工藝步驟包括A.在容器81待焊的外底面811上涂覆膏狀釬劑74；B.在鋁板82的兩面同時涂覆濕態(tài)的膏狀釬劑74，而在它要與不銹鋼外底面811覆合的面821上另再均勻灑布粉末狀釬料72。所述工藝步驟尤其還包括C.在電阻絲發(fā)熱管83待焊的一側(cè)831表面涂布同樣品種的膏狀釬劑74和粉末狀焊料；D.將不銹鋼容器81倒扣過來，外底面811朝上，同時以鋁板82已灑布粉末狀釬料72的面821覆于其上，再將發(fā)熱管83已涂膏狀釬劑74和粉末狀釬料72的一側(cè)置于所述鋁板82的面822上；
E.將上一步驟D裝配好的待焊組件83、82、81整體套在位于內(nèi)襯臺3上面的感應(yīng)加熱頭2上，容器81的內(nèi)底面812直接接觸加熱頭2頂面的感應(yīng)板24；F.以固定在壓桿6下端的上模頭61往下突出高度不同的各部位準確壓于待焊組件的發(fā)熱管83和鋁板82上；G.接通高頻感應(yīng)線圈22及屏蔽環(huán)21用于冷卻線圈的循環(huán)水系統(tǒng)5；H.接通液壓系統(tǒng)電源，液壓缸按預(yù)先調(diào)整好的壓力，經(jīng)壓桿6向上模頭61及裝配好的待焊組件83、82、81施加壓力，令其內(nèi)各部件緊密接觸；I.借助高頻變壓器4接通連接感應(yīng)加熱頭2的高頻電源，并通過控制系統(tǒng)5控制加熱頭2的通電時間；感應(yīng)板24迅速升溫，待焊組件83、82、81內(nèi)各處釬料瞬間熔化；J.依照設(shè)定時間自動切斷高頻電源，停止上模頭61的加壓、位移，完成組件83、82、81的釬焊。
實際上，在所述工藝步驟D中，亦可按照所述發(fā)熱管83的彎折形狀和尺寸裁剪絲狀釬料71，并將其放于鋁板82的面822上，緊挨發(fā)熱管83置于其環(huán)形內(nèi)側(cè)，代替灑布粉末狀釬料。
在使用本發(fā)明方法的焊接過程中，熱量快速從感應(yīng)板24向不銹鋼容器底面812、811傳遞，是依靠對感應(yīng)線圈22的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括線圈銅管截面形狀、尺寸、匝數(shù)，匝間距離，匝間高度差，線圈層數(shù)及位置，來達到在整個鋁板82和不銹鋼外底面811的待焊平面上有比較均勻的溫度。而焊接過程中，控制熱量從感應(yīng)板24首先向發(fā)熱管83同鋁板82接觸處傳遞，然后依次向鋁板82同不銹鋼外底面811邊緣接觸處和中部接觸處傳遞，則是依靠設(shè)計上模頭61與待焊組件83、82、81上部各處的間隙值有差異來做到的。所述上模頭61的底面形狀系根據(jù)待焊組件83、82、81形狀、各焊接點的加熱順序以及感應(yīng)線圈22產(chǎn)生的磁場強弱分布專門設(shè)計的，它使得鋁板82與不銹鋼外底面811之間，以及與發(fā)熱管83之間的釬料72、71幾乎同時熔化。本發(fā)明方法所用高頻電源的頻率通常在100千赫以上。
本發(fā)明的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊設(shè)備，如圖3至圖6所示，包括殼體1和固定在其上、可向下移動的壓桿6，以及感應(yīng)加熱頭2，還包括固定在殼體1內(nèi)的內(nèi)襯臺3和高頻變壓器4，以及置于加熱頭2內(nèi)部的冷卻水系統(tǒng)5，尤其是，所述加熱頭2固定在非磁性材料制成的開口圓柱形內(nèi)襯臺3上面，其內(nèi)嵌有至少一層感應(yīng)線圈22，外圓面圍有屏蔽環(huán)21，冷卻水系統(tǒng)5位于感應(yīng)線圈22銅管內(nèi)和屏蔽環(huán)21的內(nèi)圓面上；所述壓桿6的下端面固定有上模頭61，其底面有與焊件回轉(zhuǎn)形狀相同的凹槽611。并且所述加熱頭2內(nèi)的高頻線圈22的上面還固定有隔熱板28及其上面的感應(yīng)板24，在高頻線圈22的下面固定有線圈定位板25，它將加熱頭2與內(nèi)襯臺3連接在一起。高頻感應(yīng)線圈22的外圈套有屏蔽環(huán)21是為了防止磁場泄漏而使非焊接部位加熱。冷卻水系統(tǒng)5則是用于保護屏蔽環(huán)21和感應(yīng)加熱頭2不被長時間加熱燒壞。
由圖6可見，所述加熱頭2內(nèi)的高頻線圈22的下面也可以增加一層形狀與焊件回轉(zhuǎn)形狀相同的附加線圈26，其目的在于，通過計算磁場作用點，對需要特殊加熱的焊件焊點集中加熱，提高焊接質(zhì)量。圖4、圖5顯示，變壓器4的位置在殼體1前部靠近加熱頭2的地方，這樣可以減少功率損耗，節(jié)省能源。
