專利名稱：數(shù)顯精密流量可控可調(diào)多列鋁熱交換器火焰釬焊設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釬焊設(shè)備，用于在在軌道上直線移動地對全鋁熱交換器的U型管進(jìn)行自動、連續(xù)的火焰釬焊。
背景技術(shù)：
在許多已經(jīng)公開發(fā)表的文獻(xiàn)中，全鋁熱交換器的鋁及鋁合金U型管的自動、連續(xù)火焰釬焊一直是一個尚未解決的難題。這是由于1)若采用氣密性高的鋁-硅釬料(如 4047,4043釬料)，其熔點高(固相線溫度約為577°C，液相線溫度約為590 600°C )，釬焊溫度一般需要控制在610 620°C，而純鋁的熔點為660°C，鋁合金的熔點則低于660°C，所以很難在只有40°C左右的范圍里，既要使釬料(如4047、4043釬料)熔化并填滿釬縫，又要不讓鋁管“塌陷”或“熔化”，從而得到合格的產(chǎn)品。為了解決上述問題，近年來，國內(nèi)外研發(fā)出了 ai-Al- (Ag)釬料，其熔點只有380°C 左右，很適合鋁及鋁合金U型管的自動、連續(xù)火焰釬焊，但是其“泄漏率”很高且無法從材料本身解決，因此，國內(nèi)外專家已經(jīng)對&1-A1- (Ag)釬料失去了信心，認(rèn)為其不適合于全鋁熱交換器的釬焊。因此，氣密性高的鋁-硅釬料(如4047、4043釬料)仍然是“首選”，但是，研發(fā)適用于全鋁熱交換器的U型管進(jìn)行自動、連續(xù)火焰釬焊的設(shè)備則是關(guān)鍵所在。本項發(fā)明就是解決了上述難題。

發(fā)明內(nèi)容
為適用于在軌道上直線移動的用于全鋁熱交換器的U型管的火焰釬焊，本設(shè)備通過采用一個電氣控制單元、上料區(qū)、焊接加熱區(qū)、下料區(qū)和氣動控制單元組成來實現(xiàn)。在液化石油氣(LPG)和空氣、冷卻水、電源等按要求開通的情況下，再選擇已存在的產(chǎn)品規(guī)格(已選好運輸鏈速度、火焰大小等工藝參數(shù))后，點火、開動輸送機，輸送鏈以恒定的速度運轉(zhuǎn)。在上料區(qū)不斷擺放需要焊接的工件(已按要求裝配好零件和焊環(huán))到輸送鏈板上，輸送鏈板以恒定的速度自動把產(chǎn)品送到焊接區(qū)兩邊對稱的火排火焰加熱焊接，再輸送到下料區(qū)。在下料區(qū)不斷地從輸送鏈下料，同時監(jiān)控焊接效果(參見示意圖)，從而實現(xiàn)了全鋁熱交換器的U型管的自動、連續(xù)火焰釬焊?？紤]到釬料熔化溫度區(qū)間577°C飛00°C，鋁管熔化溫度660°C，為達(dá)到高效、批量焊接生產(chǎn)要求，采用數(shù)顯精密氣體流量控制，并在上料區(qū)靠近加熱區(qū)附近檢測環(huán)境溫度，當(dāng)溫度傳感器感知該處環(huán)境溫度超過某一設(shè)定數(shù)值，有一開關(guān)量，通過PLC程序運行，使運輸鏈A檔速度自動更換成B檔速度。當(dāng)溫度低于這一設(shè)定數(shù)值時，自動回歸到A檔。即速度 A\B檔自動切換。使環(huán)境溫度變化時，同一產(chǎn)品焊接、分為2檔加熱時間，其它工藝參數(shù)不變，從而實現(xiàn)全鋁熱交換器的U型管的高效焊接?？紤]到實現(xiàn)火焰大小一致性的途徑首先選擇過濾干燥過的液化石油氣(LPG)和潔凈干燥的壓縮空氣的燃燒，而不是LPG和氧氣的燃燒，這樣產(chǎn)生的火焰大小比較適合鋁材的火焰釬焊；其次是選擇優(yōu)良合適的質(zhì)量流量器各自實現(xiàn)LPG和空氣氣流量的穩(wěn)定、精密敏捷控制，使氣流量始終保持一致狀態(tài)，這是最重要的工藝參數(shù)；再次是選用合適的混合器使LPG和空氣混合均勻；最后是設(shè)計和制作合適的火排、火嘴也很關(guān)鍵。