數顯精密流量可控可調多列鋁熱交換器火焰釬焊設備的制作方法

專利名稱：數顯精密流量可控可調多列鋁熱交換器火焰釬焊設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種釬焊設備，用于在在軌道上直線移動地對全鋁熱交換器的U型管進行自動、連續的火焰釬焊。
背景技術：
在許多已經公開發表的文獻中，全鋁熱交換器的鋁及鋁合金U型管的自動、連續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”，從而得到合格的產品。為了解決上述問題，近年來，國內外研發出了 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，國內外專家已經對&1-A1- (Ag)釬料失去了信心，認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，研發適用于全鋁熱交換器的U型管進行自動、連續火焰釬焊的設備則是關鍵所在。本項發明就是解決了上述難題。

發明內容
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，本設備通過采用一個電氣控制單元、上料區、焊接加熱區、下料區和氣動控制單元組成來實現。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，再選擇已存在的產品規格(已選好運輸鏈速度、火焰大小等工藝參數)后，點火、開動輸送機，輸送鏈以恒定的速度運轉。在上料區不斷擺放需要焊接的工件(已按要求裝配好零件和焊環)到輸送鏈板上，輸送鏈板以恒定的速度自動把產品送到焊接區兩邊對稱的火排火焰加熱焊接，再輸送到下料區。在下料區不斷地從輸送鏈下料，同時監控焊接效果(參見示意圖)，從而實現了全鋁熱交換器的U型管的自動、連續火焰釬焊。考慮到釬料熔化溫度區間577°C飛00°C，鋁管熔化溫度660°C，為達到高效、批量焊接生產要求，采用數顯精密氣體流量控制，并在上料區靠近加熱區附近檢測環境溫度，當溫度傳感器感知該處環境溫度超過某一設定數值，有一開關量，通過PLC程序運行，使運輸鏈A檔速度自動更換成B檔速度。當溫度低于這一設定數值時，自動回歸到A檔。即速度 A\B檔自動切換。使環境溫度變化時，同一產品焊接、分為2檔加熱時間，其它工藝參數不變，從而實現全鋁熱交換器的U型管的高效焊接。考慮到實現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，這樣產生的火焰大小比較適合鋁材的火焰釬焊；其次是選擇優良合適的質量流量器各自實現LPG和空氣氣流量的穩定、精密敏捷控制，使氣流量始終保持一致狀態，這是最重要的工藝參數；再次是選用合適的混合器使LPG和空氣混合均勻；最后是設計和制作合適的火排、火嘴也很關鍵。實現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；其次是設計調整機構使火排可以前后、 左右、上下、斜向均可以調整；另外需要針對火排、火嘴系統設計冷卻機構防止熱變形，使火排、火嘴系統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品焊接點距離基本一致并且有合適的距離。實現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，使運輸鏈產生一合適的速度。這樣來實現這三大重要工藝參數的精密控制。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進行創新，需要實現燃燒用的氣流量的精密、敏捷控制，使火焰大小恒定、一致。考慮加熱區加熱初始階段和后來階段導致上料區靠近加熱區附近的環境溫度的變化， 會產生對加熱焊接時間的微小影響。通過在這附近的環境溫度檢測，(紅外線)溫度傳感器可設定的一溫度數值(如45°C)，若超過這一設定值，使輸送鏈自動調整到比原來速度略快一點運轉，稍微減少加熱焊接區加熱時間，實現加熱時間兩段式自動調整。


