专利名称：基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接装置及方法。
背景技术：
焊接技术是指在高温或高压条件下，使用焊接材料(焊条或焊丝)将两块或两块以上的母材(待焊接的工件)连接成一个整体的操作方法。将熔化的焊接材料导向焊接工件上，待温度降低后，熔化部分凝结，两个工件就被牢固的焊在一起，这属于熔焊的其中一种方式。很多电子产品、机械装置等都需要用到导热性能良好的焊接材料进行连接，现有技术产品中的焊接材料一般为碳钢焊材或金属焊材，相对来说，有些金属焊材的导热性能比较良好，如铝的热导率为237W/m · K ；铜的热导率为401W/m · K ；银的热导率为
m · K ；而对于锡、铅等焊接材料的导热性能则较差，例如锡的热导率为67W/m · K ；铅的热导率为34. 8ff/m ；碳钢的热导率为46. 4_52W/m · K。在本发明中，会应用到具有高散热性能的膜材料。其中，利用碳成分所制作的高散热石墨膜，具有很高的散热能力，可以达到1500 1750W/m · K。而目前作为研究热点的石墨烯材料，则具有更加强大的散热能力，其热导率约为 5000ff/m · K。电磁加热是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质容器放置上面时，容器表面具即切割交变磁力线而在容器底部金属部分产生交变的电流(即涡流)，涡流使容器底部的铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能。从而起到加热物品的效果。因为是铁制容器自身发热，所有热转化率特别高，最高可达到95%。在本发明中，将电磁加热技术和高散热膜材料应用到焊接装置中，提供一种新的焊接装置及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置和方法，利用本发明，通过高导热材料和电磁加热，使焊接材料熔化，以熔融介质的方式实现良好的焊接功能。本发明所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置，包括有以下结构焊材腔室，用以置放待熔焊接材料的腔室；高导热膜，用以包裹于焊材腔室外侧、或内侧的导热膜；电磁发生器，设置在高导热膜处外侧，用以通过高导热膜对焊材腔室内的焊接材料进行加热的结构；隔热层，覆盖于焊材腔室和高导热膜外表面，用以隔绝焊材腔室内热量的散失；开关结构，设置在焊材腔室的出口处，用以控制焊材腔室内焊接材料的导出。优选的，该装置还包括，和开关结构相连接的控制组件，该组件用以提醒焊接材料的状态和控制开关结构开启和关闭。优选的，当焊接材料开始熔化时，通过触发开关结构，使控制组件处于提醒状态。优选的，所述的焊接材料为含铁、钴、镍至少其一的焊接材料。优选的，所述的焊接腔室的材料为熔点高于铁的导热材料。所述的高导热膜为石墨膜或石墨烯膜至少其一的材料。优选的，所述的焊材腔室内的待熔焊接材料中混合有高导热膜片，以利于热量的快速传递。优选的，所述的隔热层材料为熔点在1500°C以上的隔热材料。本发明所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的方法，包括以下步骤，步骤1，在焊材腔室中填充待熔电磁感应材料；步骤2，电磁发生器通过高导热膜，对焊材腔室内的电磁感应材料进行加热；步骤3，当焊材腔室内的电磁感应材料熔化，开启焊材腔室的开关结构，液态的电磁感应材料从焊材腔室内导出。优选的，步骤1中所述的电磁感应材料为铁、钴、镍至少其一的材料。本发明所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接还包括另一种方法，具体包括以下步骤，步骤1，在焊材腔室中填充电磁感应材料和非电磁感应的待熔焊接材料；步骤2，电磁发生器通过高导热膜，对焊材腔室内的电磁感应材料进行加热；步骤3，焊材腔室内的电磁感应材料对非电磁感应的待熔焊接材料进行热熔处理， 将液态的焊接材料从焊材腔室内导出。优选的，所述的电磁感应材料为铁、钴、镍至少其一的材料，非电磁感应材料为锡、 铅、镍、铝、铜、银、玻璃至少其一的焊接材料。
图1是本发明实施例所示的基于高散热材料和电磁加热实现焊接装置的示意图。图2是本发明所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的方法流程图。图3是本发明实施例所示的基于高散热材料和电磁加热实现焊接装置的另一种实施例的示意图。图4是本发明所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的另一种方法流程图。
