本發明屬于釬焊
技術領域：
，具體涉及一種真空擴散釬焊爐的多元加熱方法。
背景技術：
：在釬焊方法中，電阻釬焊具有加熱迅速、生產效率高、加熱十分集中，對周圍熱影響小，工藝簡單，易實現自動化等優點；感應釬焊具有加熱速度快、對工件損傷小、接頭力學性能優異、可實現復雜界面的焊接等優點；而真空釬焊的主要優點是釬焊質量高，可容易釬焊那些用其他方法難以釬焊的金屬和合金。在真空釬焊中，由于真空環境中氣體分子很少，工件升溫過程主要是依靠加熱元件的熱輻射、工件內部熱傳導及工裝接觸熱傳導實現，工件加熱方式以熱輻射為主，所用加熱元件主要有鉬絲帶、鎢、鎳鉻、鐵鉻鋁、碳硅棒、碳化硅等，但這種方法加熱速度慢、真空條件沒有傳導介質、升溫所需熱量只有靠熱輻射實現，所以工作效率很低。中國專利03212485.6公開了一種真空退火爐，該專利提供的真空爐溫度1400℃、真空度10-3Pa，具有結構緊湊、操作方便與節電等特點，但結構復雜、加熱速度慢。中國專利201220093108.6公開了一種電阻感應復合加熱爐，由外層的耐火保溫材料、電阻加熱元件、加熱器皿組成，其中螺旋狀的加熱元件環加熱器皿四周，當通入高頻、中頻電源的時候，電阻本身開始加熱，而且中頻電源通入電阻形成感應電流，進行感應加熱，該裝置加熱效率高，但加熱范圍小、溫度低，不能滿足高溫、大工件的加熱需要。為了進一步提高加熱效率，目前國內外出現了采用工件預熱、強光輻射等加熱方式的報道，但是，工件預熱方法使得工件易氧化，而強光輻射方法對工件加熱范圍小、加熱成本太高。如何有機結合電阻釬焊、感應釬焊、真空釬焊的優點，設計出一種加熱速率高、成本低、高溫條件下的真空擴散釬焊加熱方法是釬焊領域的難題之一。技術實現要素：有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是，提供一種加熱速率快、成本低、加熱溫度高的真空擴散釬焊爐加熱方法。為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種真空擴散釬焊爐的多元加熱方法，采用電阻加熱、感應加熱及爐體控溫三元加熱方式，所述感應加熱采用感應線圈進行加熱，所述爐體控溫使用爐體內加熱元件進行加熱，包括以下步驟：1）使用電阻加熱對工件進行預熱，預熱完畢后，使用感應線圈加熱進行升溫；或者，使用中頻或高頻感應線圈對工件進行預熱，預熱完畢后，使用電阻加熱進行升溫；2）在所述升溫的同時，使用爐體內加熱元件進行保溫。優選地，所述電阻加熱是將電阻電極與低壓電源連接，所述低壓電源的電壓為5~20V。優選地，所述電阻電極通過軟銅線與所述低壓電源連接，所述軟銅線設置在密閉的波紋管內，所述波紋管內部通水。優選地，所述爐體內加熱元件為高溫鉬合金。優選地，所述高溫鉬合金包括如下重量百分比的組分：鉬60~80%、鎢10~20%、鈮5~10%、錸1~6%，上述各組分重量百分比之和為100%。優選地，所述高溫鉬合金包括如下重量百分比的組分：鉬71%、鎢17%、鈮8%、錸4%。一種真空擴散釬焊爐，包括爐體、真空泵、電阻電極、感應線圈、加熱元件、控制器、電源和絕緣密封圈，所述爐體內部與真空泵連接，所述工件放置在所述電阻電極之間，所述感應線圈圍繞所述工件設置，所述加熱元件設置在所述爐體的內壁，所述加熱元件、電阻電極和感應線圈依次分別與控制器和電源連接，所述爐體通過絕緣密封圈進行密封。優選地，所述爐體的內部設置輻射屏，所述輻射屏由內到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏，層間距為2~4毫米。優選地，所述爐體內設置紅外溫度傳感器，所述紅外溫度傳感器與所述控制器連接。與現有技術相比，本發明的有益效果如下：本發明巧妙地將電阻、感應和真空釬焊有機地結合于一體，具有加熱速度快，加熱效率高，成本低和加熱溫度高等優點，使得釬焊爐的適應范圍更加廣泛，釬焊質量更高，釬焊性能更加優異。本發明將電阻電極設置在工件的兩側，同時使工件處于感應線圈內，而加熱元件則設置在爐體的內壁，這樣，根據工藝需求可以多元化地采取多種加熱方式，根據工件的性質，使多種加熱方式有序配合，使工件的受熱更集中，升溫更合理，擴大其受熱范圍，使其加熱效率更高。