一种无铅智能波峰焊炉用后板冷却装置及其冷却方法与流程

本发明涉及波峰焊炉辅助装置技术领域，具体为一种无铅智能波峰焊炉用后板冷却装置及其冷却方法。

背景技术：

波峰焊是令pcb板的焊接表面直接和高温液态的焊接材料接触从而形成焊接目的，波峰焊在对pcb板进行焊接的过程中，需要将焊接材料进行熔化，进而在加压泵的辅助架，在焊料槽液面形成特定形状的焊料波，插装了元器件的pcb在输送装置的辅助下，在固定角度以及固定浸入深度穿过波峰从而实现焊点焊接的过程，随着焊接环保要求的不断提高，常用的锡铅合金中重金属铅对人体会产生较大的伤害，使得无铅工艺应运而生，主要采用锡银铜合金，但是pcb焊接时需要更高的预热温度，最后pcb板焊接完成后，表面的温度较高，需要从焊接区域转运至冷却区域，一般采用自然冷却或者风扇冷却的方式令板体表面温度降低，便于工作人员后续进行处理。

但是，现有的波峰焊炉内对pcb的冷却装置在使用过程中存在一些缺陷：一、不能克服冷却程度低导致冷却效率较低的矛盾以及冷却程度高导致pcb板体结构产生变形的矛盾；二、不能够对焊接后的pcb板体表面的高温热量进行合理回收，以降低预热区域的能源损耗，因此不满足现有的需求，对此我们提出了一种无铅智能波峰焊炉用后板冷却装置及其冷却方法。

技术实现要素：

发明目的：在于提供一种无铅智能波峰焊炉用后板冷却装置及其冷却方法，以解决上述背景技术中提出的波峰焊炉内对pcb的冷却装置如何在提高板体冷却效率的前提下避免本体发生变形以及如何对表面热量进行合理回收的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无铅智能波峰焊炉用后板冷却装置及其冷却方法，包括冷却外壳，所述冷却外壳的上方设置有冷却顶座，所述冷却外壳与冷却顶座之间设置有冷却腔，所述冷却腔前端的上下均安装有第一散热装置，第一散热装置安装有两个，且第一散热装置分别与冷却外壳和冷却顶座通过螺栓固定，所述冷却腔中间位置处的上下端均安装有第二散热装置，且第二散热装置安装有三个，所述第二散热装置的内部设置有半导体制冷片，所述冷却腔后端的上下均设置有封闭挡板，且封闭挡板分别设置有两个，且封闭挡板将冷却腔的后端划分为独立的区域，所述封闭挡板之间的上端安装有蒸发器，且蒸发器与冷却顶座通过螺栓固定，所述冷却外壳与冷却顶座的内部均设置有热量回收腔，所述热量回收腔的内部均安装有热回收主管，且热回收主管的一端分别延伸至冷却外壳和冷却顶座的外部，所述热回收主管的一端密封固定有放热箱，所述第一散热装置位于热量回收腔内部的一端均密封固定有第一热回收支管，且第一热回收支管与热回收主管密封固定，所述冷却腔内部的两侧均安装有导轨，所述导轨的上端均安装有滑动装置。

在进一步的实施例中，所述半导体制冷片的上端设置有风罩，且风罩与半导体制冷片通过导热硅脂粘连固定，所述风罩下端的外部设有呈环形均匀分布的进气孔，所述风罩内部的上端安装有冷气排扇，且冷气排扇与风罩通过卡槽限位，所述风罩的上端呈环形阵列开设有若干风嘴，且风嘴的上端呈锥形结构，通过这种方式，能够有效降低pcb板的表面温度，实现快速冷却。

在进一步的实施例中，所述半导体制冷片的下端粘连固定有散热板，所述散热板的一端设有散热翅片，散热翅片设置有若干个，且散热翅片依次分布，所述散热翅片安装有散热扇，且散热扇的一端与散热翅片通过螺丝固定，所述散热扇的另一端密封固定有第二热回收支管，且第二热回收支管的另一端与热回收主管密封固定，不仅提高了半导体制冷片两端的温差，加快了冷却效率，而且能够对热端产生的热量进行收集。