實現(xiàn)火焰位置一致性的途徑首先是火排、火嘴等機械尺寸需要保證；其次是設(shè)計調(diào)整機構(gòu)使火排可以前后、 左右、上下、斜向均可以調(diào)整；另外需要針對火排、火嘴系統(tǒng)設(shè)計冷卻機構(gòu)防止熱變形，使火排、火嘴系統(tǒng)保持初始的機械尺寸；這樣可以做到每一個火嘴位置離需要焊接的產(chǎn)品焊接點距離基本一致并且有合適的距離。實現(xiàn)加熱時間控制的途徑主要是通過變頻器控制運輸鏈電機，選擇合適的頻率，使運輸鏈產(chǎn)生一合適的速度。這樣來實現(xiàn)這三大重要工藝參數(shù)的精密控制。適合鋁熱交換器焊接用的良好火焰生成，與銅熱交換器焊接要求比較，需要在氣流量控制系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新，需要實現(xiàn)燃燒用的氣流量的精密、敏捷控制，使火焰大小恒定、一致。考慮加熱區(qū)加熱初始階段和后來階段導(dǎo)致上料區(qū)靠近加熱區(qū)附近的環(huán)境溫度的變化， 會產(chǎn)生對加熱焊接時間的微小影響。通過在這附近的環(huán)境溫度檢測，(紅外線)溫度傳感器可設(shè)定的一溫度數(shù)值(如45°C)，若超過這一設(shè)定值，使輸送鏈自動調(diào)整到比原來速度略快一點運轉(zhuǎn)，稍微減少加熱焊接區(qū)加熱時間，實現(xiàn)加熱時間兩段式自動調(diào)整。


圖1是本發(fā)明較佳實施例中氣路圖； 圖2是本發(fā)明較佳實施例的俯視簡圖3是本發(fā)明較佳實施例的火排結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明較佳實施例的火嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式一、適合鋁熱交換器火焰釬焊用的良好火焰生成，最關(guān)鍵是需要有一套精密、敏捷的氣流量控制系統(tǒng)，來控制火焰生成的液化石油氣和空氣的氣流量的實時控制，保證氣流量恒定。液化石油氣(LPG)和壓縮空氣管道通過加裝干燥過濾器(圖一 15)，使氣體都是比較干凈，再通過精密減壓閥(圖一 16、8) 二次減壓，使液化石油氣(LPG)壓力和助燃用的空氣壓力相對穩(wěn)定，為質(zhì)量流量器(圖一 6，通斷電磁閥、質(zhì)量流量計)良好、精密、敏捷控制氣流量奠定了基礎(chǔ)。觸摸屏上設(shè)定液化石油氣和空氣氣流量大小，通過PLC程序?qū)|(zhì)量流量計出口端的氣流量的不間斷的精密檢測、保持或敏捷調(diào)整質(zhì)量流量計的閥口開度來提供穩(wěn)定的氣流量，通過優(yōu)質(zhì)合適的混合器對空氣和液化石油氣的混合均勻，這樣混合氣體的流量和配比相對恒定，為穩(wěn)定、一致的火焰生成提供了必要條件。設(shè)計與制作良好的火排、火嘴(圖一 11、圖三8)，也是很關(guān)鍵，對稱的2套火排(圖三8)制作時，需要保證各自的20只火嘴位置一致，使需要加熱焊接的產(chǎn)品每一焊接點離火嘴的垂直位置不變。