本發(fā)明涉及焊接技術領域，尤其涉及通信行業(yè)基站天線制造領域中的立體金屬結構件的錫釬焊領域，具體公開一種整體加熱焊接設備及方法。

背景技術：

基站天線是移動通信網(wǎng)絡覆蓋的關鍵部件，其核心部件大多通過金屬結構件與其他組件進行錫釬焊接聯(lián)接組成，金屬結構件中良好的電氣連接導通性能和結構連接可靠性能是對實現(xiàn)移動通信信號的保證，所以對于金屬結構件的焊點連續(xù)性、焊點融透性以及力學強度有著苛刻要求。

傳統(tǒng)錫釬焊接工藝由烙鐵發(fā)熱，對被焊點進行接觸傳導熱量，同時輔助焊錫絲進行焊料填充的一種接觸焊接方法，是一種以熱傳導為基本原理的局部加熱焊接方法。采用這種電烙鐵的焊接方式，一個方面，金屬結構件本身的較快熱傳導效應會使烙鐵接觸的熱量不易集中，焊接熱量不足，容易產(chǎn)生虛焊、假焊，再者烙鐵的局部面積熱傳導方式因焊點本身距離的增加使熱能遞減，大焊點在受熱不均勻情況下，也容易造成部份位置無法與金屬結構件鍍層進行有效的融合，導致焊接質量可靠性下降；另一方面，該種立體結構件屬于異形結構件，其不規(guī)則性造成不同產(chǎn)品焊點呈多方位化，即多維度焊點大量同時存在，采用手工烙鐵焊接，需反復擺放和定位，要實現(xiàn)其全自動化的焊接，基本上不可能，采用人工焊接方式，無法保證焊接時間及送錫量的一致性，質量一致性差，作業(yè)方式效率低下，業(yè)界采用的三維機械手帶動烙鐵進行定位焊接，其原理還是沒有改變。

總而言之，目前的焊接技術無法解決金屬結構件帶來的吸熱影響以及產(chǎn)生的焊點可靠性問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于提供一種可以提高焊接效率和保證焊接質量的整體加熱焊接設備。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述焊接設備所實施的整體加熱焊接方法。

為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種整體加熱焊接設備，包括下機臺與置于所述下機臺上方的上機臺，所述下機臺頂端中部開設有縱長狀凹槽，所述凹槽內安裝有用于傳輸工件的傳動系統(tǒng)，所述傳動系統(tǒng)上方沿工件傳輸方向依次設有焊接區(qū)和冷卻區(qū)；所述焊接區(qū)內設有加熱系統(tǒng)，用于對工件實施多方位加熱以完成工件的整體加熱焊接；所述冷卻區(qū)內填充有由冷卻系統(tǒng)提供的冷卻氣流，用于對加熱焊接完成的工件進行冷卻。

優(yōu)選地，所述焊接區(qū)包括沿工件傳輸方向分布的多個加熱區(qū)域，且各所述加熱區(qū)域的溫度呈現(xiàn)差異化。

進一步地，每個加熱區(qū)域內的多點縱向溫差在-5℃～﹢5℃之間，多點橫向溫差在-1℃～﹢1℃之間。

具體地，每個加熱區(qū)域內設有加熱系統(tǒng)的加熱模組，所述加熱模組包括設于每一方位的多個發(fā)熱板，所述發(fā)熱板內嵌有發(fā)熱芯，并且所述加熱系統(tǒng)在熱輻射的方向上等間距或不等間距分布有多個用于導熱的導流孔。

具體地，所述焊接設備還包括與加熱系統(tǒng)連接的風循環(huán)系統(tǒng)，所述風循環(huán)系統(tǒng)包括位于所述加熱模塊上方的第一風輪及驅動所述第一風輪的第一電機。

進一步地，所述導流孔被配置成具有氣流集向性，并且風循環(huán)系統(tǒng)所產(chǎn)生的氣流在孔與孔之間產(chǎn)生漩渦而形成微循環(huán)。

