ВАННА СОЛЯНАЯ С ТИГЛЕМ

Ванна соляная с тиглем предназначена для пайки алюминиевых изделий и используется в производственных линиях машиностроительной промышленности.
Известна полезная модель №5392 от 06.12.1995 г. «Электрический тигель», содержащий емкость с расплавленным припоем, нагревательные элементы в виде ТЭНов со схемой управления, теплопроводящий стержень с чувствительным элементом для регулирования температуры припоя и механизм для циркуляции припоя, отличающийся тем, что тигель снабжен дополнительным теплопроводящим стержнем, контактирующим с поверхностью оболочки нагревательного элемента и наделенным чувствительными элементами, взаимодействующими со схемой управления нагревательными элементами.
Известно изобретение №2113947 от 09.04.1996 г. «Электрический тигель», содержащий емкость с расплавленным припоем, нагревательные элементы в виде ТЭНов со схемой управления, теплопроводящий стержень, погруженный в припой, с чувствительным элементом для регулирования температуры припоя и механизм для циркуляции припоя, отличающийся тем, что тигель снабжен дополнительным теплопроводящим стержнем, контактирующим с поверхностью оболочки нагревательного элемента, с чувствительным элементом, взаимодействующим со схемой управления нагревательными элементами.
В вышеуказанных аналогах нагрев припоя происходит с помощью нагревательных элементов в виде ТЭНов, расположенных на дне ванны. Для контроля температуры нагревательных элементов введен механизм контроля температуры, состоящий из теплопроводящего стержня и чувствительных элементов, которые при достижении температуры оболочки выше максимально допустимой, отключают, а при достижении температуры ниже допустимой вновь включают питание нагревательных элементов. Для контроля температуры припоя введена система контроля и регулировка температуры припоя путем перемешивания припоя с помощью системы циркуляции.
Данные аналоги имеют следующие недостатки:
- расположение нагревательных элементов на дне ванны приводит к тому, что припой в тигле разогревается неравномерно и долго.
- большая вероятность выхода из строя нагревательных элементов, при размещении нагревателя на дне.
- отсутствие дополнительной защиты тигля от разрушения флюсом значительно сокращает срок службы тигля.
Наиболее близким аналогом можно считать ванну соляную с тиглем, описанную в книге «Пайка алюминия и его сплавов» (автор А.М.Никитинский, М.: Машиностроение, 1983 г., стр. 169).
Ванна состоит из металлического каркаса, сваренного из уголков и листовой стали, футерованного внутри слоем огнеупорного кирпича. Внутри кладки расположен тигель с расплавленным флюсом, выполненный сварным из коррозионностойкой стали. Снаружи тигля для создания жесткости приварены ребра. Для нагрева флюса в ванне предусмотрено двустороннее расположение электродов квадратного сечения, к которым подается ток от двух трансформаторов, имеющих восемь степеней регулирования напряжения на вторичном контуре. Электроды при монтаже устанавливают выше дна, т.к. на дне тигля скапливается осадок. Эффект электромагнитной циркуляции флюса, возникающий в результате взаимодействия магнитных полей электродов в расплавленных солях, позволяет получить равномерное распределение температуры по всему объему рабочего пространства ванны только до глубины 600 мм. Между электродами и изделием параллельно плоскости электродов расположены металлические перегородки, которые защищают изделие от перегрева, а электроды - от коротких замыканий и преждевременного выхода из строя. Перегородки устанавливают так, что над и под ними образуются зазоры, по которым расплавленный флюс может перетекать из электродной зоны в рабочую зону ванны и обратно.
Перегородки способствуют более равномерному распределению температуры по всему объему ванны. Продвигая или отодвигая перегородки относительно электродов, можно регулировать потребляемую ванной мощность, не изменяя расстояния между электродами и не прибегая к частым переключениям вторичного трансформатора. Массивность перегородки и ее высокая теплопроводность способствует выравниванию температуры в рабочем объеме расплавленного флюса. В процессе пайки радиаторов на дне тигля осаждается шлак, для удаления которого на дне ванны устанавливают поддон. Для контроля температуры расплавленного флюса в тигле предусмотрены четыре термопары. Для поддержания постоянства заданной температуры имеются регулирующие потенциометры. На каркасе ванны установлен кожух, подсоединенный к вытяжной вентиляции цеха. Прототип имеет следующие недостатки:
- Расположение электродов в верхней части тигля приводит к тому, что при первоначальном разогреве твердого флюса из-за значительного градиента температур происходит деформация противоположной стенки тигля.
- Отсутствие дополнительной защиты тигля от разрушения флюсом значительно сокращает срок службы тигля.
- Нахождение электродов непосредственно в солях существенно сокращает срок службы электродов, что ведет за собой их частую замену.
- В описании работы устройства нет информации на присутствие дополнительного приспособления для передвижения перегородок, значит их передвигают вручную, что опасно при высокой температуре, которая обычно бывает при разогретом тигле.
