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真空釬焊設(shè)備及釬焊設(shè)備升級(jí)

來(lái)源：成都新德南光機(jī)械設(shè)備有限公司 | 發(fā)布時(shí)間：2016-06-19 |

釬焊是一種優(yōu)良的焊接工藝，是一種使待焊接工件通過(guò)熔融釬料的毛細(xì)流動(dòng)填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。傳統(tǒng)釬焊工藝，尤其是超硬材料行業(yè)的釬焊，一般采用真空焊接的方式，這是因?yàn)闊o(wú)論金剛石還是立方氮化硼，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與非活性焊料發(fā)生冶金親和反應(yīng)。而活性焊料對(duì)氧極其敏感，為保護(hù)活性釬料的活性，故而釬焊方式可以采用真空焊接或氣氛保護(hù)焊接（多為連續(xù)焊接）。

　　一、真空焊接

　　真空焊接首先要用到真空爐，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)真空爐的廠家很多，真空爐結(jié)構(gòu)大體類(lèi)似，依真空單元不同，大體分為兩類(lèi)：一類(lèi)高真空獲取采用擴(kuò)散泵系統(tǒng)；一類(lèi)高真空獲取采用分子泵系統(tǒng)。兩類(lèi)系統(tǒng)各有優(yōu)劣，下面分述之：

　　1、擴(kuò)散泵系統(tǒng)高真空爐

圖1

　　圖1所示為常見(jiàn)立式真空爐，采用的真空單元為機(jī)械泵-油擴(kuò)散泵系統(tǒng)，加熱單元一般為鉬帶加熱。擴(kuò)散泵系統(tǒng)真空爐目前多用在大腔體真空爐中，小腔體大都舍棄了擴(kuò)散泵而改用分子泵，先說(shuō)說(shuō)擴(kuò)散泵的優(yōu)點(diǎn)：1、造價(jià)低，如果以相同抽速比較的話，比如抽速同為5000L/s,擴(kuò)散泵造價(jià)相當(dāng)于相同抽速分子泵造價(jià)的三分之一；2、抽速大，這是擴(kuò)散泵的先天優(yōu)勢(shì)，也是擴(kuò)散泵現(xiàn)在還有市場(chǎng)的一大原因；但擴(kuò)散泵也有很多缺點(diǎn)：1、能耗高，這里以5000L/s抽速擴(kuò)散泵舉例，工作時(shí)的功率大概在5kW,而同規(guī)格分子泵功率不超過(guò)0.5kW;2、擴(kuò)散泵存在油污染，擴(kuò)散泵的工作原理決定了擴(kuò)散泵的油污染不可避免（擴(kuò)散泵通過(guò)擴(kuò)散泵油沸騰噴出產(chǎn)生的低分壓，經(jīng)過(guò)泵壁將爐內(nèi)氣體分子帶到前級(jí)泵）；3、體積大，導(dǎo)致整個(gè)真空系統(tǒng)體積龐大；4、啟動(dòng)慢，擴(kuò)散泵油需要預(yù)熱才能工作，預(yù)熱過(guò)程至少1小時(shí)。

　　二、分子泵系統(tǒng)高真空爐

圖2

　　圖2為采用分子泵系統(tǒng)真空爐，高真空機(jī)組為機(jī)械泵-分子泵，加熱單元為鉬帶加熱。圖中可以看出分子泵體積小巧，整個(gè)真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。采用分子泵高真空系統(tǒng)有很多優(yōu)勢(shì)：1、無(wú)油無(wú)污染；2、真空度高，采用分子泵系統(tǒng)爐內(nèi)真空可達(dá)5×10-6Pa,而擴(kuò)散泵的極限真空一般在10-4Pa量級(jí)；3、啟動(dòng)快速，從分子泵啟動(dòng)到真空度達(dá)到要求一般只需要幾分鐘時(shí)間，而擴(kuò)散泵一般在1小時(shí)以上；4、能耗極低。要說(shuō)分子泵的缺點(diǎn)，總結(jié)一個(gè)字：貴！抽速低的問(wèn)題可以通過(guò)加裝雙分子泵解決，最后還是回到貴字上，相信隨著分子泵的普及，分子泵的價(jià)格也會(huì)有所回落。

　　以上介紹的真空爐為目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的真空爐，也是各個(gè)廠家采用最多的真空爐，在目前階段，大體的選用原則為爐內(nèi)體積在250mm×400mm以內(nèi)的可考慮選用分子泵系統(tǒng)，大于這個(gè)體積的可選用擴(kuò)散泵系統(tǒng)，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)講較為適宜。

　　本文開(kāi)頭提到了釬焊設(shè)備要轉(zhuǎn)型升級(jí)，既然傳統(tǒng)真空爐能滿足目前生產(chǎn)需要為何要轉(zhuǎn)型升級(jí)？新的釬焊設(shè)備又要滿足那些條件，下面簡(jiǎn)單介紹一下新型釬焊設(shè)備的一些思路。

　　先從傳統(tǒng)真空爐在金剛石釬焊工具的應(yīng)用上面臨的問(wèn)題：小的問(wèn)題有能耗高、設(shè)備高故障率、設(shè)備造價(jià)高、設(shè)備腔體不能無(wú)限擴(kuò)大等，這些問(wèn)題還在企業(yè)可以承受的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)真空釬焊最大的問(wèn)題是生產(chǎn)周期長(zhǎng)！無(wú)論采用擴(kuò)散泵還是分子泵系統(tǒng)，加熱過(guò)程中都有大量氣體排出，如果加熱過(guò)快，氣體的放氣量特別大，真空抽氣機(jī)組無(wú)法及時(shí)把氣體抽出爐外，造成設(shè)備故障而停機(jī)。所以一爐的生產(chǎn)周期至少要在10小時(shí)以上，如果是滿負(fù)荷運(yùn)營(yíng)時(shí)間更長(zhǎng)，24小時(shí)只能生產(chǎn)一爐，而且因?yàn)樯a(chǎn)周期長(zhǎng)，整個(gè)生產(chǎn)周期里真空爐的加熱系統(tǒng)與爐壁的水冷系統(tǒng)要相互消耗以維持爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定，這樣就造成整個(gè)生產(chǎn)周期中能耗居高不下（傳統(tǒng)真空爐功率一般在30kW到100kW不等），時(shí)間成本加上能耗等成本使得釬焊工具的生產(chǎn)成本較高，無(wú)法大范圍推廣使用。

　　新型釬焊爐要能及時(shí)處理加熱過(guò)程中的氣體排放，只有這樣才能提高加熱功率，快速加熱至釬焊所需要的溫度，快速加溫還可減少金剛石的熱損傷，提高釬焊性能。經(jīng)測(cè)算，這種新型釬焊爐從室溫加熱至釬焊溫度（1000℃左右）只需30至60分鐘。

　　工欲善其事必先利其器，新型釬焊爐的研究開(kāi)發(fā)必將大力推動(dòng)金剛石及立方氮化硼釬焊工具的快速發(fā)展。（文/陳富田）

本文刊發(fā)于42期《磨料磨具》雜志