在进一步的实施例中，所述放热箱的内部设置有放热腔，所述放热腔的内部安装有放热管，且放热管的一端与热回收主管密封固定，所述放热管的外部设置有导热环，且导热环与放热管焊接固定，所述放热箱的前端固定设置有连接管，且连接管的后端与放热管的另一端密封固定，所述放热箱的上端设置有导热座，且导热座与放热箱焊接固定，所述导热座的上端焊接固定有放热环，通过这种方式，一方面合理回收pcb板所散发的热量，提高前置预热效率，另一方面换热中不产生空气之间的直接接触，避免将冷却腔中的杂质灰尘输送至预热机构，从而保证pcb板的焊接质量。

在进一步的实施例中，所述冷却外壳内部的后端设置有安装腔，所述安装腔的前端安装有两个排气扇，所述安装腔的中间位置处安装有空压机，所述空压机的后端安装有冷凝器，且冷凝器与安装腔通过螺栓固定，所述冷凝器、空压机和蒸发器之间通过介质输送管密封固定，所述介质输送管位于安装腔内部的一端密封固定有膨胀阀，所述安装腔的后端安装有排气格栅，所述介质输送管位于冷却腔内部的一端外部包裹有防护套管，且防护套管与冷却外壳通过螺丝固定，空压机对气态介质进行压缩，气态介质通过冷凝器的过程中逐渐转化为液态，输送至冷却腔内的蒸发器时液态介质转化为气态同时吸热，从而降低封闭挡板区域内的温度。

在进一步的实施例中，所述滑动装置内部的两侧均转动安装有驱动轮，且驱动轮与导轨滑动连接，所述驱动轮的上端均固定设置有传动轮，所述滑动装置上端的一侧固定安装有伺服电机，且伺服电机的输出轴与其中一个传动轮固定连接，所述传动轮之间通过链带传动连接，所述滑动装置的内部固定安装有红外温度传感器，所述冷却外壳内部的中间位置处安装有控制器，且控制器的输入端与红外温度传感器的输出端电性连接，所述控制器的输出端与伺服电机的输入端电性连接，通过滑动机构能够使得pcb板在导轨上进行可控的横向移动。

在进一步的实施例中，所述滑动装置上端的另一侧一体设置有限位板，所述限位板的一侧安装有调节螺栓，调节螺栓与限位板通过螺纹配合，且调节螺栓的一端贯穿并延伸至限位板的另一侧，所述调节螺栓的一端安装有夹板，且夹板与调节螺栓的一端通过轴承转动连接，所述导轨的一侧一体设置有固定板，且固定板与冷却外壳通过螺栓固定连接，通过这种方式，能够灵活地根据pcb的大小规格进行合理限位。

无铅智能波峰焊炉用后板冷却装置的冷却方法，包括如下步骤：

步骤一、对pcb板进行安装，将pcb板放置在两个夹板之间，转动调节螺栓，通过夹板对pcb板形成固定，之后开启伺服电机，带动两个驱动轮同步转动，令滑动装置带动pcb板在导轨之间移动，之后pcb在无铅智能波峰焊炉中进行喷涂、预热以及焊接工作；

步骤二、pcb板进入冷却腔后，红外温度传感器开始工作，实时对pcb板的整体温度进行监测，移动至第一散热装置时，在风扇的负压作用下将pcb板的表面热量进行吸收，这一过程中，第一散热装置吸收的热量空气通过第一热回收支管进入至热回收主管；

步骤三、当表面温度降低至红外温度传感器的一阶段数值时，令滑动装置带动pcb板移动至第二散热装置的上方，为半导体制冷片接电，在接触至风罩的一端形成冷端，冷空气经过风嘴时，能够加快冷却空气的流速，冷却空气接触pcb板后，迅速降低表面热量，这一过程中，半导体制冷片热端所产生的热量在散热板和散热翅片的配合下快速将其导出，并在散热扇的作用下将热空气通过第二热回收支管排入至热回收主管；

步骤四、热空气通过热回收主管进入至放热箱内部的放热管后，形成对放热箱内部空间的加热，热量传导至装有放热环的导热座，配合预热机构实现对pcb板的加热处理；

步骤五、当表面温度降低至红外温度传感器的二阶段数值时，令滑动装置带动pcb板移动至四个封闭挡板形成的冷却空间，通过控制器开启空压机，利用蒸发器的吸热作用，降低封闭挡板区域内的温度，实现pcb板最后的冷却步骤。

