一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置及方法与流程

1.本发明涉及一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置及方法，属于机械制造焊接技术领域。


背景技术：

2.炉中钎焊过程中产品表面氧化问题是钎焊工艺过程中常见的问题之一，降低了产品表面质量，影响产品后续的表面处理或装配。目前，解决该问题主要的方式有两种：一种为钎焊过程中将产品处于真空环境中，但钎焊炉抽真空的时间较长，生产效率低、成本高；另一种为在产品的表面涂高温防护涂层，该方法对于复杂结构的零件不适合，而且生产工艺流程复杂，钎焊后表面清理困难，生产成本高且生产效率低。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种炉中钎焊产品表面氧化的方法，能够解决产品表面氧化问题，且提高生产效率、降低生产成本。
4.产品处于防护罩半封闭保护中，钎焊过程中整个产品表面处于惰性气体保护中，且气体在产品表面处于匀速流动状态，直至产品出炉冷却结束为止。该方法产品装卡结构简单，互换性强，操作简单，生产效率高、生产成本较低。
5.本发明的技术解决方案是：
6.第一方面，提供了一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，包括主轴、外管、进气管、端部支撑组件、防护罩；外管套设于主轴外部，端部支撑组件连接于外管的外侧、并将外管一端与主轴之间的间隙密封，进气管穿过外管与主轴之间的密封位置、伸入主轴和外管之间的间隙；主轴外套设有小端支撑组件，小端支撑组件开设有多个均流孔，均流孔沿着主轴的轴线方向贯穿小端支撑组件，均流孔与外管未密封的端部相对，端部支撑组件沿着主轴轴线方向滑动连接有支撑环，外圈均流板用于与待钎焊产品的小端连接，支撑环用于与待钎焊产品的大端连接，以支撑待钎焊产品；防护罩套设于待钎焊产品外侧，防护罩的小端与主轴可拆卸连接。
7.在第一方面的一个可实现方式中，所述小端支撑组件包括外圈均流板，外圈均流板设置均流孔。
8.在第一方面的一个可实现方式中，所述小端支撑组件还包括内圈均流板，内圈均流板固定连接于主轴外部，外圈均流板套设于主轴均流板外部，且外圈均流板可沿主轴轴线方向与主轴均流板滑动，内圈均流板设置均流孔。
9.在第一方面的一个可实现方式中，所述支撑环远离主轴的表面开设有过流槽，过流槽沿着主轴的轴线方向贯穿支撑环，以使沿着待钎焊产品内表面流出的气体从过流槽流出。
10.在第一方面的一个可实现方式中，所述防护罩的大端敞开、小端固定连接有连接筒，连接筒用于套设在主轴外、并与主轴可拆卸连接，防护罩的大端刚好套设于端部支撑组
件外，防护罩的大端与端部支撑组件之间有间隙，以使防护罩内部的气流从该间隙流出。
11.在第一方面的一个可实现方式中，所述外管上预留多个排气孔，排气孔与待钎焊产品型面突变部位相对，多个排气孔在外管的周圈上均布。
12.在第一方面的一个可实现方式中，所述连接筒与主轴之间设置有螺栓，螺栓穿过连接筒并与主轴连接。
13.在第一方面的一个可实现方式中，所述端部支撑组件包括加强组件、端板、多个内侧筋板，加强组件连接于外管外部、并将外管一端与主轴之间的间隙密封，端板套设于加强组件外、并与加强组件固定连接，内侧筋板连接于端板朝向小端支撑组件的一侧，且内侧筋板与加强组件固定连接，多个内侧筋板远离主轴的端部与主轴轴线平行、并与支撑环接触且用于支撑支撑环。
14.在第一方面的一个可实现方式中，所述加强组件包括加强筒、内侧封堵板、和外侧封堵板，加强筒套设于外管的外部，内侧封堵板连接于加强筒与外管之间，将外管与加强筒之间密封，外侧封堵板连接于加强筒、外管端部、以及主轴的外壁，将外管的一端与主轴之间密封，外管的另一端与主轴之间为开放式结构。
15.在第一方面的一个可实现方式中，所述端板边缘到主轴轴线的距离大于内侧筋板边缘到主轴轴线的距离，以使内侧筋板外套设的支撑环支撑待钎焊产品的同时，端板可以支撑防护罩的大端。
16.第二方面，提供了一种炉中钎焊产品表面氧化控制方法，使用上述任一所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，包括：
17.s1:采用断续焊接的方法将待钎焊产品的小端与外圈均流板连接，待钎焊产品的大端与支撑环连接；再将支撑环套设于内侧筋板外、外圈均流板套设于内圈均流板外；
18.s2:将防护罩装入主轴外，此时待钎焊产品处于防护罩内，采用螺栓将防护罩的小端与主轴连接固定；