具體地，所述冷卻系統(tǒng)包括第二電機、由第二電機驅動的第二風輪、填充有冷卻水的冷卻水管，所述第二風輪轉動所產(chǎn)生的氣流經(jīng)過冷卻水管后形成冷卻氣流為冷卻區(qū)提供所述冷卻氣體。

優(yōu)選地，所述傳動系統(tǒng)的傳輸速率在0～2m/min內可調。

進一步地，所述焊接設備還包括電控系統(tǒng)，所述電控系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)電性連接。

具體地，所述電控系統(tǒng)包括控制單元及與控制單元電連接的人機操作界面。

進一步地，所述焊接設備還包括位于所述上機臺中的煙霧回收系統(tǒng)，所述煙霧回收系統(tǒng)包括過濾模塊及用于在焊接區(qū)上空形成負壓的離心風機。

優(yōu)選地，所述上機臺與下機臺連接的接縫由密封材料密封以防止熱量向外逸散。

另外，本發(fā)明還提供一種整體加熱焊接方法，包括如下步驟：

向焊接區(qū)傳送預置于所述傳動系統(tǒng)上的工件，所述工件包括由金屬結構件、被焊件及預置在焊點處的焊料共同組成的預裝結構；利用焊接區(qū)的所述加熱系統(tǒng)全方位加熱所述工件以將金屬結構件與被焊件焊接；將焊接完成的工件通過所述傳動系統(tǒng)送至冷卻系統(tǒng)中冷卻，使所述焊點中的焊料凝結以固定金屬結構件與被焊件的連接。

進一步地，所述方法還包括如下前置步驟：裝配預備的金屬結構件與被焊件；在裝配完成的金屬結構件與被焊件連接處的焊點添加所需的焊料，以得到待焊接的工件；將所述工件置于傳動系統(tǒng)上實現(xiàn)所述工件的預置。

具體地，所述裝配已預備的金屬結構件與被焊件的步驟中，具體包括：準備所述金屬結構件與被焊件；將金屬結構件通過周轉夾具進行定位或限位，然后與被焊件進行組裝；或將金屬結構件與被焊件進行組裝后通過周轉夾具進行定位或限位。

所述方法還包括后續(xù)步驟：將冷卻完成的工件從周轉夾具中取出，并回傳所述周轉夾具。

具體地，所述加熱系統(tǒng)全方位加熱所述工件的步驟中，具體包括：當多個工件具有不同熔點的焊點時，對焊接區(qū)不同加熱區(qū)域實施溫度差異化控制，以適應不同焊點的多個工件的加熱焊接。

更進一步地，當工件在縱向上具有多個焊點時，對加熱區(qū)域在縱向上實施溫度差異化控制。

此外，當多個工件具有不同的加熱焊接時長時，調節(jié)所述傳動系統(tǒng)的傳輸速率。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明的整體加熱焊接設備，通過在焊接區(qū)對工件實施多方位熱輻射，使得焊料充分熔融、潤濕，在冷卻區(qū)對加熱焊接完成的工件進行風冷，使得焊點可以快速凝固，可以加快焊接速度、保證焊接質量。采用非接觸式整體加熱焊接方案，保證金屬結構件焊接溫度的均勻度和恒溫性，利用程序控溫，符合錫釬焊料的特性所需，保證焊料的流動性及焊點形成強度。

(2)本發(fā)明的整體加熱焊接設備采用非接觸式整體加熱焊接方法，利用參數(shù)控制作業(yè)，使焊接時間得到非常精準的管控，焊接質量得到保證，避免了傳統(tǒng)工藝采用烙鐵焊接時焊接頭接觸不良，或位置偏移帶來的溫度缺失以及送錫不準等問題。

