真空釬焊設(shè)備及釬焊設(shè)備升級
來源：成都新德南光機(jī)械設(shè)備有限公司 | 發(fā)布時間：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熔融釬料的毛細(xì)流動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，目前國內(nèi)生產(chǎn)真空爐的廠家很多，真空爐結(jié)構(gòu)大體類似，依真空單元不同，大體分為兩類：一類高真空獲取采用擴(kuò)散泵系統(tǒng)；一類高真空獲取采用分子泵系統(tǒng)。兩類系統(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，先說說擴(kuò)散泵的優(yōu)點(diǎn)：1、造價低，如果以相同抽速比較的話，比如抽速同為5000L/s,擴(kuò)散泵造價相當(dāng)于相同抽速分子泵造價的三分之一；2、抽速大，這是擴(kuò)散泵的先天優(yōu)勢，也是擴(kuò)散泵現(xiàn)在還有市場的一大原因；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，工作時的功率大概在5kW,而同規(guī)格分子泵功率不超過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)散泵通過擴(kuò)散泵油沸騰噴出產(chǎn)生的低分壓，經(jīng)過泵壁將爐內(nèi)氣體分子帶到前級泵）；3、體積大，導(dǎo)致整個真空系統(tǒng)體積龐大；4、啟動慢，擴(kuò)散泵油需要預(yù)熱才能工作，預(yù)熱過程至少1小時。
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，整個真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊。采用分子泵高真空系統(tǒng)有很多優(yōu)勢：1、無油無污染；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；3、啟動快速，從分子泵啟動到真空度達(dá)到要求一般只需要幾分鐘時間，而擴(kuò)散泵一般在1小時以上；4、能耗極低。要說分子泵的缺點(diǎn)，總結(jié)一個字：貴！抽速低的問題可以通過加裝雙分子泵解決，最后還是回到貴字上，相信隨著分子泵的普及，分子泵的價格也會有所回落。
以上介紹的真空爐為目前市場上常見的真空爐，也是各個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)，大于這個體積的可選用擴(kuò)散泵系統(tǒng)，從經(jīng)濟(jì)性來講較為適宜。
本文開頭提到了釬焊設(shè)備要轉(zhuǎn)型升級，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？新的釬焊設(shè)備又要滿足那些條件，下面簡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)用上面臨的問題：小的問題有能耗高、設(shè)備高故障率、設(shè)備造價高、設(shè)備腔體不能無限擴(kuò)大等，這些問題還在企業(yè)可以承受的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)真空釬焊最大的問題是生產(chǎn)周期長！無論采用擴(kuò)散泵還是分子泵系統(tǒng)，加熱過程中都有大量氣體排出，如果加熱過快，氣體的放氣量特別大，真空抽氣機(jī)組無法及時把氣體抽出爐外，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小時以上，如果是滿負(fù)荷運(yùn)營時間更長，24小時只能生產(chǎn)一爐，而且因?yàn)樯a(chǎn)周期長，整個生產(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，無法大范圍推廣使用。
新型釬焊爐要能及時處理加熱過程中的氣體排放，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發(fā)必將大力推動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