而且，多元化的加熱方式使得工件與加熱元件之間具有更多的熱傳導形式，提高工件的加熱速度。這樣多方式協同，可提高工件的加熱效率，相對單一加熱方式的真空釬焊，節約成本10~20%，縮短30~45%的加熱時間。本發明釬焊爐在加熱時，首先將工件進行預熱，使工件有一個自適應的過程，有利于提高釬焊質量，然后加熱使工件升溫，完成釬焊。整個釬焊方法通過多種加熱方式的有序配合，相對于單一加熱方式的真空釬焊，熱利用率更高，釬焊效率更高，質量更好，極大改善工件溫度相對于爐體溫度的滯后性，使得加熱方式更加科學。再加之對爐體結構的改進，隔熱和保溫性能得以顯著提高，爐體升溫更快，溫度范圍更廣，可在600~1800℃范圍內工作，溫度的均勻性和穩定性更高，自控性更強。此外，多元化的加熱方式能夠滿足大工件的加熱需求，應用領域更廣泛。附圖說明下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明：圖1：本發明一種真空擴散釬焊爐的結構示意圖；圖2：本發明另一種真空擴散釬焊爐的結構示意圖；圖3：本發明輻射屏的結構示意圖；其中，1-爐體，2-加熱元件，3-電阻電極，4-感應線圈，5-真空泵，6-控制器，7-絕緣密封圈，8-輻射屏，9-紅外溫度傳感器，10-軟銅線，11-波紋管，12-工件。具體實施方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步清楚闡述本發明的內容，但本發明的保護內容不僅僅局限于下面的實施例。在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。參閱圖1~3，本發明提供了一種真空擴散釬焊爐，包括爐體1，爐體內設置加熱元件2、電阻電極3和感應線圈4，爐體內部與真空泵5連接，工件12放置在電阻電極之間，感應線圈圍繞所述工件設置，加熱元件設置在所述爐體的內壁，加熱元件、電阻電極和感應線圈分別依次與控制器6和電源連接，所述爐體通過絕緣密封圈7進行密封。其中，爐體內加熱元件為高溫鉬合金。高溫鉬合金優選為包括如下重量百分比的組分：鉬60~80%、鎢10~23%、鈮5~11%、錸1~6%，上述各組分重量百分比之和為100%。更優選地，所述高溫鉬合金包括如下重量百分比的組分：鉬71%、鎢17%、鈮8%、錸4%，上述各組分重量百分比之和為100%。本發明高溫鉬合金可在溫度500~1800℃之間工作。經試驗檢測，在此溫度下，高溫鉬合金的單軸抗拉強度為1020~1350MPa，硬度（HV10）為230~245，屈服強度為1050~1210MPa，延伸率為16.3~24.5%，檢測結果見表1所示。表1高溫鉬合金組成及性能組成、性能1#2#3#4#5#鉬7160807867鎢1723141021鈮8115107錸46125單軸抗拉強度/MPa13501062114512301187硬度/HV10245232237241236屈服強度/MPa12101078111311801135延伸率/%24.518.620.522.317.8本發明優選，加熱元件2螺旋設置在所述爐體的內壁上；爐體為雙層水冷爐體，采用水冷系統對工件進行冷卻。參閱圖2~3，所述爐體的內部設置輻射屏8，所述輻射屏由內到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為2~4毫米。各層間的固定和間隙采用在輻射屏上鉚接或焊接隔條。輻射屏能夠減少爐體內溫度向外輻射，使溫度更集中；而且通過材料與間距的結合和優化，能夠顯著增強爐體的保溫性能，優化材料的使用，節約成本。參閱圖2，爐體內可設置紅外溫度傳感器9，所述紅外溫度傳感器與所述控制器連接，這樣在釬焊過程中，可實現溫度的自動控制，使得工件的升溫控制更合理。本發明還提供了上述真空擴散釬焊爐的多元加熱方法，采用電阻加熱、感應加熱及爐體控溫三元加熱方式，所述感應加熱采用感應線圈進行加熱，所述爐體控溫采用爐體內加熱元件進行加熱。