本發(fā)明屬于釬焊
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種真空擴(kuò)散釬焊爐的多元加熱方法。
背景技術(shù)：
：在釬焊方法中，電阻釬焊具有加熱迅速、生產(chǎn)效率高、加熱十分集中，對(duì)周圍熱影響小，工藝簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)；感應(yīng)釬焊具有加熱速度快、對(duì)工件損傷小、接頭力學(xué)性能優(yōu)異、可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜界面的焊接等優(yōu)點(diǎn)；而真空釬焊的主要優(yōu)點(diǎn)是釬焊質(zhì)量高，可容易釬焊那些用其他方法難以釬焊的金屬和合金。在真空釬焊中，由于真空環(huán)境中氣體分子很少，工件升溫過程主要是依靠加熱元件的熱輻射、工件內(nèi)部熱傳導(dǎo)及工裝接觸熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，工件加熱方式以熱輻射為主，所用加熱元件主要有鉬絲帶、鎢、鎳鉻、鐵鉻鋁、碳硅棒、碳化硅等，但這種方法加熱速度慢、真空條件沒有傳導(dǎo)介質(zhì)、升溫所需熱量只有靠熱輻射實(shí)現(xiàn)，所以工作效率很低。中國(guó)專利03212485.6公開了一種真空退火爐，該專利提供的真空爐溫度1400℃、真空度10-3Pa，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便與節(jié)電等特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加熱速度慢。中國(guó)專利201220093108.6公開了一種電阻感應(yīng)復(fù)合加熱爐，由外層的耐火保溫材料、電阻加熱元件、加熱器皿組成，其中螺旋狀的加熱元件環(huán)加熱器皿四周，當(dāng)通入高頻、中頻電源的時(shí)候，電阻本身開始加熱，而且中頻電源通入電阻形成感應(yīng)電流，進(jìn)行感應(yīng)加熱，該裝置加熱效率高，但加熱范圍小、溫度低，不能滿足高溫、大工件的加熱需要。為了進(jìn)一步提高加熱效率，目前國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了采用工件預(yù)熱、強(qiáng)光輻射等加熱方式的報(bào)道，但是，工件預(yù)熱方法使得工件易氧化，而強(qiáng)光輻射方法對(duì)工件加熱范圍小、加熱成本太高。如何有機(jī)結(jié)合電阻釬焊、感應(yīng)釬焊、真空釬焊的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種加熱速率高、成本低、高溫條件下的真空擴(kuò)散釬焊加熱方法是釬焊領(lǐng)域的難題之一。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種加熱速率快、成本低、加熱溫度高的真空擴(kuò)散釬焊爐加熱方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種真空擴(kuò)散釬焊爐的多元加熱方法，采用電阻加熱、感應(yīng)加熱及爐體控溫三元加熱方式，所述感應(yīng)加熱采用感應(yīng)線圈進(jìn)行加熱，所述爐體控溫使用爐體內(nèi)加熱元件進(jìn)行加熱，包括以下步驟：1）使用電阻加熱對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后，使用感應(yīng)線圈加熱進(jìn)行升溫；或者，使用中頻或高頻感應(yīng)線圈對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后，使用電阻加熱進(jìn)行升溫；2）在所述升溫的同時(shí)，使用爐體內(nèi)加熱元件進(jìn)行保溫。優(yōu)選地，所述電阻加熱是將電阻電極與低壓電源連接，所述低壓電源的電壓為5~20V。優(yōu)選地，所述電阻電極通過軟銅線與所述低壓電源連接，所述軟銅線設(shè)置在密閉的波紋管內(nèi)，所述波紋管內(nèi)部通水。優(yōu)選地，所述爐體內(nèi)加熱元件為高溫鉬合金。優(yōu)選地，所述高溫鉬合金包括如下重量百分比的組分：鉬60~80%、鎢10~20%、鈮5~10%、錸1~6%，上述各組分重量百分比之和為100%。優(yōu)選地，所述高溫鉬合金包括如下重量百分比的組分：鉬71%、鎢17%、鈮8%、錸4%。