為防止火排熱變形，設(shè)計了水冷卻系統(tǒng)(圖一 1、20、21、11)，使火排尺寸不變形，對稱的兩排火排的各自的 20只火嘴(圖四)位置基本保持原來狀態(tài)；考慮火排(圖五)每一火嘴產(chǎn)生一樣的火焰大小、還需要一樣的離焊接點距離，需要有調(diào)整空間來調(diào)整使每一火嘴離焊接點的距離基本一致。保持一致?；鹱旖Y(jié)構(gòu)的合理性(圖四)，火嘴芯中間一只主要氣流孔和周上四只小孔的合理構(gòu)造也是產(chǎn)生良好火焰的關(guān)鍵點。二、綜合考慮方便操作、安全、節(jié)能、高效生產(chǎn)多規(guī)格鋁熱交換器的要求。通過對PLC、變頻器、觸摸屏等電氣控制系統(tǒng)的集成來實現(xiàn)。具體如下
1、大、小火轉(zhuǎn)換的節(jié)能作用和操作方便，通過在上料區(qū)(圖三2)接近加熱區(qū)的光電開關(guān)(圖三6)對產(chǎn)品產(chǎn)生的一開關(guān)量輸入PLC，使PLC輸出選擇大火焰段程序，當(dāng)焊接好的產(chǎn)品離開加熱區(qū)同樣通過另一只關(guān)電開關(guān)(圖三9)的檢測，延遲幾秒，來選擇小火焰段程序， 同時冷卻氣電磁閥(圖一 10)通電打開冷卻空氣(圖三10、圖一 19)，吹冷剛焊接的產(chǎn)品，冷卻時間可在觸摸屏上設(shè)定和更改某一合理時間。通過配置這兩個光電開關(guān)和PLC程序設(shè)計來實現(xiàn)大、小火轉(zhuǎn)換和冷卻空氣的供應(yīng)。，在觸摸屏設(shè)置了各自兩排的火焰大小火需要的氣流量大小，液化石油氣可在5L/MIN 25L/MIN之間調(diào)整，燃燒用空氣流量最大5001/min，需要和液化石油氣配比成一定比例(如20 :1)。操作員可很方便的實現(xiàn)火焰大、小的選定和更改。并且對氣流總量進(jìn)行了統(tǒng)計和保存，在觸摸屏上能看到液化石油氣用量和空氣用量。2、 一些安全裝置的配備。如火排安裝了水冷卻系統(tǒng)(圖一)，用來保護(hù)火排不產(chǎn)生變形，在水道系統(tǒng)中安裝一流量傳感器(圖一 20)，當(dāng)缺水時，蜂鳴器產(chǎn)生報警，觸摸屏提醒故障原因，自動滅火，實現(xiàn)保護(hù)火排不產(chǎn)生熱變形、損傷。液化石油氣和助燃用空氣各自安裝了一數(shù)顯壓力開關(guān)(圖一 5、22)，當(dāng)壓力低于一設(shè)定值時，通過開關(guān)信號輸入PLC，在觸摸屏上提醒問題報警，不能開動機器、點火等功能。或在機器工作過程中實現(xiàn)自動滅火功能和停止機器工作，從而達(dá)到安全保護(hù)作用。為減少人工點火麻煩和不安全因素，安裝了自動電子點火部件(圖二 12、13、14)和電磁閥(圖二 10)實現(xiàn)自動點火功能。運輸鏈啟動按鈕需要按住幾秒后、蜂鳴器提醒才能啟動；防止意外發(fā)生。升降電機帶動的火排機構(gòu)安裝上下限位開關(guān)，保證火排機構(gòu)位置在規(guī)定范圍內(nèi)，防止絲桿螺套等損壞。通過在觸摸屏上事先設(shè)定、保存的多種不同規(guī)格的產(chǎn)品序號來快速選擇產(chǎn)品品種所需要的工藝參數(shù)，包括火排位置高度、運輸鏈速度、液化石油氣和空氣流量大小等參數(shù)， 最多可保存32種品種，實現(xiàn)操作員要求低，方便操作、高效生產(chǎn)多規(guī)格產(chǎn)品的要求。通過電動機傳動絲桿機構(gòu)來升降火排位置高度，在觸摸屏上可設(shè)置火排位置高度。通過增量式編碼器、PLC的計數(shù)器模塊和火排高度位置零點參考值設(shè)置來實現(xiàn)數(shù)字化升降火排高度，達(dá)到某種產(chǎn)品火排所需高度?