- Перегородки находятся в растворе, значит, их присутствие внутри тигля существенно сокращает пространство рабочей зоны.
- Из описания можно сделать вывод, что детали ставятся на дно тигля, а значит, детали на протяжении всего процесса пайки находятся в соляном растворе неподвижно. Этот факт существенно влияет на качество результата пайки крупногабаритных деталей, для которых необходимо некоторое перемещение для получения результата лучшего качества.
Предлагаемое к патентованию устройство устраняет вышеперечисленные недостатки аналогов.
Цель предлагаемой полезной модели - улучшение эксплуатационных возможностей, увеличение срока службы установки при выполнении операции пайки алюминиевых изделий.
Поставленная цель достигается тем, что ванна соляная с тиглем состоящая из каркаса ванны, кирпичной кладки, утеплителя, спиралей-нагревателей, тигля, съемной термопары, стационарной термопары и крышки ванны, имеет следующие конструкторские особенности:
- сварные швы тигля усилены металлическими уголками для исключения деформации корпуса тигля и возникновения разрыва швов.
- спирали-нагреватели, прикрепленные к стенкам кирпичной кладки по всему контуру при помощи крюков, обеспечивают равномерный нагрев флюса в тигле и поддержание температуры в процессе пайки изделий.
- расположение спиралей-нагревателей на стенке кирпичной кладки по периметру стенок тигля исключает деформацию стенок тигля, что положительно сказывается на сроке службы тигля и позволяет сократить время разогрева расплава.
- стенки тигля состоят из внутреннего и внешнего корпусов, пространство между которыми заполнено оксидом алюминия. Такая конструкторская особенность позволяет ускорять процесс разогрева солей, поддерживать максимально долго необходимую температуру в тигле, а главное, увеличивает срок службы тигля и самой ванны в целом, т.к. при длительной эксплуатации соли разъедают внутренний корпус тигля и проникают в пространство, заполненное оксидом алюминия. Оксид алюминия не допускает проникновение солей к внешнему корпусу тигля, предотвращая тем самым его преждевременный выход из строя и, как следствие, выход из строя спиралей-нагревателей.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется на фигуре 1. Ванна соляная для пайки алюминиевых изделий, состоящая из каркаса 1, выполненного из нержавеющей стали, с наружной стороны обложенной утеплителем 2 и с внутренней стороны кирпичной кладкой 3, выполненной из жаропрочного кирпича и тигля, состоящего из внешнего корпуса 4 и внутреннего корпуса 5, выполненных из нихрома, пространство между которыми заполнено засыпкой из оксида алюминия 6, спиралей-нагревателей 7, расположенных внутри каркаса 1 и прикрепленных к стенке кирпичной кладки 3 для нагрева соляного раствора 8 и поддержания его при необходимой температуре внутри тигля, съемной термопары (на рисунке не показана), выполненной с чехлом из карбида кремния для контроля и поддержания температуры расплава солей в тигле, расположенной в специальном желобе 9, предназначенного для предотвращения поломки съемной термопары при закрытии крышки ванны 10, стационарной термопары (на рисунке не показана), закрепленной на задней стенке каркаса 1, предназначенной для контроля показаний температуры разогреваемых спиралей-нагревателей 7 и предотвращения перегрева и выхода их из строя, крышки ванны 10, предназначенной для ускорения процесса нагрева на необходимую температуру, подъем которой происходит с помощью гидравлического привода.
Работа устройства осуществляется следующим образом: Перед началом работ проводят удаление паров солей из рабочей зоны. Для этого включают вытяжку и производят продувку подачей сжатым азотом. Через определенное время прекращают подачу азота в соляную печь и выключают вытяжку.
При закрытой крышке ванны 10 включают спирали-нагреватели 7. При помощи показаний стационарной термопары спирали-нагреватели 7 выводят на необходимое фиксированное значение рабочей температуры. По истечении времени разогрева открывают крышку ванны 10, опускают в расплав переносную термопару и закрепляют ее в специальном желобе 9 для проверки вывода соляного раствора 8 в ванне до необходимой температуры. Если температура окажется ниже требуемой, то необходимо извлечь съемную термопару из соляного раствора 8, закрыть крышку ванны 10 и продолжать нагрев. Операцию проверки нагрева соляного раствора 8 повторяют до достижения его рабочей температуры. После съемную термопару вынимают из соляного раствора 8, выключают подогрев соляной ванны и закрывают крышку 10.
После завершения работ, когда, согласно показаниям стационарной термопары, температура спиралей-нагревателей 7 понизилась до необходимого минимума, повторяют операцию по удалению паров солей из рабочей зоны.
Такая конструкция ванны соляной с тиглем решает задачу улучшения эксплуатационных возможностей и увеличения срока службы объекта при выполнении операции пайки алюминиевых изделий.