一種真空擴(kuò)散釬焊爐，包括爐體、真空泵、電阻電極、感應(yīng)線圈、加熱元件、控制器、電源和絕緣密封圈，所述爐體內(nèi)部與真空泵連接，所述工件放置在所述電阻電極之間，所述感應(yīng)線圈圍繞所述工件設(shè)置，所述加熱元件設(shè)置在所述爐體的內(nèi)壁，所述加熱元件、電阻電極和感應(yīng)線圈依次分別與控制器和電源連接，所述爐體通過絕緣密封圈進(jìn)行密封。優(yōu)選地，所述爐體的內(nèi)部設(shè)置輻射屏，所述輻射屏由內(nèi)到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏，層間距為2~4毫米。優(yōu)選地，所述爐體內(nèi)設(shè)置紅外溫度傳感器，所述紅外溫度傳感器與所述控制器連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明巧妙地將電阻、感應(yīng)和真空釬焊有機(jī)地結(jié)合于一體，具有加熱速度快，加熱效率高，成本低和加熱溫度高等優(yōu)點(diǎn)，使得釬焊爐的適應(yīng)范圍更加廣泛，釬焊質(zhì)量更高，釬焊性能更加優(yōu)異。本發(fā)明將電阻電極設(shè)置在工件的兩側(cè)，同時(shí)使工件處于感應(yīng)線圈內(nèi)，而加熱元件則設(shè)置在爐體的內(nèi)壁，這樣，根據(jù)工藝需求可以多元化地采取多種加熱方式，根據(jù)工件的性質(zhì)，使多種加熱方式有序配合，使工件的受熱更集中，升溫更合理，擴(kuò)大其受熱范圍，使其加熱效率更高。而且，多元化的加熱方式使得工件與加熱元件之間具有更多的熱傳導(dǎo)形式，提高工件的加熱速度。這樣多方式協(xié)同，可提高工件的加熱效率，相對(duì)單一加熱方式的真空釬焊，節(jié)約成本10~20%，縮短30~45%的加熱時(shí)間。本發(fā)明釬焊爐在加熱時(shí)，首先將工件進(jìn)行預(yù)熱，使工件有一個(gè)自適應(yīng)的過程，有利于提高釬焊質(zhì)量，然后加熱使工件升溫，完成釬焊。整個(gè)釬焊方法通過多種加熱方式的有序配合，相對(duì)于單一加熱方式的真空釬焊，熱利用率更高，釬焊效率更高，質(zhì)量更好，極大改善工件溫度相對(duì)于爐體溫度的滯后性，使得加熱方式更加科學(xué)。再加之對(duì)爐體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，隔熱和保溫性能得以顯著提高，爐體升溫更快，溫度范圍更廣，可在600~1800℃范圍內(nèi)工作，溫度的均勻性和穩(wěn)定性更高，自控性更強(qiáng)。此外，多元化的加熱方式能夠滿足大工件的加熱需求，應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛。附圖說明下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：圖1：本發(fā)明一種真空擴(kuò)散釬焊爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2：本發(fā)明另一種真空擴(kuò)散釬焊爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3：本發(fā)明輻射屏的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1-爐體，2-加熱元件，3-電阻電極，4-感應(yīng)線圈，5-真空泵，6-控制器，7-絕緣密封圈，8-輻射屏，9-紅外溫度傳感器，10-軟銅線，11-波紋管，12-工件。具體實(shí)施方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步清楚闡述本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說顯而易見的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。參閱圖1~3，本發(fā)明提供了一種真空擴(kuò)散釬焊爐，包括爐體1，爐體內(nèi)設(shè)置加熱元件2、電阻電極3和感應(yīng)線圈4，爐體內(nèi)部與真空泵5連接，工件12放置在電阻電極之間，感應(yīng)線圈圍繞所述工件設(shè)置，加熱元件設(shè)置在所述爐體的內(nèi)壁，加熱元件、電阻電極和感應(yīng)線圈分別依次與控制器6和電源連接，所述爐體通過絕緣密封圈7進(jìn)行密封。其中，爐體內(nèi)加熱元件為高溫鉬合金。高溫鉬合金優(yōu)選為包括如下重量百分比的組分：鉬60~80%、鎢10~23%、鈮5~11%、錸1~6%，上述各組分重量百分比之和為100%。更優(yōu)選地，所述高溫鉬合金包括如下重量百分比的組分：鉬71%、鎢17%、鈮8%、錸4%，上述各組分重量百分比之和為100%。本發(fā)明高溫鉬合金可在溫度500~1800℃之間工作。