一种三工位致冷器件自动双面焊设备及方法与流程

文档序号:24161211发布日期:2021-03-05 17:09阅读:125来源:国知局
一种三工位致冷器件自动双面焊设备及方法与流程

[0001]
本发明涉及自动焊接技术领域,本发明提供一种三工位致冷器件自动双面焊设备,本发明还涉及一种采用上述三工位致冷器件自动双面焊设备进行双面焊接的方法。


背景技术:

[0002]
焊接是制造业中重要的加工工艺方法之一,由于现代科学技术的飞速发展和诸多因素的推动,焊接制造工艺正经历着从手工焊到自动焊的过渡,自动化焊接已成为必然趋势。
[0003]
焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术,目前常用的焊接方式有熔焊,压焊和钎焊三大类,在其焊接过程中都会产生高温,而焊接过程中的不均匀温度场会产生焊接内应力,焊接内应力会引起加工焊件的局部塑性变形,使焊件的强度、精度刚度等都受到影响,无法满足最终产品对焊接精度、焊接强度等多种特性的要求。因此,需要思考如何能尽量消除工件在焊接过程中产生的内应力,保证产品质量,提高焊接生产率。


技术实现要素:

[0004]
本发明的目的是为了解决现有技术中的不足之处,发明一种结构简单,能够将焊接和焊件热处理一体化的自动双面焊设备及采用上述自动双面焊设备进行双面焊接的方法,有效减小或消除焊接内应力。
[0005]
本发明为实现上述目的,采用以下技术方案:一种三工位致冷器件自动双面焊设备,包括工装、焊接区和热处理区,所述焊接区包括上焊接块、下焊接块、固定上焊接块的第一支撑柱以及带动下焊接块的第一升降装置;所述热处理区包括第一热处理装置和第二热处理装置,所述第一热处理装置和所述第二热处理装置分别包括上加热块、下加热块、固定上加热块的第二支撑柱以及带动下加热块的第二升降装置,所述工装设置在所述焊接区和所述热处理区内部。
[0006]
进一步改进的,所述第一热处理装置冷却温度高于所述第二热处理装置冷却温度,所述焊接区焊接温度高于所述热处理区。
[0007]
进一步改进的,所述焊接区设置在工件入口处,所述第二热处理装置设置在工件出口处,所述第一热处理装置设置在所述焊接区和所述第二热处理装置之间,所述焊接区和所述热处理区水平排列。
[0008]
进一步改进的,所述工装位于上加热块和下加热块之间,所述工装可在水平面内移动,所述工装包括一套焊接固定、压紧、定位的夹具;所述第一升降装置和第二升降装置可选用双轴气缸。
[0009]
本发明还提供一种上述三工位致冷器件自动双面焊设备的控制方法,包括以下步骤:
[0010]
s01,将制冷片工件固定于工装上,随工装进入焊接区,并控制升降装置带动下焊
接块上移,向上顶起使制冷片工件表面与上焊接块接触,开始焊接,焊接完成后升降装置带动下焊接块下降;
[0011]
s02,制冷片工件随工装快速进入热处理区内第一热处理装置,制冷片工件进入第一热处理装置进行冷却,第一热处理装置内下加热块随升降装置上升,向上顶起使制冷片工件表面与上加热块接触,开始第一阶段冷却处理,第一阶段热处理完成后升降装置带动下加热块下降;
[0012]
s03,制冷片工件随工装立即进入第二热处理装置进行冷却,第二热处理装置内下加热块随升降装置上升,向上顶起使制冷片工件表面与上加热块接触,开始第二阶段热处理,作业完成后,第二热处理装置内下加热块随升降装置下降,制冷片工件随工装取出焊接设备。
[0013]
优选的,所述工件依次进入焊接区和热处理区进行焊接及去应力热处理,加工使用温度根据工件温度及工件的材料确认。所述焊接区焊接温度为300-400℃,所述热处理区包括两组冷却装置,第一热处理装置冷却温度为150-250℃,第二热处理装置冷却温度为50-150℃。
[0014]
优选的,所述工件进入焊接区进行焊接处理的时间为5s-10s,所述工件依次进入热处理区进行去应力热处理的时间为5s-10s。
[0015]