有益效果：1、本发明通过在第一散热装置的后端安装有第二散热装置，对pcb板进行冷却的过程中，为半导体制冷片接电，直流电通过两种不同类型的半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端分别实现热量的散发与吸收，在接触至风罩的一端形成冷端，令风罩内部的温度不断降低，同时与冷气排扇相配合，将风罩内部的冷气在负压作用下朝上方排出，冷空气经过风嘴时，由于风嘴整体呈锥形结构，靠近pcb板的一端口径较小，从而加快冷却空气的流速，在接触pcb板时，能够快速带走表面的热量，进而提高冷却效果，在这一过程中，外部空气从进气孔源源不断进行补充，在与冷气排扇和半导体制冷片的配合下形成冷却步骤的循环，通过这种方式，能够有效降低pcb板的表面温度，实现快速冷却。

2、本发明通过采用灵活式pcb板输送结构，优先将pcb板放置在两个夹板之间，通过转动一侧的调节螺栓，在与限位板在摩擦力的作用下带动夹板朝pcb的一侧移动，逐渐形成对pcb板的固定，通过开启滑动装置内部的伺服电机，在其输出轴的作用下通过传动轮和链带的传动配合带动两个驱动轮同步转动，那么在与导轨内部滑槽的配合下令滑动装置带动pcb板在导轨之间移动，之后pcb在无铅智能波峰焊炉中进行喷涂、预热以及焊接工作，通过这种方式，不仅能够灵活地根据pcb的大小规格进行合理限位，而且通过滑动机构能够使得pcb板在导轨上进行可控的横向移动。

3、本发明通过采用梯度式冷却的方法，由于在滑动装置上安装有红外温度传感器，在pcb板进入冷却腔后，红外温度传感器开始工作，实时对pcb板的整体温度进行监测，移动至第一散热装置时，在风扇的负压作用下将pcb板的表面热量进行吸收，该环节下pcb板的冷却速度相对较慢，以温和的负压吸附令板体结构保持稳定，当表面温度降低至红外温度传感器的一阶段数值时，令滑动装置带动pcb板移动至第二散热装置的上方，高速流动的冷却空气快速接触至pcb板的表面，一方面将表面杂质进行吹扫，另一方面加快板体的冷却效率，此时pcb板在上一步骤的处理下，不会因此时温度的降低对本体结构造成损伤，当表面温度降低至红外温度传感器的二阶段数值时，令滑动装置带动pcb板移动至四个封闭挡板形成的冷却空间，通过控制器开启空压机，对气态介质进行压缩，气态介质通过冷凝器的过程中逐渐转化为液态，输送至冷却腔内的蒸发器时液态介质转化为气态同时吸热，从而降低封闭挡板区域内的温度，实现pcb板最后的冷却步骤，通过这种方式，第一冷却过程中以温和的方式缓慢形成对pcb板热量的吸收，第二冷却过程中以较低的温度进行加速冷却，第三冷却过程中以更低的温度进行覆盖，提高整体冷却的均匀性。

4、本发明通过设置有放热箱，放热箱安装于无铅智能波峰焊炉中预热装置的前端位置，第一散热装置吸收的热量空气通过第一热回收支管进入至热回收主管，半导体制冷片热端所产生的热量在散热板和散热翅片的配合下快速将其导出，并在散热扇的作用下将热空气通过第二热回收支管排入至热回收主管，不仅提高了半导体制冷片两端的温差，加快了冷却效率，而且能够对热端产生的热量进行收集，热空气通过热回收主管进入至放热箱内部的放热管时，由于放热管呈螺旋状，能够减缓空气的流通速度，同时配合导热环，形成对放热箱内部空间的加热，热量传导至装有放热环的导热座，配合预热机构实现对pcb板的加热处理，另外在放热箱的一端设置有与放热管连通的连接管，可根据需要加装放热箱以满足热量回收需求，通过这种方式，一方面合理回收pcb板所散发的热量，提高前置预热效率，另一方面换热中不产生空气之间的直接接触，避免将冷却腔中的杂质灰尘输送至预热机构，从而保证pcb板的焊接质量。