由圖3可知，所述上模頭61上的凹槽611的深度略小于焊件的高度。所述凹槽611所圍平面612相比其外圍平面613，要略微凹入一些。由于上模頭61形狀的特殊設(shè)計，其底面凹槽611先壓在焊件上，焊件與基件的接觸面積增大，熱量快速傳遞至焊件上，焊件與基件接觸面處的溫度較其他部位高，之后上模頭61底面的平面613與復(fù)合底平面822接觸，最后略微凹入的平面612與該復(fù)合底平面822中央部位接觸，熱量加速傳遞至該兩處接觸面上。眾所周知，熱量的傳遞速度是受接觸面積影響的，磁場的強弱使溫度自中心向外圍遞減，上模頭61控制焊件與基件各部位的接觸順序、傳熱效果不同，以達到所有夾層內(nèi)的釬料、釬劑同時熔化，同時完成釬焊過程，達到理想焊接效果，有效地防止局部焊接熔化而其它部位的焊絲還未熔化的現(xiàn)象。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明方法及設(shè)備可執(zhí)行三層異形截面異種金屬的釬焊工藝，焊接速度快，能源消耗少，很少“熱污染”，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊方法，是在不銹鋼容器(81)內(nèi)底面(812)處加熱，在所述容器(81)外底面(811)上釬焊鋁板或銅板(82)并同時在該鋁或銅板(82)上施加壓力釬焊環(huán)形或其他異形電阻絲發(fā)熱管(83)，其工藝步驟包括A.在容器(81)待焊的外底面(811)上涂覆膏狀釬劑(74)；B.在鋁板(82)的兩面同時涂覆濕態(tài)的膏狀釬劑(74)，而在它要與不銹鋼外底面(811)覆合的面(821)上另再均勻灑布粉末狀釬料(72)；其特征在于所述工藝步驟還包括C.在電阻絲發(fā)熱管(83)待焊的一側(cè)(831)表面涂布同樣品種的膏狀釬劑(74)和粉末狀釬料(72)；D.將不銹鋼容器(81)倒扣過來，外底面(811)朝上，同時以鋁板(82)已灑布粉末狀釬料(72)的面(821)覆于其上，再將發(fā)熱管(83)已涂膏狀釬劑(74)和粉末狀釬料(72)的一側(cè)置于所述鋁板(82)的面(822)上；E.將上一步驟D裝配好的待焊組件(83、82、81)整體套在位于內(nèi)襯臺(3)上面的感應(yīng)加熱頭(2)上，容器(81)的內(nèi)底面(812)直接接觸加熱頭(2)頂面的感應(yīng)板(24)；F.以固定在壓桿(6)下端的上模頭(61)往下突出高度不同的各部位準確壓于待焊組件的發(fā)熱管(83)和鋁板(82)上；G.接通感應(yīng)線圈(22)及屏蔽環(huán)(21)用于冷卻線圈的循環(huán)水系統(tǒng)(5)；H.接通液壓系統(tǒng)電源，液壓缸按預(yù)先調(diào)整好的壓力，經(jīng)壓桿(6)向上模頭(61)及裝配好的待焊組件(83、82、81)施加壓力，令其內(nèi)各部件緊密接觸；I.借助高頻變壓器(4)接通連接感應(yīng)加熱頭(2)的高頻電源，并通過控制系統(tǒng)控制加熱頭(2)的通電時間；感應(yīng)板(24)迅速升溫，待焊組件(83、82、81)內(nèi)各處釬料瞬間熔化；J.依照設(shè)定時間自動切斷高頻電源，停止上模頭(61)的加壓、位移，完成組件(83、82、81)的釬焊。
2.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊方法，其特征在于在所述工藝步驟D中，亦可按照所述發(fā)熱管(83)的彎折形狀和尺寸裁剪絲狀釬料(71)，并將其放于鋁板(82)的面(822)上，緊挨發(fā)熱管(83)置于其環(huán)形內(nèi)側(cè)，代替灑布粉末狀釬料。
3.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊方法，其特征在于焊接過程中，熱量快速從感應(yīng)板(24)向不銹鋼容器底面(812、811)傳遞，是依靠對感應(yīng)線圈(22)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括線圈銅管截面形狀、尺寸、匝數(shù)，匝間距離，匝間高度差，線圈層數(shù)及位置，來達到在整個鋁板(82)和不銹鋼外底面(811)的待焊平面上有比較均勻的溫度。