圖1是本發明較佳實施例中氣路圖； 圖2是本發明較佳實施例的俯視簡圖3是本發明較佳實施例的火排結構示意圖； 圖4是本發明較佳實施例的火嘴結構示意圖。
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，最關鍵是需要有一套精密、敏捷的氣流量控制系統，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定，為質量流量器(圖一 6，通斷電磁閥、質量流量計)良好、精密、敏捷控制氣流量奠定了基礎。觸摸屏上設定液化石油氣和空氣氣流量大小，通過PLC程序對質量流量計出口端的氣流量的不間斷的精密檢測、保持或敏捷調整質量流量計的閥口開度來提供穩定的氣流量，通過優質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，為穩定、一致的火焰生成提供了必要條件。設計與制作良好的火排、火嘴(圖一 11、圖三8)，也是很關鍵，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，設計了水冷卻系統(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；考慮火排(圖五)每一火嘴產生一樣的火焰大小、還需要一樣的離焊接點距離，需要有調整空間來調整使每一火嘴離焊接點的距離基本一致。保持一致。火嘴結構的合理性(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造也是產生良好火焰的關鍵點。二、綜合考慮方便操作、安全、節能、高效生產多規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的集成來實現。具體如下
1、大、小火轉換的節能作用和操作方便，通過在上料區(圖三2)接近加熱區的光電開關(圖三6)對產品產生的一開關量輸入PLC，使PLC輸出選擇大火焰段程序，當焊接好的產品離開加熱區同樣通過另一只關電開關(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)，吹冷剛焊接的產品，冷卻時間可在觸摸屏上設定和更改某一合理時間。通過配置這兩個光電開關和PLC程序設計來實現大、小火轉換和冷卻空氣的供應。，在觸摸屏設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火焰大、小的選定和更改。并且對氣流總量進行了統計和保存，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(圖一)，用來保護火排不產生變形，在水道系統中安裝一流量傳感器(圖一 20)，當缺水時，蜂鳴器產生報警，觸摸屏提醒故障原因，自動滅火，實現保護火排不產生熱變形、損傷。液化石油氣和助燃用空氣各自安裝了一數顯壓力開關(圖一 5、22)，當壓力低于一設定值時，通過開關信號輸入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自動滅火功能和停止機器工作，從而達到安全保護作用。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；防止意外發生。升降電機帶動的火排機構安裝上下限位開關，保證火排機構位置在規定范圍內，防止絲桿螺套等損壞。通過在觸摸屏上事先設定、保存的多種不同規格的產品序號來快速選擇產品品種所需要的工藝參數，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， 最多可保存32種品種，實現操作員要求低，方便操作、高效生產多規格產品的要求。通過電動機傳動絲桿機構來升降火排位置高度，在觸摸屏上可設置火排位置高度。通過增量式編碼器、PLC的計數器模塊和火排高度位置零點參考值設置來實現數字化升降火排高度，達到某種產品火排所需高度。火排離焊接點位置可通過手工快速轉動絲桿來調整，達到所需要的距離。通過運輸鏈速度調整來實現加熱區合適的焊接加熱時間。某款產品的運輸鏈速度可在已保存的觸摸屏上快速更改、設定運輸鏈某一速度值(比如2000mm/min)，通過PLC上的數模轉換模塊來確定變頻器的輸出頻率來達到控制運輸鏈電機轉速。當上料區靠近加熱區附近的環境溫度傳感器(圖三7)檢測溫度超過設定值時，通過PLC的條件程序自動選擇在觸摸屏上對應的運輸鏈速度設置(如2200mm/min)，從而當環境溫度變化后，自動變換輸送鏈速度，達到加熱時間的修正。
權利要求
1.數顯精密流量可控可調多列鋁熱交換器火焰釬焊設備，其特征在于它由一個電氣控制單元、上料區、焊接加熱區、下料區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，再選擇已存在的產品規格(已選好運輸鏈速度、火焰大小等工藝參數)后，點火、開動輸送機，輸送鏈以恒定的速度運轉；在上料區不斷擺放需要焊接的工件(已按要求裝配好零件和焊環)到輸送鏈板上，輸送鏈板以恒定的速度自動把產品送到焊接區兩邊對稱的火排火焰加熱焊接，再輸送到下料區；在下料區不斷地從輸送鏈下料，同時監控焊接效果。
2.根據權利要求1所述數顯精密流量可控可調多列鋁熱交換器火焰釬焊設備，其特征在于采用數顯精密氣體流量控制，并在上料區靠近加熱區附近檢測環境溫度，當溫度傳感器感知該處環境溫度超過某一設定數值，有一開關量，通過PLC程序運行，使運輸鏈A檔速度自動更換成B檔速度，當溫度低于這一設定數值時，自動回歸到A檔，即速度A\B檔自動切換，使環境溫度變化時，同一產品焊接、分為2檔加熱時間，其它工藝參數不變，從而實現全鋁熱交換器的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備。它由一個電氣控制單元、上料區、焊接加熱區、下料區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，再選擇已存在的產品規格(已選好運輸鏈速度、火焰大小等工藝參數)后，點火、開動輸送機，輸送鏈以恒定的速度運轉。在上料區不斷擺放需要焊接的工件(已按要求裝配好零件和焊環)到輸送鏈板上，輸送鏈板以恒定的速度自動把產品送到焊接區兩邊對稱的火排火焰加熱焊接，再輸送到下料區。在下料區不斷地從輸送鏈下料，同時監控焊接效果。
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 優先權日2011年7月28日
發明者王水慶 申請人:浙江新銳焊接材料有限公司