附图说明

图1是本发明的整体立体图；

图2是本发明的整体内部结构示意图；

图3是本发明的导轨与滑动装置连接结构示意图；

图4是本发明的第二散热装置立体图；

图5是本发明的图2中a区域局部放大图；

图6是本发明的放热箱俯视图。

附图标记为：1、冷却外壳；2、冷却顶座；3、冷却腔；4、热量回收腔；5、导轨；6、第一散热装置；7、第一热回收支管；8、热回收主管；9、第二散热装置；10、第二热回收支管；11、控制器；12、放热箱；13、放热管；14、导热环；15、放热腔；16、导热座；17、连接管；18、蒸发器；19、防护套管；20、封闭挡板；21、安装腔；22、冷凝器；23、空压机；24、排气扇；25、介质输送管；26、膨胀阀；27、排气格栅；28、滑动装置；29、驱动轮；30、伺服电机；31、链带；32、传动轮；33、固定板；34、红外温度传感器；35、限位板；36、调节螺栓；37、夹板；38、半导体制冷片；39、散热板；40、散热翅片；41、风罩；42、风嘴；43、进气孔；44、散热扇；45、放热环；46、冷气排扇。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种无铅智能波峰焊炉用后板冷却装置及其冷却方法，包括冷却外壳1，冷却外壳1的上方设置有冷却顶座2，冷却外壳1与冷却顶座2之间设置有冷却腔3，冷却腔3前端的上下均安装有第一散热装置6，第一散热装置6的主体为风扇，以负压的方式对热量进行吸出，第一散热装置6安装有两个，且第一散热装置6分别与冷却外壳1和冷却顶座2通过螺栓固定，冷却腔3中间位置处的上下端均安装有第二散热装置9，且第二散热装置9安装有三个，第二散热装置9的内部设置有半导体制冷片38，冷却腔3后端的上下均设置有封闭挡板20，封闭挡板20分别设置有两个，且封闭挡板20将冷却腔3的后端划分为独立的区域，封闭挡板20之间的上端安装有蒸发器18，且蒸发器18与冷却顶座2通过螺栓固定，冷却外壳1与冷却顶座2的内部均设置有热量回收腔4，热量回收腔4的内部均安装有热回收主管8，热回收主管8的外壁包裹有阻热材料，且热回收主管8的一端分别延伸至冷却外壳1和冷却顶座2的外部，热回收主管8的一端密封固定有放热箱12，放热箱12的外壁同样设置有阻热材料，第一散热装置6位于热量回收腔4内部的一端均密封固定有第一热回收支管7，第一热回收支管7外部包裹有阻隔材料，且第一热回收支管7与热回收主管8密封固定，冷却腔3内部的两侧均安装有导轨5，导轨5的上端均安装有滑动装置28。

进一步，半导体制冷片38的上端设置有风罩41，且风罩41与半导体制冷片38通过导热硅脂粘连固定，风罩41下端的外部设有呈环形均匀分布的进气孔43，风罩41内部的上端安装有冷气排扇46，且冷气排扇46与风罩41通过卡槽限位，风罩41的上端呈环形阵列开设有若干风嘴42，且风嘴42的上端呈锥形结构，直流电通过两种不同类型的半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端分别实现热量的散发与吸收，在接触至风罩41的一端形成冷端，令风罩41内部的温度不断降低，同时与冷气排扇46相配合，将风罩41内部的冷气在负压作用下朝上方排出，冷空气经过风嘴42时，由于风嘴42整体呈锥形结构，靠近pcb板的一端口径较小，从而加快冷却空气的流速，在接触pcb板时，能够快速带走表面的热量，进而提高冷却效果。

进一步，半导体制冷片38的下端粘连固定有散热板39，散热板39的一端设有散热翅片40，散热翅片40设置有若干个，且散热翅片40依次分布，散热翅片40安装有散热扇44，且散热扇44的一端与散热翅片40通过螺丝固定，散热扇44的另一端密封固定有第二热回收支管10，且第二热回收支管10的另一端与热回收主管8密封固定，半导体制冷片38热端所产生的热量在散热板39和散热翅片40的配合下快速将其导出，并在散热扇44的作用下将热空气通过第二热回收支管10排入至热回收主管8。

进一步，放热箱12的内部设置有放热腔15，放热腔15的内部安装有放热管13，且放热管13的一端与热回收主管8密封固定，放热管13的外部设置有导热环14，且导热环14与放热管13焊接固定，放热箱12的前端固定设置有连接管17，且连接管17的后端与放热管13的另一端密封固定，放热箱12的上端设置有导热座16，且导热座16与放热箱12焊接固定，导热座16的上端焊接固定有放热环45，由于放热管13呈螺旋状，能够减缓空气的流通速度，同时配合导热环14，形成对放热箱12内部空间的加热，热量传导至装有放热环45的导热座16，配合预热机构实现对pcb板的加热处理，另外在放热箱12的一端设置有与放热管13连通的连接管17，可根据需要加装放热箱12以满足热量回收需求。