19.s3:通过进气管向产品表面通保护气体，将待钎焊产品及保护装置一起入炉进行炉中钎焊，钎焊过程中连续向产品中通气，不允许断气或气流量不足；
20.s4:待钎焊保温结束后，将产品从钎焊炉中拉出，适当增加保持气的流量，不允许出现断气或气流量不足；
21.s5:待冷却至室温后，将防护罩从主轴拆下；将打磨清理产品与支撑环、外圈均流板的焊点，取出钎焊完毕的产品。
22.综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：
23.(1)钎焊过程中产品无需处于真空环境，而处于惰性气体保护的环境中；
24.(2)能够满足复杂型面结构产品钎焊表面防护；
25.(3)钎焊后，产品表面无氧化现象，无需对钎焊后表面进行处理；
26.(4)产品保护装置结构简单，可重复多次使用，成本较低。
附图说明
27.图1气体保护装置的结构示意图；
28.图2钎焊过程气体流向控制示意图；
29.图3支撑环7中的均流槽结构示意图。
30.附图标记说明：1、进气管；2、主轴；21、加强筒；22、端板；23、内侧筋板；24、外侧筋板；25、固定环；26、内侧封堵板；27、外侧封堵板；3、外管；31、排气孔；4、外圈均流板；5、内圈均流板；6、防护罩；61、连接筒；7、支撑环；71、过流槽；8、螺栓。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细的描述：
32.本技术实施例公开一种炉中钎焊产品表面氧化控制的气体保护装置，如图1所示，该装置包括进气管1、主轴2、外管3、外圈均流板4、内圈均流板5、防护罩6、支撑环7、螺栓8。
33.如图1所示，外管3套设在主轴2的外部、且外管3与主轴2同轴，外管3靠近自身一端的外部套设有加强筒21，加强筒21的两端分别设置内侧封堵板26和外侧封堵板27，内侧封堵板26连接于加强筒21内壁与外管3的外壁之间，将外管3与加强筒21之间密封，外侧封堵板27连接于加强筒21内壁、外管3的端部、以及主轴2的外壁，将外管3的一端与主轴2之间密封，外管3的另一端与主轴2之间为开放式结构。根据强度需求，加强筒21可以设置不同厚度、或者可以设置多层。进气管1固定连接于主轴2的外壁，且进气管1的一端穿过外侧封堵板、并位于主轴2和外管3之间。从而气体从进气管1的一端进入到主轴2和外管3之间、并在主轴2和外管3之间均匀分布后，从外管的另一端流出。
34.如图1所示，内圈均流板5为环形，内圈均流板5套设于主轴2的外部、并与主轴2固定连接，内圈均流板5开设有多个均流孔，均流孔沿着主轴2的轴线方向贯穿内圈均流板5，均流孔与外管3未密封的端部相对。外圈均流板4为环形，外圈均流板4沿着主轴2的轴线方向也开设有多个均流孔，外圈均流板4的内径不小于内圈均流板5的半径，以使外圈均流板4可套设于内圈均流板5的外部、且外圈均流板4与内圈均流板5可滑动连接。外圈均流板4的外壁用于与待钎焊产品的小端连接、并支撑待钎焊产品。
35.如图1所示，加强筒21的外壁固定连接有端板22，端板22为与主轴2同轴的环形，端板22朝向内圈均流板5的一侧固定连接有多个内侧筋板23、另一侧固定连接有外侧筋板24，内侧筋板23和外侧筋板24均与加强筒的外壁固定连接，内侧筋板23绕主轴2的轴线均匀分布、且每个内侧筋板23均沿着主轴2的径向方向设置，内侧筋板23之间固定连接有固定环25，固定环25与主轴2同轴。多个内侧筋板23远离主轴2的端部外套设支撑环7，支撑环7与内侧筋板23远离主轴2的端部滑动连接。支撑环7的远离主轴2的外壁为与待钎焊产品内表面形状相适配的形状，并用于与待钎焊产品的大端连接、并支撑待钎焊产品。端板22边缘到主轴2轴线的距离大于内侧筋板24边缘到主轴2轴线的距离，以使内侧筋板24外套设的支撑环7支撑待钎焊产品的同时，端板22可以支撑内径更大的防护罩6的大端。
36.如图3所示，支撑环7远离主轴2的表面开设有过流槽71，过流槽71沿着主轴2的轴线方向贯穿支撑环7，以使沿着待钎焊产品内表面流出的气体能够经过过流槽71流出。
37.防护罩6的大直径端敞开、小直径端固定连接有连接筒61，连接筒61用于套设在主轴2的外部，防护罩6的大直径端刚好套设于端板22的外部，防护罩6的大直径端与端板22之间有间隙，以使防护罩内部的气流从该间隙流出。将螺栓8穿过连接筒61和主轴2，即将防护罩6固定于主轴2上。
38.支撑环7与内侧筋板23之间滑动连接的活动设置、以及外圈均流板4与内圈均流板5滑动连接的活动设置，使得在钎焊过程中，待钎焊产品因为温度变化发生形变时，外圈均