优选的,所述焊接区及所述热处理区为密封环境,焊接及去应力热处理过程在密闭环境中完成。
[0016]
本发明提供一种致冷器件焊接方法,包以下步骤:
[0017]
s1,将制冷片工件装进入焊接区,进行高温焊接;
[0018]
s2,将焊接后的制冷片工件立即转移到第一热处理区进行第一次应力释放处理;
[0019]
s3,将第一次应力释放后的制冷片工件立即转移到第二热处理区进行第二次应力释放处理;其中,所述第二热处理区温度低于所述第一热处理区。
[0020]
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0021]
(1)本发明通过在焊接设备内增加热处理区,用两组不同温度的热处理装置对焊接后制冷片工件立即进行热处理,能够有效减小或消除工件焊接时产生的内应力,实现焊接、冷却功能一体化,提高现场作业效率,保证产品质量。采用的冷却装置及焊接装置能够上下移动加热,能够适应不同形状、体积的焊接工件,保证工件受热均匀,防止表面温度局部过高影响加工质量。
[0022]
(2)本发明提供的三工位致冷器件自动双面焊方法,焊接完成后可直接通过工装进入热处理区进行双面冷却,焊接温度及时间,加热块、加热块的上升下降以及工装运动由系统直接控制,实现焊接自动化,提高焊接生产率;焊接以及同时的工艺使加热块及加热块在焊接、冷却过程中上下表面基本无温度差,进一步避免了对设备的额外耗损,不但提高了成品率同时还延长了设备使用寿命。
[0023]
(3)在所选三组焊接、冷却温度内工作时,加工工件的屈服强度下降,达到松弛焊接内应力的目的,降低焊接内应力的峰值,使应力分布平缓,提高组织稳定性,加快焊接内应力的消除且不会对结构特性造成破坏。
附图说明
[0024]
图1为本发明一种三工位致冷器件自动双面设备的结构示意图;
[0025]
图中:1、工装;2、焊接区;3、热处理区;4、上焊接块;5、下焊接块;6、第一支撑柱;7、第一升降装置;8、第一热处理装置;9、第二热处理装置;10、上加热块;11、下加热块;12、第二支撑柱;13、第二升降装置。
具体实施方式
[0026]
为了使本发明的目的,技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施实例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0027]
在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0028]
请参阅图1,本发明提供一种三工位致冷器件自动双面设备:一种三工位致冷器件自动双面焊设备,包括工装1、焊接区2和热处理区3,所述焊接区2包括上焊接块4、下焊接块5、固定上焊接块4的第一支撑柱6以及带动下焊接块5的第一升降装置7;所述热处理区3包括第一热处理装置8和第二热处理装置9,所述第一热处理装置8和所述第二热处理装置9分别包括上加热块10、下加热块11、固定上加热块10的第二支撑柱12以及带动下加热块11的第二升降装置13,所述工装1设置在所述焊接区2和所述热处理区3内部。两组不同温度的冷却装置对焊接件进行保温冷却,能够有效减小或消除工件焊接时产生的内应力,实现焊接、冷却功能一体化,提高现场作业效率,保证产品质量。采用的冷却装置及焊接装置能够上下移动加热,能够适应不同形状、体积的焊接工件,保证工件受热均匀,防止表面温度局部过高影响加工质量。
[0029]
请参阅图1,所述焊接区2设置在工件入口处,所述第二热处理装置9设置在工件出口处,所述第一热处理装置8设置在所述焊接区2和所述第二热处理装置9之间,所述焊接区2和所述热处理区3水平排列。所述第一热处理装置8冷却温度高于所述第二热处理装置9,所述焊接区2焊接温度高于所述热处理区3冷却温度。能够对焊接后工件直接进行去应力热处理,本设备中焊接区、第一热处理装置到第二热处理装置依次排列、温度递减,能够逐步渐进的对焊接工件进行焊接,第一次去应力热处理以及第二次去应力热处理,进行两次去应力热处理能够更好的减弱或消除焊接内应力,减少对工件结构特性的影响;并且三组装置可以同时工作,提高加工效率。