具体实施例方式在本发明中，提供了一种基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置及方法。下面结合图1所示，首先对基于高散热材料和电磁加热焊接的装置作详细描述。 本发明所述的装置包括有焊材腔室110，用以置放待熔焊接材料的腔室；高导热膜120，用以包裹于焊材腔室外侧、或内侧的导热膜；电磁发生器130，设置在高导热膜处外侧，用以通过高导热膜对焊材腔室内的焊接材料进行加热的结构；隔热层140，覆盖于焊材腔室和高导热膜外表面，用以隔绝焊材腔室内热量的散失；开关结构150，设置在焊材腔室的出口处，用以控制焊材腔室内焊接材料的导出。控制组件160，它和开关结构相连接，用以提醒焊接材料的状态和控制开关结构开启和关闭。焊材腔室110，是盛放待熔焊接材料170的容器，并通过焊材腔室外的电磁发生器，将热量传递给焊接材料使其熔化，因此焊材腔室170所采用的材料，其熔点要高于焊接材料，且为高导热的材料，举例来说，如金刚石、石墨、导热陶瓷、钨等材料都是可以的。待熔的焊接材料170，在焊材腔室内熔化后，通过开关结构150导出，通向目标焊接处。焊接材料170是通过电磁发生器130加热的，根据电磁加热的原理，只有是磁性介质的导体材料，才能够产生热能。满足这种条件的材料主要目前主要为铁、钴、镍，因此焊接材料170应该为含铁、钴、镍至少其一的材料。对于高导热膜120，其设置的目的是为了使热量迅速的传递至整个焊材腔室，因此将其覆盖于焊材腔室的外侧或内侧，高导热膜120采用高散热且高熔点的材料，本发明中优选为高导热石墨膜或石墨烯膜。利用碳成分所制作的高散热石墨膜，具有很高的散热能力，可以达到1500 1750W/m · K。而目前作为研究热点的石墨烯材料，则具有更加强大的散热能力，其热导率约为5000W/m · K ；同时，石墨的熔点也非常高，达到3500°C以上。另外，高导热膜片也可掺和到焊接材料170中，如图1所示的高导热膜片121，这样有利于热量的快速传递。电磁发生器130，通过产生交变磁场和交变电流，使铁等磁性材料的原子高速运动，通过相互碰撞、摩擦而产生热能，因为是铁等材料自身发热，所以热转化率特别高，最高可达到95 %，本发明中所采用的电磁加热方式是一种节能、高效的加热方式。对于隔热层140，设置目的是为了减少焊材腔室的热量散发到环境中，造成热量的浪费，因此将隔热层140覆盖在焊材腔室及电磁发生器的外侧。隔热层所采用的材料，需要是高熔点的绝热材料，举例来说，如硅藻土制品、氧化铝制品、氧化镁制品、碳化硅制品、隔热陶瓷等材料都是可以的。控制组件160，它是和开关结构相连接的，设置有提醒结构和控制结构，提醒结构用以提醒焊接材料是否熔化，控制结构用以控制开关结构的开启和关闭。在控制组件上设置用以提醒焊接材料已开始熔化的提醒结构，是为了更方便的获悉焊接材料是否已经熔化，由于焊材腔室是密闭不透明的，因此要借助在外侧设置的提醒结构来显示内部焊接材料的状态。当焊接材料开始熔化时，熔化的液体会流向开关结构，由于控制组件和开关结构相连接，因此能够触发控制组件的提醒结构，使控制组件处于提醒状态。当控制组件上显示提醒时，表明焊接材料已熔化，可以通过控制结构开启开关结构，使熔化的液态焊接材料导出，通向目标焊接处，液态焊接材料在焊接位置冷却凝固后完成焊接。图2是本发明所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的方法流程图，该方法流程图是基于焊接材料为电磁感应材料如铁、钴、镍时所对应的方法，下面结合前面描述的装置对该方法作详细说明。步骤1，在焊材腔室中填充待熔电磁感应材料。
在图1所示的焊材腔室110中加入电磁感应材料170，所述的电磁感应材料为铁、 钴、镍至少其一的材料。步骤2，电磁发生器通过高导热膜，对焊材腔室内的电磁感应材料进行加热；电磁发生器通过电磁加热，直接加热铁、钴、镍等磁性材料，然后通过高导热膜将热量均勻传递至整个焊材腔室，使焊接材料均勻受热。如图1所示，高导热膜120设置在焊材腔室的外表面或内表面，同时焊接材料170中也混合有高导热膜片121，使得热量能够快速传递。步骤3，当焊材腔室内的电磁感应材料熔化，开启焊材腔室的开关结构，液态的电磁感应材料从焊材腔室内导出。焊材腔室内的焊接材料熔化时，液态焊接材料会流向开关结构，触发控制组件的提醒结构开启，表明焊接材料已开始熔化，这种情况下即可通过控制结构开启开关结构，使熔化的液态焊接材料从焊材腔室内导出。当导出的液态焊接材料达到焊接的标准量时，即关闭开关结构，使焊接材料停止导出，液态焊接材料在目标焊接处冷却凝固后，即达到焊接目的。如图3所示，展示的是另一种对焊接材料加热方式的装置，其中电磁感应材料170 本身不作为焊接材料，不发生熔化，电磁感应材料170只是作为提供热源的材料，对焊接材料171进行加热处理，焊接材料171的熔点低于电磁感应材料170，举例来说，焊接材料171 可以是锡、铅、镍、铝、铜、银、玻璃等材料。对应图3所示的装置，图4为相应的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的方法流程图，下面对该方法作详细说明。步骤1，在焊材腔室中填充电磁感应材料和非电磁感应的待熔焊接材料。如图3所示，电磁感应材料170为铁、钴、镍至少其一的材料，非电磁感应的焊接材料171为锡、铅、镍、铝、铜、银、玻璃等材料。步骤2，电磁发生器通过高导热膜，对焊材腔室内的电磁感应材料进行加热；在焊材腔室内同时混合有高导热膜片，可以将电磁感应材料的热量快速传递给非电磁感应材料。步骤3，焊材腔室内的电磁感应材料对非电磁感应的待熔焊接材料进行热熔处理， 将液态的焊接材料从焊材腔室内导出。由于非电磁感应的待熔焊接材料的熔点低于电磁感应材料，因此可以通过电磁感应材料的加热处理而熔化。以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施方式，均在本发明的保护范围之中。