(3)本發(fā)明焊接設備空間超大超寬，以基站天線金屬結構件的最大尺寸作為設計需求，兼容基站天線所有金屬結構件的焊接容間，兼容性優(yōu)異。

(4)本發(fā)明的焊接設備采用超密集最小單位熱輻射工藝，保證溫度的穩(wěn)定性和減少大焊接空間所帶來的溫差，并采用多段分區(qū)控溫，實現(xiàn)焊接參數(shù)的平滑需求，保證焊接可靠性，使焊接更加便利、高效。

(5)本發(fā)明的焊接設備，可以實現(xiàn)一機多用，占地面積小、性能穩(wěn)定、操作簡單、大幅減少操作人員、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的目的。同時，具有參數(shù)自動可控、產(chǎn)品質量穩(wěn)定性高、批次一致性好的特點。

(6)本發(fā)明的焊接方法，通過將焊接器件固定、焊料添加與加熱焊接工序分開，實現(xiàn)工序細分優(yōu)化，這樣更容易實現(xiàn)自動化的高度集成，焊接效率比手工烙鐵效率提升近3倍，良品率提升到99.99％。

顯然，上述有關本發(fā)明優(yōu)點的描述是概括性的，更多的優(yōu)點描述將體現(xiàn)在后續(xù)的實施例揭示中，以及，本領域技術人員也可以本發(fā)明所揭示的內容合理地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其他諸多優(yōu)點。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明一實施例的整體加熱焊接設備立體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例的加熱系統(tǒng)與風循環(huán)系統(tǒng)相互組裝的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明一實施例的整體加熱焊接方法的流程示意圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖和示例性實施例對本發(fā)明作進一步地描述，其中附圖中相同的標號全部指的是相同的部件。此外，如果已知技術的詳細描述對于示出本發(fā)明的特征是不必要的，則將其省略。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開了一種整體加熱焊接設備，可適用于具有多維度多焊點的金屬結構件的整體加熱錫釬焊接，其包括下機臺1，置于下機臺1上方的上機臺2，所述下機臺1的頂端中部開設了縱長狀凹槽3，所述凹槽3內安裝有用于傳輸工件的傳動系統(tǒng)4，傳動系統(tǒng)4上方沿工件傳輸方向依次設有焊接區(qū)和冷卻區(qū)，工件在所述焊接區(qū)內被加熱系統(tǒng)5多方位熱輻射加熱，使得各個焊點處的焊料充分吸熱熔化、擴散，進而在冷卻區(qū)內由冷卻系統(tǒng)6快速冷卻、凝固形成可靠焊點。

其中，所述工件包括金屬結構件、被焊件、焊料組成的預裝配結構及用于定位、限位預裝配結構的周轉夾具，所述金屬結構件比如是天線輻射單元，所述被焊件為同軸電纜、五金件等，所述焊料比如為焊錫。

所述下機臺1上的所述凹槽3具有較高的深度，比如大于250mm，以滿足高度小于250mm的金屬結構件的整體加熱空間所需。

所述焊接區(qū)內沿工件傳輸方向分布有多個加熱區(qū)域，每個加熱區(qū)域內設有加熱系統(tǒng)5的加熱模組，所述加熱模組包括分布在加熱區(qū)域內多個方位的加熱模塊，每個加熱模塊包括多個發(fā)熱板11，所述發(fā)熱板11內嵌有至少一根發(fā)熱芯，所述至少一根發(fā)熱芯均勻分布在所述發(fā)熱板11上。優(yōu)選地，所述發(fā)熱板11采用吸熱效能良好的材料制成，具有聚熱效應。

通過設置在加熱區(qū)域內多個方位的加熱模塊對工件進行全方位的熱輻射(即非接觸式加熱)，使焊點上預置的焊錫達到焊接熔點的所需溫度，使得焊錫在焊點處進行相應的潤濕、擴散，進而在金屬結構件和被焊件之間形成相應的焊點，并通過相應的快速冷卻，形成可靠性較高的焊點，焊接質量得到了提高。由于采用多方位的熱輻射工藝，每個加熱區(qū)域內的溫度穩(wěn)定性高，減小了大焊接空間造成的溫差問題的影響。