进一步，冷却外壳1内部的后端设置有安装腔21，安装腔21的前端安装有两个排气扇24，安装腔21的中间位置处安装有空压机23，空压机23的后端安装有冷凝器22，且冷凝器22与安装腔21通过螺栓固定，冷凝器22、空压机23和蒸发器18之间通过介质输送管25密封固定，介质输送管25位于安装腔21内部的一端密封固定有膨胀阀26，安装腔21的后端安装有排气格栅27，介质输送管25位于冷却腔3内部的一端外部包裹有防护套管19，且防护套管19与冷却外壳1通过螺丝固定，空压机23对气态介质进行压缩，气态介质通过冷凝器22的过程中逐渐转化为液态，输送至冷却腔3内的蒸发器18时液态介质转化为气态同时吸热，从而降低封闭挡板20区域内的温度，实现pcb板最后的冷却步骤。

进一步，滑动装置28内部的两侧均转动安装有驱动轮29，且驱动轮29与导轨5滑动连接，驱动轮29的上端均固定设置有传动轮32，滑动装置28上端的一侧固定安装有伺服电机30，且伺服电机30的输出轴与其中一个传动轮32固定连接，传动轮32之间通过链带31传动连接，滑动装置28的内部固定安装有红外温度传感器34，冷却外壳1内部的中间位置处安装有控制器11，且控制器11的输入端与红外温度传感器34的输出端电性连接，控制器11的输出端与伺服电机30的输入端电性连接，通过开启滑动装置28内部的伺服电机30，在其输出轴的作用下通过传动轮32和链带31的传动配合带动两个驱动轮29同步转动，那么在与导轨5内部滑槽的配合下令滑动装置28带动pcb板在导轨5之间移动。

进一步，滑动装置28上端的另一侧一体设置有限位板35，限位板35的一侧安装有调节螺栓36，调节螺栓36与限位板35通过螺纹配合，且调节螺栓36的一端贯穿并延伸至限位板35的另一侧，调节螺栓36的一端安装有夹板37，且夹板37与调节螺栓36的一端通过轴承转动连接，导轨5的一侧一体设置有固定板33，且固定板33与冷却外壳1通过螺栓固定连接，优先将pcb板放置在两个夹板37之间，通过转动一侧的调节螺栓36，在与限位板35在摩擦力的作用下带动夹板37朝pcb的一侧移动，逐渐形成对pcb板的固定。

无铅智能波峰焊炉用后板冷却装置的冷却方法，包括如下步骤：

步骤一、对pcb板进行安装，将pcb板放置在两个夹板37之间，转动调节螺栓36，通过夹板37对pcb板形成固定，之后开启伺服电机30，带动两个驱动轮29同步转动，令滑动装置28带动pcb板在导轨5之间移动，之后pcb在无铅智能波峰焊炉中进行喷涂、预热以及焊接工作；

步骤二、pcb板进入冷却腔3后，红外温度传感器34开始工作，实时对pcb板的整体温度进行监测，移动至第一散热装置6时，在风扇的负压作用下将pcb板的表面热量进行吸收，这一过程中，第一散热装置6吸收的热量空气通过第一热回收支管7进入至热回收主管8；

步骤三、当表面温度降低至红外温度传感器34的一阶段数值时，令滑动装置28带动pcb板移动至第二散热装置9的上方，为半导体制冷片38接电，在接触至风罩41的一端形成冷端，冷空气经过风嘴42时，能够加快冷却空气的流速，冷却空气接触pcb板后，迅速降低表面热量，这一过程中，半导体制冷片38热端所产生的热量在散热板39和散热翅片40的配合下快速将其导出，并在散热扇44的作用下将热空气通过第二热回收支管10排入至热回收主管8；

步骤四、热空气通过热回收主管8进入至放热箱12内部的放热管13后，形成对放热箱12内部空间的加热，热量传导至装有放热环45的导热座16，配合预热机构实现对pcb板的加热处理；

步骤五、当表面温度降低至红外温度传感器34的二阶段数值时，令滑动装置28带动pcb板移动至四个封闭挡板20形成的冷却空间，通过控制器11开启空压机23，利用蒸发器18的吸热作用，降低封闭挡板20区域内的温度，实现pcb板最后的冷却步骤。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。