权利要求
1.基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置，其特征在于该装置包括有， 焊材腔室，用以置放待熔焊接材料的腔室；高导热膜，用以包裹于焊材腔室外侧、或内侧的导热膜；电磁发生器，设置在高导热膜处外侧，用以通过高导热膜对焊材腔室内的焊接材料进行加热的结构；隔热层，覆盖于焊材腔室和高导热膜外表面，用以隔绝焊材腔室内热量的散失； 开关结构，设置在焊材腔室的出口处，用以控制焊材腔室内焊接材料的导出。
2.根据权利要求1所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置，其特征在于 该装置还包括控制组件，它和开关结构相连接，用以提醒焊接材料的状态和控制开关结构开启和关闭。
3.根据权利要求1所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置，其特征在于 当焊接材料开始熔化时，通过触发开关结构，使控制组件处于提醒状态。
4.根据权利要求1所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置，其特征在于 所述的焊接材料为含铁、钴、镍至少其一的焊接材料。
5.根据权利要求1所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置，其特征在于 所述的焊接腔室的材料为熔点高于铁的导热材料。
6.根据权利要求1所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置，其特征在于 所述的高导热膜为石墨膜或石墨烯膜至少其一的材料。
7.根据权利要求1所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置，其特征在于 所述的焊材腔室内的待熔焊接材料中混合有高导热膜片。
8.根据权利要求1所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置，其特征在于 所述的隔热层材料为熔点在1500°C以上的隔热材料。
9.一种基于高散热材料和电磁加热实现焊接的方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤1，在焊材腔室中填充待熔电磁感应材料；步骤2，电磁发生器通过高导热膜，对焊材腔室内的电磁感应材料进行加热； 步骤3，当焊材腔室内的电磁感应材料熔化，开启焊材腔室的开关结构，液态的电磁感应材料从焊材腔室内导出。
10.一种基于高散热材料和电磁加热实现焊接的方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤1，在焊材腔室中填充电磁感应材料和非电磁感应的待熔焊接材料； 步骤2，电磁发生器通过高导热膜，对焊材腔室内的电磁感应材料进行加热； 步骤3，焊材腔室内的电磁感应材料对非电磁感应的待熔焊接材料进行热熔处理，将液态的焊接材料从焊材腔室内导出。
11.根据权利要求9或10所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的方法，其特征在于步骤1中所述的电磁感应材料为铁、钴、镍至少其一的材料。
12.根据权利要求10所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的方法，其特征在于步骤1中所述的非电磁感应材料为锡、铅、镍、铝、铜、银、玻璃至少其一的材料。
13.根据权利要求9或10所述的基于高散热材料和电磁加热实现焊接的方法，其特征在于所述的高导热膜为石墨膜或石墨烯膜至少其一的材料。
全文摘要
本发明提供一种基于高散热材料和电磁加热实现焊接的装置和方法，属于焊接技术领域。该装置包括有用以置放待熔焊接材料的焊材腔室；用以包裹于焊材腔室外侧、或内侧的高导热膜；设置在高导热膜处外侧，用以通过高导热膜对焊材腔室内的焊接材料进行加热的电磁发生器；覆盖于焊材腔室和高导热膜外表面，用以隔绝焊材腔室内热量散失的隔热层；设置在焊材腔室的出口处，用以控制焊材腔室内焊接材料导出的开关结构；用以提醒焊接材料的状态和控制开关结构开启和关闭的控制组件。利用本发明，通过高导热材料和电磁加热，使焊接材料熔化，以熔融介质的方式实现良好的焊接功能。
文档编号H05B6/10GK102548075SQ201010618538
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者不公告发明人 申请人:上海杰远环保科技有限公司