[0030]
另外,本实施例中,所述工装1位于上加热块4和下加热块5之间,所述工装1可在水平面内移动,所述工装1包括一套焊接固定、压紧、定位的夹具;所述升降装置可选用双轴气缸。工装可以使焊接工件在设备内自由移动,所述第一升降装置7和第二升降装置13可以实现焊接块及加热块的上下移动,能够适应不同工件的形状特征,预留出合适加工空间。
[0031]
本发明采用上述自动双面焊设备进行双面焊接的方法,包括以下步骤:
[0032]
s01,将制冷片工件固定于工装上,随工装进入焊接区,并控制升降装置带动下焊接块上移,向上顶起使制冷片工件表面与上焊接块接触,开始焊接,焊接完成后升降装置带动下焊接块下降;
[0033]
s02,制冷片工件随工装快速进入热处理区内第一热处理装置,制冷片工件进入第一热处理装置进行冷却,第一热处理装置内下加热块随升降装置上升,向上顶起使制冷片工件表面与上加热块接触,开始第一阶段热处理,第一阶段冷却处理完成后升降装置带动下加热块下降;
[0034]
s03,制冷片工件随工装立即进入第二热处理装置进行冷却,第二热处理装置内下加热块随升降装置上升,向上顶起使制冷片工件表面与上加热块接触,开始第二阶段热处理,作业完成后,第二热处理装置内下加热块随升降装置下降,制冷片工件随工装取出焊接设备。
[0035]
在步骤s01中,所述焊接区的温度及焊接时间可以根据工件的材料确认。对于致冷器件而言,优选的,其焊接区的温度可以控制在300-400℃。更优选的,焊接区的温度可以为350-360℃。所述焊接时间优选为5s-10s。当焊接时间过短时,由于热量传递不及时,容易导致虚焊产生;当焊接时间过长时,容易导致热量大量传递到半导体器件中部,产生额外应力。更优选的,所述焊接时间为6s-8s。
[0036]
在步骤s02中,所述第一热处理装置的温度及热处理时间可以根据工件的材料确认。对于致冷器件而言,优选的,其第一次热处理的温度可以控制在150-250℃。更优选的,第一次热处理的温度可以为170-180℃。当热处理温度过高时,工件易发生相变,破坏本身结构,产生额外应力;当热处理温度过低时,与焊接温度差过大容易破坏工件材料结构,且去应力不彻底。所述第一次热处理时间优选为5s-10s。当热处理时间过短时,由于热量传递不均匀,易导致应力消除不彻底,应力残留;当热处理时间过长时,容易导致热量大量聚集,产生额外应力。更优选的,所述第一次热处理时间为6s-8s。
[0037]
在步骤s03中,所述第二热处理装置的温度及热处理时间可以根据工件的材料确认。对于致冷器件而言,优选的,其第二次热处理的温度可以控制在50-150℃。更优选的,第二次热处理的温度可以为120-130℃。当热处理温度过高时,工件易发生相变,破坏本身结构;当热处理温度过低时,工件应力释放不彻底,易残留。所述第二次热处理时间优选为5s-10s。当热处理时间过短时,由于热量传递不均匀,易导致应力消除不彻底,应力残留;当热处理时间过长时,容易导致热量大量聚集,产生额外应力。更优选的,所述第二次热处理时间为6s-8s。
[0038]
整个焊接、热处理过程自动化完成,焊接及热处理一体化,能够缩短焊接后工件进入热处理准备时间,加强工件去应力热处理效果,提高焊接合格率。
[0039]
所述焊接区及所述热处理区为密封环境,焊接及去应力热处理过程在密闭环境中完成。避免外界干扰物进入设备,影响工件加工过程,保证工件加工精度;同时便于控制装置加工温度,稳定温度场。
[0040]
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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