；鹋烹x焊接點位置可通過手工快速轉(zhuǎn)動絲桿來調(diào)整，達(dá)到所需要的距離。通過運輸鏈速度調(diào)整來實現(xiàn)加熱區(qū)合適的焊接加熱時間。某款產(chǎn)品的運輸鏈速度可在已保存的觸摸屏上快速更改、設(shè)定運輸鏈某一速度值(比如2000mm/min)，通過PLC上的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊來確定變頻器的輸出頻率來達(dá)到控制運輸鏈電機轉(zhuǎn)速。當(dāng)上料區(qū)靠近加熱區(qū)附近的環(huán)境溫度傳感器(圖三7)檢測溫度超過設(shè)定值時，通過PLC的條件程序自動選擇在觸摸屏上對應(yīng)的運輸鏈速度設(shè)置(如2200mm/min)，從而當(dāng)環(huán)境溫度變化后，自動變換輸送鏈速度，達(dá)到加熱時間的修正。
權(quán)利要求
1.數(shù)顯精密流量可控可調(diào)多列鋁熱交換器火焰釬焊設(shè)備，其特征在于它由一個電氣控制單元、上料區(qū)、焊接加熱區(qū)、下料區(qū)和氣動控制單元組成；在液化石油氣(LPG)和空氣、 冷卻水、電源等按要求開通的情況下，再選擇已存在的產(chǎn)品規(guī)格(已選好運輸鏈速度、火焰大小等工藝參數(shù))后，點火、開動輸送機，輸送鏈以恒定的速度運轉(zhuǎn)；在上料區(qū)不斷擺放需要焊接的工件(已按要求裝配好零件和焊環(huán))到輸送鏈板上，輸送鏈板以恒定的速度自動把產(chǎn)品送到焊接區(qū)兩邊對稱的火排火焰加熱焊接，再輸送到下料區(qū)；在下料區(qū)不斷地從輸送鏈下料，同時監(jiān)控焊接效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)顯精密流量可控可調(diào)多列鋁熱交換器火焰釬焊設(shè)備，其特征在于采用數(shù)顯精密氣體流量控制，并在上料區(qū)靠近加熱區(qū)附近檢測環(huán)境溫度，當(dāng)溫度傳感器感知該處環(huán)境溫度超過某一設(shè)定數(shù)值，有一開關(guān)量，通過PLC程序運行，使運輸鏈A檔速度自動更換成B檔速度，當(dāng)溫度低于這一設(shè)定數(shù)值時，自動回歸到A檔，即速度A\B檔自動切換，使環(huán)境溫度變化時，同一產(chǎn)品焊接、分為2檔加熱時間，其它工藝參數(shù)不變，從而實現(xiàn)全鋁熱交換器的U型管的高效焊接。
全文摘要
一種用于在軌道上直線移動的用于全鋁熱交換器的U型管釬焊的火焰焊接設(shè)備。它由一個電氣控制單元、上料區(qū)、焊接加熱區(qū)、下料區(qū)和氣動控制單元組成。在液化石油氣(LPG)和空氣、冷卻水、電源等按要求開通的情況下，再選擇已存在的產(chǎn)品規(guī)格(已選好運輸鏈速度、火焰大小等工藝參數(shù))后，點火、開動輸送機，輸送鏈以恒定的速度運轉(zhuǎn)。在上料區(qū)不斷擺放需要焊接的工件(已按要求裝配好零件和焊環(huán))到輸送鏈板上，輸送鏈板以恒定的速度自動把產(chǎn)品送到焊接區(qū)兩邊對稱的火排火焰加熱焊接，再輸送到下料區(qū)。在下料區(qū)不斷地從輸送鏈下料，同時監(jiān)控焊接效果。
文檔編號B23K3/00GK102259220SQ20111021347
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者王水慶 申請人:浙江新銳焊接材料有限公司