進一步地，每個發(fā)熱板11可單獨控制，使得多個加熱區(qū)域和/或每個加熱區(qū)域不同方位的溫度可以差異化控制，實現(xiàn)了整體加熱焊接設備的溫度分段分區(qū)控制，實現(xiàn)焊接參數(shù)的平滑過渡需求，可以適應不同熔點的工件或立體多點焊點(不同高度處的焊料熔點可相同或不同)的整體加熱焊接，有利于提高焊接效率及保證焊接的一致性，有利于批量化生產(chǎn)。

優(yōu)選地，每個加熱區(qū)域內的多點縱向溫差可以控制在-5℃～﹢5℃之間，多點橫向溫差在-1℃～﹢1℃之間，溫度控制精度達±1℃。

進一步地，還包括設于焊接區(qū)上方與所述加熱系統(tǒng)5連接以加強熱輻射效果的風循環(huán)系統(tǒng)7。所述風循環(huán)系統(tǒng)7包括第一電機14及由第一電機14驅動的第一風輪13。所述加熱系統(tǒng)5開設有多個用于導熱的導流孔12，所述導流孔12開設在用于封裝加熱模組和風循環(huán)系統(tǒng)7的殼體10上，并且所述多個導流孔12朝向加熱區(qū)域等間距或不等間距地分布。

當加熱模組和風循環(huán)系統(tǒng)7通電工作時，發(fā)熱板產(chǎn)生熱量，第一電機14驅動第一風輪13轉動產(chǎn)生吹向發(fā)熱板的氣流，氣流帶動發(fā)熱板產(chǎn)生的熱量透過各導流孔12吹到加熱焊接區(qū)中，對工件加熱使焊料熔融進行潤濕、擴散，實現(xiàn)加熱焊接。

更進一步地，所述導流孔12被配置為具有氣流集向性，且所述第一風輪13轉動所產(chǎn)生的氣流在導流孔12與導流孔12之間產(chǎn)生漩渦，從而在所述焊接區(qū)內形成一個個微循環(huán)，保證了焊點周邊焊接溫度的均勻度和恒溫性。

優(yōu)選地，所述冷卻區(qū)內填充有由冷卻系統(tǒng)6提供的冷卻氣體，用于冷卻加熱焊接完成的工件，使得焊點被快速降溫凝固。所述冷卻系統(tǒng)6包括第二電機、由第二電機驅動的第二風輪及填充有冷卻水的冷卻水管，所述第二風輪轉動產(chǎn)生的氣流經(jīng)過冷卻水管后為冷卻區(qū)提供冷卻氣體。

冷卻系統(tǒng)6中第二電機驅動第二風輪轉動產(chǎn)生氣流，氣流經(jīng)過填充有冷卻水的冷卻水管形成冷氣流，吹向加熱焊接完成的工件上，將加熱焊接完成的工件快速冷卻，使焊點處的焊料加快凝結以固定金屬結構件與被焊件的連接，形成可靠性高的焊點。

本發(fā)明中，通過冷風對工件實施冷卻，可以較好地控制焊接后焊點的冷卻速率，滿足金屬結構件的冷卻凝固需求。

優(yōu)選地，所述冷卻水管為循環(huán)銅管，延長了冷卻水的流經(jīng)路徑，進而保證冷卻氣體的低溫效果。

優(yōu)選地，所述傳動系統(tǒng)4通過其電機、與電機連接的主動軸帶動的網(wǎng)鏈循環(huán)傳動。根據(jù)不同的金屬結構件焊接需求，所述傳動系統(tǒng)的傳輸速率在0～2m/min內可調，以使得工件在焊接區(qū)內被充分加熱。