流板4或者支撑环7可跟随移动，从而待钎焊产品不会在高温加热过程中变形受到抑制而直接传递至产品上形成产品失稳变形。
39.外管3上预留排气孔31，排气孔31与待钎焊产品型面突变部位相对，排气孔的孔径一般为φ10mm～φ15mm，周圈均布3～6个。待钎焊产品的大端内部空间较大，排气孔的设置，使得待钎焊产品的大端内部有充足的保护气，包括从待钎焊产品的小端流过来的以及从排气孔流过来的，对待钎焊产品的大端内表面起到较好的保护作用。
40.如图2所示，待钎焊产品的两端分别外圈均流板4和支撑环7与机械连接后，获得安装整体，将安装整体套设于内侧筋板23和内圈均流板5的外侧，之后将防护罩6套设到待钎焊产品外侧、并将防护罩6与主轴2连接，最后，一起入炉进行炉中钎焊。钎焊时通过进气管口1向管口中通入保护气体，保护气体首先沿着进气管1进入到主轴2和外管3之间，然后在主轴2和外管3之间均匀分布后从外管3的端部流出。之后，从外管3端部流出的部分气体直接沿着待钎焊产品的内壁流动、然后穿过过流槽71、最终从防护罩6与端板22之间的间隙流出；从外管3端部流出的另一部分气体则穿过外圈均流板4和内圈均流板5上的均流孔、流入到待钎焊产品的外侧、并在防护罩6与待钎焊产品外侧之间的空间流动、最终从防护罩6与端板22之间的间隙流出。通过本技术的装置，保护气体匀速流到产品的内、外表面，达到保护产品表面的效果。
41.本实施例还提供了一种炉中钎焊产品表面氧化控制方法，采用气体保护的方式进行炉中钎焊，同时结合该保护装置的结构特点，其主要步骤如下：
42.(1)产品装卡
43.采用断续焊接的方法将待钎焊产品与支撑环7、外圈均流板4固定，待钎焊产品的小端与外圈均流板4连接，待钎焊产品的大端与支撑环7连接。再将支撑环7套设于内侧筋板23外、外圈均流板4套设于内圈均流板5外，实现了整个待钎焊产品与主轴2连接。
44.(2)装防护罩
45.将防护罩6装入主轴2外，此时待钎焊产品处于防护罩6内，其中防护罩6的大端与主轴2连接，但可周圈转动；防护罩6的小端与主轴2连接，采用螺栓8将防护罩6与主轴连接固定。
46.(3)气体置换
47.通过进气管1向产品表面通保护气体，将保护罩6内的空气置换。
48.(4)入炉钎焊
49.将待钎焊产品及保护装置一起入炉进行炉中钎焊，钎焊过程中连续向产品中通气，不允许断气或气流量不足。
50.(5)出炉冷却
51.待钎焊保温结束后，将产品从钎焊炉中拉出，适当增加保持气的流量，不允许出现断气或气流量不足。
52.(6)拆卸
53.待冷却至室温后，将螺栓8去除，将防护罩6从装置中取出；将打磨清理产品与支撑环7、外圈均流板4的焊点，取出钎焊完毕的产品。
54.本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保
护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

技术特征：
1.一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，其特征在于，包括主轴(2)、外管(3)、进气管(1)、端部支撑组件、防护罩(6)；外管(3)套设于主轴(2)外部，端部支撑组件连接于外管(3)的外侧、并将外管(3)一端与主轴(2)之间的间隙密封，进气管(1)穿过外管(3)与主轴(2)之间的密封位置、伸入主轴(2)和外管(3)之间的间隙；主轴(2)外套设有小端支撑组件，小端支撑组件开设有多个均流孔，均流孔沿着主轴(2)的轴线方向贯穿小端支撑组件，均流孔与外管(3)未密封的端部相对，端部支撑组件沿着主轴(2)轴线方向滑动连接有支撑环(7)，外圈均流板(4)用于与待钎焊产品的小端连接，支撑环(7)用于与待钎焊产品的大端连接，以支撑待钎焊产品；防护罩(6)套设于待钎焊产品外侧，防护罩(6)的小端与主轴(2)可拆卸连接。2.根据权利要求1所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，其特征在于，所述小端支撑组件包括外圈均流板(4)，外圈均流板(4)设置均流孔。3.根据权利要求2所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，其特征在于，所述小端支撑组件还包括内圈均流板(5)，内圈均流板(5)固定连接于主轴(2)外部，外圈均流板(4)套设于主轴(2)均流板外部，且外圈均流板(4)可沿主轴(2)轴线方向与主轴(2)均流板滑动，内圈均流板(5)设置均流孔。4.