其中，電阻加熱是將電阻電極與低壓電源連接，所述低壓電源的電壓為5~20V，這樣與其他加熱方式的配合使用更易于控制。電阻電極優選為石墨材料，耐高溫性好，性質穩定。參閱圖1~2，電阻電極通過軟銅線10與所述低壓電源連接，所述軟銅線設置在密閉的波紋管11內，所述波紋管內部通水。這樣既實現了波紋管的良好密封，同時又使得波紋管內外的壓力易于平衡，安全系數更高。此處，所述水為蒸餾水，且不含氧等活潑氣體。本發明真空擴散釬焊爐的多元加熱方法，包括以下步驟：1）使用電阻加熱對工件進行預熱，預熱完畢后，使用感應線圈加熱進行升溫；或者，使用中頻或高頻感應線圈對工件進行預熱，預熱完畢后，使用電阻電極加熱進行升溫；2）在所述升溫的同時，使用爐體內加熱元件進行保溫。具體的，本發明一種真空擴散釬焊爐的多元加熱方法，包括以下步驟：步驟S1：將工件設置在電阻電極之間，且處于感應線圈內；將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當所述爐體達到要求的真空度后，將爐體溫度設定為工作溫度的0.85~0.90倍，開始加熱；步驟S2：先使用電阻電極生熱對工件進行預熱，預熱完畢后，斷掉電阻電極的電源，使用感應線圈加熱進行升溫；或者，先使用感應線圈對工件進行預熱，預熱完畢后，斷掉感應線圈的電源，再使用電阻電極加熱進行升溫；升溫的同時使用爐內加熱元件進行保溫，從而實現電阻、感應、爐體控溫的多元加熱方式。通過本發明的加熱方法，使得工件能夠提前預熱，不至于升溫過急，影響釬焊質量；預熱工序將工件激活，使工件處于更有利于升溫加工的狀態；然后采用兩種加熱方式并行，不僅使得工件的加熱速度得到提高，工件的溫度相對于爐體溫度的滯后性明顯減弱，還使得爐體的保溫性能得到優化，熱量的利用率更高，工件的加工環境穩定，質量更容易得到保障。本發明的釬焊方法，采用真空加熱設備，在真空狀態下進行釬焊，提高釬焊工作效率的同時，把一些人為的、不可控因素轉化為由設備控制的穩定狀態，獲得的釬焊產品強度高、外觀平整、釬焊層厚度和熱應力分布均勻，釬焊環境干凈、無塵、無氧，降低了產品表面和釬焊層內產生氧化物和雜質的幾率；產品質量穩定，適合批量生產。實施例1參閱圖1~3，一種真空擴散釬焊爐，包括爐體1，爐體內設置加熱元件2、電阻電極3和感應線圈4，爐體內部與真空泵5連接，工件13放置在電阻電極之間，感應線圈圍繞所述工件設置，加熱元件設置在所述爐體的內壁，加熱元件、電阻電極和感應線圈分別依次與控制器6和電源連接，所述爐體通過絕緣密封圈7進行密封。其中，爐體內加熱元件為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的1#。加熱元件螺旋設置在所述爐體的內壁上。電阻電極通過軟銅線10與所述低壓電源連接，所述軟銅線設置在密閉的波紋管11內，所述波紋管內部通水12。爐體的內部設置輻射屏8，所述輻射屏由內到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為3毫米。該實施例所描述的真空擴散釬焊爐的多元加熱方法，包括以下步驟：步驟S1：將工件設置在電阻電極之間，且處于感應線圈內；將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當所述爐體達到要求的真空度后，將爐體溫度設定為工作溫度的0.85倍，開始加熱；步驟S2：先使用電阻電極生熱對工件進行預熱，預熱完畢后，斷掉電阻電極的電源，使用感應線圈進行加熱升溫，升溫的同時使用爐內加熱元件進行保溫；從而實現電阻、感應、爐體控溫的多元加熱方式。實施例2參閱圖1~3，本實施例所描述的真空擴散釬焊爐的結構，與實施例1不同的是：爐體內加熱元件為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的2#。爐體的內部設置輻射屏8，所述輻射屏由內到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為2.5毫米。