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，在此溫度下，高溫鉬合金的單軸抗拉強(qiáng)度為1020~1350MPa，硬度（HV10）為230~245，屈服強(qiáng)度為1050~1210MPa，延伸率為16.3~24.5%，檢測(cè)結(jié)果見表1所示。表1高溫鉬合金組成及性能組成、性能1#2#3#4#5#鉬7160807867鎢1723141021鈮8115107錸46125單軸抗拉強(qiáng)度/MPa13501062114512301187硬度/HV10245232237241236屈服強(qiáng)度/MPa12101078111311801135延伸率/%24.518.620.522.317.8本發(fā)明優(yōu)選，加熱元件2螺旋設(shè)置在所述爐體的內(nèi)壁上；爐體為雙層水冷爐體，采用水冷系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行冷卻。參閱圖2~3，所述爐體的內(nèi)部設(shè)置輻射屏8，所述輻射屏由內(nèi)到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為2~4毫米。各層間的固定和間隙采用在輻射屏上鉚接或焊接隔條。輻射屏能夠減少爐體內(nèi)溫度向外輻射，使溫度更集中；而且通過材料與間距的結(jié)合和優(yōu)化，能夠顯著增強(qiáng)爐體的保溫性能，優(yōu)化材料的使用，節(jié)約成本。參閱圖2，爐體內(nèi)可設(shè)置紅外溫度傳感器9，所述紅外溫度傳感器與所述控制器連接，這樣在釬焊過程中，可實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制，使得工件的升溫控制更合理。本發(fā)明還提供了上述真空擴(kuò)散釬焊爐的多元加熱方法，采用電阻加熱、感應(yīng)加熱及爐體控溫三元加熱方式，所述感應(yīng)加熱采用感應(yīng)線圈進(jìn)行加熱，所述爐體控溫采用爐體內(nèi)加熱元件進(jìn)行加熱。其中，電阻加熱是將電阻電極與低壓電源連接，所述低壓電源的電壓為5~20V，這樣與其他加熱方式的配合使用更易于控制。電阻電極優(yōu)選為石墨材料，耐高溫性好，性質(zhì)穩(wěn)定。參閱圖1~2，電阻電極通過軟銅線10與所述低壓電源連接，所述軟銅線設(shè)置在密閉的波紋管11內(nèi)，所述波紋管內(nèi)部通水。這樣既實(shí)現(xiàn)了波紋管的良好密封，同時(shí)又使得波紋管內(nèi)外的壓力易于平衡，安全系數(shù)更高。此處，所述水為蒸餾水，且不含氧等活潑氣體。本發(fā)明真空擴(kuò)散釬焊爐的多元加熱方法，包括以下步驟：1）使用電阻加熱對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后，使用感應(yīng)線圈加熱進(jìn)行升溫；或者，使用中頻或高頻感應(yīng)線圈對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后，使用電阻電極加熱進(jìn)行升溫；2）在所述升溫的同時(shí)，使用爐體內(nèi)加熱元件進(jìn)行保溫。具體的，本發(fā)明一種真空擴(kuò)散釬焊爐的多元加熱方法，包括以下步驟：步驟S1：將工件設(shè)置在電阻電極之間，且處于感應(yīng)線圈內(nèi)；將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當(dāng)所述爐體達(dá)到要求的真空度后，將爐體溫度設(shè)定為工作溫度的0.85~0.90倍，開始加熱；步驟S2：先使用電阻電極生熱對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后，斷掉電阻電極的電源，使用感應(yīng)線圈加熱進(jìn)行升溫；或者，先使用感應(yīng)線圈對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后，斷掉感應(yīng)線圈的電源，再使用電阻電極加熱進(jìn)行升溫；升溫的同時(shí)使用爐內(nèi)加熱元件進(jìn)行保溫，從而實(shí)現(xiàn)電阻、感應(yīng)、爐體控溫的多元加熱方式。通過本發(fā)明的加熱方法，使得工件能夠提前預(yù)熱，不至于升溫過急，影響釬焊質(zhì)量；預(yù)熱工序?qū)⒐ぜせ?，使工件處于更有利于升溫加工的狀態(tài)；然后采用兩種加熱方式并行，不僅使得工件的加熱速度得到提高，工件的溫度相對(duì)于爐體溫度的滯后性明顯減弱，還使得爐體的保溫性能得到優(yōu)化，熱量的利用率更高，工件的加工環(huán)境穩(wěn)定，質(zhì)量更容易得到保障。