4.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊方法，其特征在于焊接過程中，控制熱量從感應(yīng)板(24)首先向發(fā)熱管(83)同鋁板(82)接觸處傳遞，然后依次向鋁板(82)同不銹鋼外底面(811)邊緣接觸處和中部接觸處傳遞，是依靠設(shè)計上模頭(61)與待焊組件(83、82、81)上部各處的間隙值有差異來做到的；所述上模頭(61)的底面形狀系根據(jù)待焊組件(83、82、81)形狀、各焊接點的加熱順序以及感應(yīng)線圈(22)產(chǎn)生的磁場強弱分布專門設(shè)計的，它使得鋁板(82)與不銹鋼外底面(811)之間，以及與發(fā)熱管(83)之間的釬料(72)、(71)幾乎同時熔化。
5.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊方法，其特征在于所述高頻電源的頻率在100千赫以上。
6.一種環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊設(shè)備，包括殼體(1)和固定在其上、可向下移動的壓桿(6)，以及感應(yīng)加熱頭(2)，還包括固定在殼體(1)內(nèi)的內(nèi)襯臺(3)和高頻變壓器(4)，以及置于加熱頭(2)內(nèi)部的冷卻水系統(tǒng)(5)，其特征在于所述加熱頭(2)固定在非磁性材料制成的開口圓柱形內(nèi)襯臺(3)上面，其內(nèi)嵌有至少一層感應(yīng)線圈(22)，外圓面圍有異蔽環(huán)(21)，冷卻水系統(tǒng)(5)位于感應(yīng)線圈(22)銅管內(nèi)和屏蔽環(huán)(21)的內(nèi)圓面上；所述壓桿(6)的下端面固定有上模頭(61)，其底面有與焊件回轉(zhuǎn)形狀相同的凹槽(611)。
7.按照權(quán)利要求6所述的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊設(shè)備，其特征在于所述加熱頭(2)內(nèi)的高頻線圈(22)的上面還固定有隔熱板(23)及其上面的感應(yīng)板(24)，在高頻線圈(22)的下面固定有線圈定位板(25)。
8.按照權(quán)利要求6所述的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊設(shè)備，其特征在于所述加熱頭(2)內(nèi)的高頻線圈(22)的下面也可以增加一層形狀與焊件回轉(zhuǎn)形狀相同的附加線圈(26)。
9.按照權(quán)利要求6所述的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊設(shè)備，其特征在于所述變壓器(4)的位置在殼體(1)前部靠近加熱頭(2)的地方。
10.按照權(quán)利要求6所述的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊設(shè)備，其特征在于所述上模頭(61)上的凹槽(611)的深度略小于焊件的高度。
11.按照權(quán)利要求10所述的環(huán)-面異種金屬高頻加熱壓力釬焊設(shè)備，其特征在于所述凹槽(611)所圍平面(612)相比其外圍平面(613)，要略微凹入一些。
全文摘要
一種環(huán)－面異種金屬高頻加熱壓力釬焊方法及設(shè)備,是在不銹鋼容器內(nèi)底面812處加熱,在外底面811上釬焊鋁板82并同時在其上施加壓力釬焊環(huán)形電阻絲發(fā)熱管83。其上模頭61底面有與焊件回轉(zhuǎn)形狀相同的凹槽611,下面的加熱頭2內(nèi)嵌有至少一層感應(yīng)線圈22,外圓面圍有屏蔽環(huán)21,用100千赫以上頻率的高頻電源供電,程序控制。所述方法及設(shè)備可執(zhí)行三層異形截面異種金屬的釬焊工藝,焊接速度快,能源消耗少,很少“熱污染”,適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號B23K1/19GK1243777SQ9911603
公開日2000年2月9日 申請日期1999年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月30日
發(fā)明者麥漢輝, 劉世胄, 許曉晉 申請人:深圳市寶安聯(lián)華實業(yè)有限公司