根据权利要求1所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，其特征在于，所述支撑环(7)远离主轴(2)的表面开设有过流槽(71)，过流槽(71)沿着主轴(2)的轴线方向贯穿支撑环(7)，以使沿着待钎焊产品内表面流出的气体从过流槽(71)流出。5.根据权利要求1所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，其特征在于，所述防护罩(6)的大端敞开、小端固定连接有连接筒(61)，连接筒(61)用于套设在主轴(2)外、并与主轴(2)可拆卸连接，防护罩(6)的大端刚好套设于端部支撑组件外，防护罩(6)的大端与端部支撑组件之间有间隙，以使防护罩(6)内部的气流从该间隙流出。6.根据权利要求1所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，其特征在于，所述外管(3)上预留多个排气孔(31)，排气孔(31)与待钎焊产品型面突变部位相对，多个排气孔(31)在外管(3)的周圈上均布。7.根据权利要求1所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，其特征在于，所述端部支撑组件包括加强组件、端板(22)、多个内侧筋板(23)，加强组件连接于外管(3)外部、并将外管(3)一端与主轴(2)之间的间隙密封，端板(22)套设于加强组件外、并与加强组件固定连接，内侧筋板(23)连接于端板(22)朝向小端支撑组件的一侧，且内侧筋板(23)与加强组件固定连接，多个内侧筋板(23)远离主轴(2)的端部与主轴(2)轴线平行、并与支撑环(7)接触且用于支撑支撑环(7)。8.根据权利要求7所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，其特征在于，所述加强组件包括加强筒(21)、内侧封堵板(26)、和外侧封堵板(27)，加强筒(21)套设于外管(3)的外部，内侧封堵板(26)连接于加强筒(21)与外管(3)之间，将外管(3)与加强筒(21)之间密封，外侧封堵板(27)连接于加强筒(21)、外管(3)端部、以及主轴(2)的外壁，将外管(3)的一端与主轴(2)之间密封，外管(3)的另一端与主轴(2)之间为开放式结构。9.根据权利要求7所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，其特征在于，所述端板(22)边缘到主轴(2)轴线的距离大于内侧筋板(23)边缘到主轴(2)轴线的距离，以使内侧筋
板(23)外套设的支撑环(7)支撑待钎焊产品的同时，端板(22)用于支撑防护罩(6)的大端。10.一种炉中钎焊产品表面氧化控制方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一所述的一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置，包括：s1:采用断续焊接的方法将待钎焊产品的小端与外圈均流板(4)连接，待钎焊产品的大端与支撑环(7)连接；再将支撑环(7)套设于内侧筋板(23)外、外圈均流板(4)套设于内圈均流板(5)外；s2:将防护罩(6)装入主轴(2)外，此时待钎焊产品处于防护罩(6)内，采用螺栓(8)将防护罩(6)的小端与主轴(2)连接固定；s3:通过进气管(1)向产品表面通保护气体，将待钎焊产品及保护装置一起入炉进行炉中钎焊，钎焊过程中连续向产品中通气，不允许断气或气流量不足；s4:待钎焊保温结束后，将产品从钎焊炉中拉出，适当增加保持气的流量，不允许出现断气或气流量不足；s5:待冷却至室温后，将防护罩(6)从主轴(2)拆下；将打磨清理产品与支撑环(7)、外圈均流板(4)的焊点，取出钎焊完毕的产品。

技术总结
一种炉中钎焊产品表面氧化控制装置及方法，属焊接技术领域。通过使用氧化控制装置，在钎焊过程中向产品表面定向、定流量的注入保护气体，使产品表面动态气流均匀，防止高温钎焊及冷却过程中产品表面氧化，提高产品表面质量。本方法可实现不锈钢、高强不锈钢、高温合金、铜等同种或异种材料、复杂型面结构产品的钎焊，具有结构简单、易于操作、成本低、且可多次重复使用的特点，可广泛用于不同材料、结构产品的炉中钎焊，解决钎焊产品表面氧化。解决钎焊产品表面氧化。解决钎焊产品表面氧化。


技术研发人员：张强 潘兆义 宋硕 褚强 毛冬远 任昌敬
受保护的技术使用者：西安航天发动机有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/16