本發(fā)明的釬焊方法，采用真空加熱設(shè)備，在真空狀態(tài)下進(jìn)行釬焊，提高釬焊工作效率的同時(shí)，把一些人為的、不可控因素轉(zhuǎn)化為由設(shè)備控制的穩(wěn)定狀態(tài)，獲得的釬焊產(chǎn)品強(qiáng)度高、外觀平整、釬焊層厚度和熱應(yīng)力分布均勻，釬焊環(huán)境干凈、無(wú)塵、無(wú)氧，降低了產(chǎn)品表面和釬焊層內(nèi)產(chǎn)生氧化物和雜質(zhì)的幾率；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，適合批量生產(chǎn)。實(shí)施例1參閱圖1~3，一種真空擴(kuò)散釬焊爐，包括爐體1，爐體內(nèi)設(shè)置加熱元件2、電阻電極3和感應(yīng)線圈4，爐體內(nèi)部與真空泵5連接，工件13放置在電阻電極之間，感應(yīng)線圈圍繞所述工件設(shè)置，加熱元件設(shè)置在所述爐體的內(nèi)壁，加熱元件、電阻電極和感應(yīng)線圈分別依次與控制器6和電源連接，所述爐體通過絕緣密封圈7進(jìn)行密封。其中，爐體內(nèi)加熱元件為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的1#。加熱元件螺旋設(shè)置在所述爐體的內(nèi)壁上。電阻電極通過軟銅線10與所述低壓電源連接，所述軟銅線設(shè)置在密閉的波紋管11內(nèi)，所述波紋管內(nèi)部通水12。爐體的內(nèi)部設(shè)置輻射屏8，所述輻射屏由內(nèi)到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為3毫米。該實(shí)施例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐的多元加熱方法，包括以下步驟：步驟S1：將工件設(shè)置在電阻電極之間，且處于感應(yīng)線圈內(nèi)；將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當(dāng)所述爐體達(dá)到要求的真空度后，將爐體溫度設(shè)定為工作溫度的0.85倍，開始加熱；步驟S2：先使用電阻電極生熱對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后，斷掉電阻電極的電源，使用感應(yīng)線圈進(jìn)行加熱升溫，升溫的同時(shí)使用爐內(nèi)加熱元件進(jìn)行保溫；從而實(shí)現(xiàn)電阻、感應(yīng)、爐體控溫的多元加熱方式。實(shí)施例2參閱圖1~3，本實(shí)施例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐的結(jié)構(gòu)，與實(shí)施例1不同的是：爐體內(nèi)加熱元件為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的2#。爐體的內(nèi)部設(shè)置輻射屏8，所述輻射屏由內(nèi)到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為2.5毫米。本實(shí)施例真空擴(kuò)散釬焊爐的多元加熱方法參閱實(shí)施例1。實(shí)施例3參閱圖1~3，本實(shí)施例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐的結(jié)構(gòu)，與實(shí)施例1不同的是：爐體內(nèi)加熱元件為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的3#。爐體的內(nèi)部設(shè)置輻射屏8，所述輻射屏由內(nèi)到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為2毫米。該實(shí)施例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐的多元加熱方法，包括以下步驟：步驟S1：將工件設(shè)置在電阻電極之間，且處于感應(yīng)線圈內(nèi)；將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當(dāng)所述爐體達(dá)到要求的真空度后，將爐體溫度設(shè)定為工作溫度的0.90倍，開始加熱；步驟S2：先使用感應(yīng)線圈對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后，斷掉感應(yīng)線圈的電源，再使用電阻電極加熱進(jìn)行升溫；升溫的同時(shí)使用爐內(nèi)加熱元件進(jìn)行保溫；從而實(shí)現(xiàn)電阻、感應(yīng)、爐體控溫的多元加熱方式。