進一步地，還包括電控系統(tǒng)9，所述傳動系統(tǒng)4、加熱系統(tǒng)5及冷卻系統(tǒng)6均與所述電控系統(tǒng)9電連接。

所述電控系統(tǒng)9包括控制單元及與控制單元電連接的人機操作界面15，所述人機操作界面15設于上機臺2上方，所述控制單元可預設、存儲多個加工工藝程序，還可以實現(xiàn)離線編程，操作人員將編寫完成的加工工藝程序輸入到電控系統(tǒng)9中，然后在人機操作界面15上進行相應的設置、啟動，控制整個加工工藝的流程。比如對傳動系統(tǒng)的傳輸速率、焊接區(qū)各加熱區(qū)域的溫度、冷卻區(qū)的溫度等進行控制，使得整個焊接工序被順利完成。通過程序的控制，一方面可以實現(xiàn)高度自動化的生產(chǎn)，有利于實現(xiàn)批量化生產(chǎn)；另一方面可以對整個焊接工序實施高精度的控制，保證產(chǎn)品的焊接一致性，提高焊接質量。

進一步地，還包括用于對焊接過程產(chǎn)生的煙霧進行回收、處理的煙霧回收系統(tǒng)8。

所述煙霧回收系統(tǒng)8包括過濾模塊及用于在焊接區(qū)上空形成負壓的離心風機，所述離心風機與所述電控系統(tǒng)9電連接。所述過濾模塊主要由過濾網(wǎng)構成，用于攔截在焊接過程中產(chǎn)生的較大顆粒，使顆粒附著于過濾網(wǎng)上，供設備使用者作定期的清理。所述離心風機在加熱焊接區(qū)的上方形成具有一定吸力的負壓層，通過氣壓差將焊接過程產(chǎn)生的煙霧負壓吸走，以便后續(xù)進行廢氣處理，廢氣處理過程在此不作贅述。

優(yōu)選地，所述上機臺2、下機臺1采用龍門式結構組合，并且上機臺2通過液壓組件與下機臺1連接以實現(xiàn)與下機臺1連接的開啟和關閉的功能。另外上機臺2與下機臺1連接的接縫由耐高溫的密封材料密封，以防止熱量向外逸散。其中，密封材料根據(jù)焊接作業(yè)所需的溫度進行選取，例如本實施例的錫釬焊的作業(yè)溫度在140℃～230℃之間，可以選擇氟橡膠作為密封材料。

所述下機臺1下方設有機架16，以使下機臺1距離地面一定距離設置。

相應地，本發(fā)明還提供一種整體加熱焊接方法，包括如下步驟：

步驟S100：向焊接區(qū)傳送預置于所述傳動系統(tǒng)上的工件，所述工件包括由金屬結構件、被焊件及預置在焊點處的焊料共同組成的預裝結構。

在本實施例中，所述工件還包括用于定位或限位的周轉夾具，首先將金屬結構件與被焊件從物料周轉箱中取出及進行相關物料的準備，然后裝配預備的金屬結構件與被焊件。一種實施方式中，先將金屬結構件通過周轉夾具進行定位或限位，然后與被焊件進行裝配，以得到焊接所需的工件結構。另一種實施方式中，先將金屬結構件與被焊件進行裝配，然后通過周轉夾具進行定位或限位，同樣可以得到焊接所需的工件結構。

然后進行焊料裝配操作，將上述裝配完成的工件結構在金屬結構件與被焊件連接處的焊點添加所需的焊料，根據(jù)不同焊點對焊料需求的不同進行焊料的差異化控制，然后將完成焊料預置的工件結構連同用于限位和/或定位的周轉夾具置于上述焊接設備的傳動系統(tǒng)4中，然后向焊接區(qū)傳送所述工件進行加熱焊接操作。

