真空釬焊設備及釬焊設備升級
來源：成都新德南光機械設備有限公司 | 發布時間：2016-06-19 |
釬焊是一種優良的焊接工藝，是一種使待焊接工件通過熔融釬料的毛細流動填充接頭間隙并與母材相互擴散實現連接焊件的方法。傳統釬焊工藝，尤其是超硬材料行業的釬焊，一般采用真空焊接的方式，這是因為無論金剛石還是立方氮化硼，其化學性質穩定，不易與非活性焊料發生冶金親和反應。而活性焊料對氧極其敏感，為保護活性釬料的活性，故而釬焊方式可以采用真空焊接或氣氛保護焊接（多為連續焊接）。
一、真空焊接
真空焊接首先要用到真空爐，目前國內生產真空爐的廠家很多，真空爐結構大體類似，依真空單元不同，大體分為兩類：一類高真空獲取采用擴散泵系統；一類高真空獲取采用分子泵系統。兩類系統各有優劣，下面分述之：
1、擴散泵系統高真空爐
圖1
圖1所示為常見立式真空爐，采用的真空單元為機械泵-油擴散泵系統，加熱單元一般為鉬帶加熱。擴散泵系統真空爐目前多用在大腔體真空爐中，小腔體大都舍棄了擴散泵而改用分子泵，先說說擴散泵的優點：1、造價低，如果以相同抽速比較的話，比如抽速同為5000L/s,擴散泵造價相當于相同抽速分子泵造價的三分之一；2、抽速大，這是擴散泵的先天優勢，也是擴散泵現在還有市場的一大原因；但擴散泵也有很多缺點：1、能耗高，這里以5000L/s抽速擴散泵舉例，工作時的功率大概在5kW,而同規格分子泵功率不超過0.5kW;2、擴散泵存在油污染，擴散泵的工作原理決定了擴散泵的油污染不可避免（擴散泵通過擴散泵油沸騰噴出產生的低分壓，經過泵壁將爐內氣體分子帶到前級泵）；3、體積大，導致整個真空系統體積龐大；4、啟動慢，擴散泵油需要預熱才能工作，預熱過程至少1小時。
二、分子泵系統高真空爐
圖2
圖2為采用分子泵系統真空爐，高真空機組為機械泵-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，整個真空系統結構簡單緊湊。采用分子泵高真空系統有很多優勢：1、無油無污染；2、真空度高，采用分子泵系統爐內真空可達5×10-6Pa,而擴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到要求一般只需要幾分鐘時間，而擴散泵一般在1小時以上；4、能耗極低。要說分子泵的缺點，總結一個字：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體積在250mm×400mm以內的可考慮選用分子泵系統，大于這個體積的可選用擴散泵系統，從經濟性來講較為適宜。
本文開頭提到了釬焊設備要轉型升級，既然傳統真空爐能滿足目前生產需要為何要轉型升級？新的釬焊設備又要滿足那些條件，下面簡單介紹一下新型釬焊設備的一些思路。
先從傳統真空爐在金剛石釬焊工具的應用上面臨的問題：小的問題有能耗高、設備高故障率、設備造價高、設備腔體不能無限擴大等，這些問題還在企業可以承受的范圍內。傳統真空釬焊最大的問題是生產周期長！無論采用擴散泵還是分子泵系統，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，真空抽氣機組無法及時把氣體抽出爐外，造成設備故障而停機。所以一爐的生產周期至少要在10小時以上，如果是滿負荷運營時間更長，24小時只能生產一爐，而且因為生產周期長，整個生產周期里真空爐的加熱系統與爐壁的水冷系統要相互消耗以維持爐內的溫度穩定，這樣就造成整個生產周期中能耗居高不下（傳統真空爐功率一般在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必將大力推動金剛石及立方氮化硼釬焊工具的快速發展。（文/陳富田）
本文刊發于42期《磨料磨具》雜志