實(shí)施例4參閱圖1~3，本實(shí)施例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐的結(jié)構(gòu)，與實(shí)施例1不同的是：爐體內(nèi)加熱元件為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的4#。爐體的內(nèi)部設(shè)置輻射屏8，所述輻射屏由內(nèi)到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為4毫米。本實(shí)施例真空擴(kuò)散釬焊爐的多元加熱方法參閱實(shí)施例3。對(duì)比例1該對(duì)比例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐，其與實(shí)施例1不同的是：爐體內(nèi)僅設(shè)置加熱元件2，加熱元件2為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的1#；其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不再贅述。該實(shí)施例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐的加熱方法，包括以下步驟：將工件設(shè)置在釬焊工位上，將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當(dāng)所述爐體達(dá)到要求的真空度后，設(shè)定爐體溫度為工作溫度的0.90倍；使用爐內(nèi)加熱元件進(jìn)行加熱升溫，完成釬焊。對(duì)比例2該對(duì)比例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐，其與實(shí)施例1不同的是：爐體內(nèi)僅設(shè)置加熱元件2，加熱元件2為純鉬；爐體內(nèi)設(shè)置輻射屏8，所述輻射屏由內(nèi)到外依次為2層厚度為0.5毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.5毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為2毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為7毫米；其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不再贅述。該實(shí)施例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐的加熱方法，同對(duì)比例1。對(duì)比例3該對(duì)比例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐，其與實(shí)施例1不同的是：爐體內(nèi)僅設(shè)置電阻電極3和感應(yīng)線圈4；其余同實(shí)施例1，不再贅述。該實(shí)施例所描述的真空擴(kuò)散釬焊爐的加熱方法，包括以下步驟：將工件設(shè)置在釬焊工位上，將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當(dāng)所述爐體達(dá)到要求的真空度后，設(shè)定爐體溫度為工作溫度的0.90倍；先使用感應(yīng)線圈對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完畢后，斷掉感應(yīng)線圈的電源，再使用電阻電極加熱進(jìn)行升溫，完成釬焊。效果評(píng)價(jià)本發(fā)明采用實(shí)施例1~4及對(duì)比例1~2的加熱方法對(duì)銀釬料、銅釬料、鎳釬料、鋁釬料、鎂釬料、錫合金、鈦合金和錳合金進(jìn)行熱處理，并對(duì)各熱處理過程的熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1和表2。表1~2中本發(fā)明一列的數(shù)據(jù)為實(shí)施例1~4的平均數(shù)據(jù)。表1熱導(dǎo)率（W/m.K）的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表2熱擴(kuò)散率（mm2/s）的統(tǒng)計(jì)結(jié)果由表1~2可以看到，采用本發(fā)明釬焊爐進(jìn)行加熱處理，熱導(dǎo)率高，熱擴(kuò)散快，能夠顯著提高加熱速度，提高熱傳導(dǎo)效率。同時(shí)，退火/擴(kuò)散后，工件的性能指標(biāo)更高。相較于對(duì)比例1~3，本發(fā)明的多元加熱方式效果顯著。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3