本實施例真空擴散釬焊爐的多元加熱方法參閱實施例1。實施例3參閱圖1~3，本實施例所描述的真空擴散釬焊爐的結構，與實施例1不同的是：爐體內加熱元件為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的3#。爐體的內部設置輻射屏8，所述輻射屏由內到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為2毫米。該實施例所描述的真空擴散釬焊爐的多元加熱方法，包括以下步驟：步驟S1：將工件設置在電阻電極之間，且處于感應線圈內；將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當所述爐體達到要求的真空度后，將爐體溫度設定為工作溫度的0.90倍，開始加熱；步驟S2：先使用感應線圈對工件進行預熱，預熱完畢后，斷掉感應線圈的電源，再使用電阻電極加熱進行升溫；升溫的同時使用爐內加熱元件進行保溫；從而實現電阻、感應、爐體控溫的多元加熱方式。實施例4參閱圖1~3，本實施例所描述的真空擴散釬焊爐的結構，與實施例1不同的是：爐體內加熱元件為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的4#。爐體的內部設置輻射屏8，所述輻射屏由內到外依次為2層厚度為0.4毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.7毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為1.5毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為4毫米。本實施例真空擴散釬焊爐的多元加熱方法參閱實施例3。對比例1該對比例所描述的真空擴散釬焊爐，其與實施例1不同的是：爐體內僅設置加熱元件2，加熱元件2為高溫鉬合金，高溫鉬合金為表1的1#；其余結構同實施例1，不再贅述。該實施例所描述的真空擴散釬焊爐的加熱方法，包括以下步驟：將工件設置在釬焊工位上，將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當所述爐體達到要求的真空度后，設定爐體溫度為工作溫度的0.90倍；使用爐內加熱元件進行加熱升溫，完成釬焊。對比例2該對比例所描述的真空擴散釬焊爐，其與實施例1不同的是：爐體內僅設置加熱元件2，加熱元件2為純鉬；爐體內設置輻射屏8，所述輻射屏由內到外依次為2層厚度為0.5毫米的鉬屏8-1、2層厚度為0.5毫米的耐熱鋼屏8-2和1層厚度為2毫米的不銹鋼屏8-3，層間距為7毫米；其余結構同實施例1，不再贅述。該實施例所描述的真空擴散釬焊爐的加熱方法，同對比例1。對比例3該對比例所描述的真空擴散釬焊爐，其與實施例1不同的是：爐體內僅設置電阻電極3和感應線圈4；其余同實施例1，不再贅述。該實施例所描述的真空擴散釬焊爐的加熱方法，包括以下步驟：將工件設置在釬焊工位上，將真空泵與爐體連接，使用真空泵將所述爐體抽真空，當所述爐體達到要求的真空度后，設定爐體溫度為工作溫度的0.90倍；先使用感應線圈對工件進行預熱，預熱完畢后，斷掉感應線圈的電源，再使用電阻電極加熱進行升溫，完成釬焊。效果評價本發明采用實施例1~4及對比例1~2的加熱方法對銀釬料、銅釬料、鎳釬料、鋁釬料、鎂釬料、錫合金、鈦合金和錳合金進行熱處理，并對各熱處理過程的熱導率和熱擴散率進行統計，結果見表1和表2。表1~2中本發明一列的數據為實施例1~4的平均數據。表1熱導率（W/m.K）的統計結果表2熱擴散率（mm2/s）的統計結果由表1~2可以看到，采用本發明釬焊爐進行加熱處理，熱導率高，熱擴散快，能夠顯著提高加熱速度，提高熱傳導效率。同時，退火/擴散后，工件的性能指標更高。相較于對比例1~3，本發明的多元加熱方式效果顯著。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。當前第1頁1 2 3