步驟S200：利用焊接區(qū)的所述加熱系統(tǒng)全方位加熱所述工件以將金屬結構件與被焊件焊接。

在工件經(jīng)傳動系統(tǒng)4傳輸至焊接區(qū)時，焊接區(qū)中加熱系統(tǒng)5根據(jù)電控系統(tǒng)9中的程序設定，對所述工件進行整體的非接觸加熱，利用風循環(huán)系統(tǒng)7中的第一風輪13產(chǎn)生氣流將加熱模塊中發(fā)熱芯產(chǎn)生的熱量吹向發(fā)熱板11上的導流孔12，并經(jīng)導流孔12的集向、導流作用將熱量輻射到工件上，通過不同方位的加熱模組對工件進行全方位360度的加熱，使焊接溫度更加均勻、恒定，當不同工件具有不同熔點的焊點時，對焊接區(qū)不同加熱區(qū)域實施溫度差異化控制，使工件上焊點處預置的焊料達到焊接熔點所需的溫度，并在焊點處進行相應的潤濕、擴散，進而使金屬結構件與被焊件有效連接。

本實施例中，焊接過程所產(chǎn)生的煙霧通過煙霧回收系統(tǒng)8進行統(tǒng)一回收、排放，所產(chǎn)生的較大顆粒物由煙霧回收系統(tǒng)的過濾網(wǎng)進行攔截、過濾，使顆粒附著于過濾網(wǎng)上，供設備使用者定期清理，離心風機在加熱焊接區(qū)的上方形成具有一定吸力的負壓層，通過氣壓差將焊接過程產(chǎn)生的煙霧負壓吸走，以便后續(xù)進行廢氣處理，廢氣處理過程在此不作贅述。

步驟S300：將焊接完成的工件通過所述傳動系統(tǒng)送至冷卻系統(tǒng)中冷卻，使所述焊點中的焊料凝結以固定金屬結構件與被焊件的連接。

在完成加熱焊接后，工件經(jīng)傳動系統(tǒng)4傳輸至冷卻區(qū)中，冷卻系統(tǒng)6中第二電機驅動第二風輪轉動產(chǎn)生氣流，氣流經(jīng)過填充有冷卻水的冷卻水管形成冷氣流，吹向加熱焊接完成的工件上，將加熱焊接完成的工件快速冷卻，使焊點處的焊料加快凝結以固定金屬結構件與被焊件的連接，形成可靠性高的焊點。

最后，將工件從周轉夾具中取出，并將周轉夾具回傳至物料周轉箱中，完成一個作業(yè)循環(huán)。

本發(fā)明通過將錫釬焊接工藝中的上錫步驟和加熱焊接步驟拆分，并在加熱焊接時對工件進行整體非接觸式加熱使焊料充分熔融、潤濕，從根本上解決傳統(tǒng)焊接工藝焊接時熱量不足及受熱不均的問題，保證金屬結構件焊點的連續(xù)性、融透性及力學強度，進而提升金屬結構件的電氣連接導通性能和結構連接可靠性能，從而提升基站天線的電氣指標。

在焊接過程中，當工件有多個，并且多個工件具有不同熔點的焊點時，對焊接區(qū)不同加熱區(qū)域實施溫度差異化控制，以適應不同熔點的焊點的多個工件的加熱焊接。

當工件在縱向上具有多個不同熔點的焊點時，對加熱區(qū)域溫度在縱向上實施差異化控制。

當工件需要不同的加熱焊接時長時，對傳動系統(tǒng)的速度進行調節(jié)，以保證工件得到充分加熱，焊料被充分熔融，保證了焊接的質量。

以上控制過程均由電控系統(tǒng)根據(jù)其內預設的程序控制實現(xiàn)，具有自動化程度高、焊接時間和溫度得到十分精準的管控，進而使焊接質量得以保證。

總而言之，采用本發(fā)明的整體加熱焊接方法，焊接效率比手工烙鐵效率提升近三倍，良品率達到99.99％。同時，由于自動化程度高，可以大幅減少操作人員，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

雖然上面已經(jīng)示出了本發(fā)明的一些示例性實施例，但是本領域的技術人員將理解，在不脫離本發(fā)明的原理或精神的情況下，可以對這些示例性實施例做出改變，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。