JPH04339560A - 連続炉によるろう接方法 - Google Patents
連続炉によるろう接方法Info
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- JPH04339560A JPH04339560A JP3202615A JP20261591A JPH04339560A JP H04339560 A JPH04339560 A JP H04339560A JP 3202615 A JP3202615 A JP 3202615A JP 20261591 A JP20261591 A JP 20261591A JP H04339560 A JPH04339560 A JP H04339560A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/008—Soldering within a furnace
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル状に長い炉室
中で金属被処理品を連続して通過させて加熱し、該金属
処理品の所望の個所をろう接するための連続ろう付け炉
の制御方法に関するものである。
中で金属被処理品を連続して通過させて加熱し、該金属
処理品の所望の個所をろう接するための連続ろう付け炉
の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属の接合において、接合しようとする
複数の母材金属を近接させ、この接合部に母材金属より
も融点の低い金属ろう材を置き、炉中を通過させて母材
金属を溶かさずに金属ろう材だけを溶かし、この溶融金
属ろう材が毛細管現象によって母材金属間の隙間を埋め
、それに続いて母材金属と金属ろう材を冷却する連続炉
によるろう接方法はよく知られているところである。
複数の母材金属を近接させ、この接合部に母材金属より
も融点の低い金属ろう材を置き、炉中を通過させて母材
金属を溶かさずに金属ろう材だけを溶かし、この溶融金
属ろう材が毛細管現象によって母材金属間の隙間を埋め
、それに続いて母材金属と金属ろう材を冷却する連続炉
によるろう接方法はよく知られているところである。
【０００３】このろう接作業は高温を伴なうものである
が、母材金属が固相でろう材金属が液相であるような高
温な時間が長くなることは、多くの場合好ましくない結
果を生じる。
が、母材金属が固相でろう材金属が液相であるような高
温な時間が長くなることは、多くの場合好ましくない結
果を生じる。
【０００４】例えば、鉄母材を銅ろう材で接合するとき
、ろう材が液相である時間が長過ぎると、鉄母材の鉄結
晶間隙にろう材が過度に侵入したり、一部では合金化し
て、接合部の機械的強度の低下をもたらす。また、アル
ミニウム合金母材は、アルミニウムとシリコンの合金を
ろう材としてろう接される場合が多いが、溶融して液相
となったこのろう材は高温に保たれる時間がほんの少し
長いだけでも母材のアルミニウムを共融させて破壊して
しまう。
、ろう材が液相である時間が長過ぎると、鉄母材の鉄結
晶間隙にろう材が過度に侵入したり、一部では合金化し
て、接合部の機械的強度の低下をもたらす。また、アル
ミニウム合金母材は、アルミニウムとシリコンの合金を
ろう材としてろう接される場合が多いが、溶融して液相
となったこのろう材は高温に保たれる時間がほんの少し
長いだけでも母材のアルミニウムを共融させて破壊して
しまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような不利な現象
を避けるためには、被処理品がその全体に渡って均一に
炉中で高温に保持される時間を極めて短いものにしなけ
らばならない。ところが、このように連続ろう付け炉を
制御することは誠に難しい。即ち、これは接合しようと
する被処理品を構成する複数の母材が必ずしも均一な熱
特性を持つとは限らないためである。
を避けるためには、被処理品がその全体に渡って均一に
炉中で高温に保持される時間を極めて短いものにしなけ
らばならない。ところが、このように連続ろう付け炉を
制御することは誠に難しい。即ち、これは接合しようと
する被処理品を構成する複数の母材が必ずしも均一な熱
特性を持つとは限らないためである。
【０００６】図１で示すように、例えば厚さ５ｍｍのア
ルミニウム合金の厚い板状の母材と厚さ１ｍｍのアルミ
ニウム合金の薄い板状の母材とを組合せて炉中で加熱す
れば、当然に薄い板状の母材が先に図１で符号１で示さ
れるように高温に達し、厚い板状の母材は遅れて図１で
符号２で示されるように昇温する。薄い母材に好ましい
接合部を得られるようにすれば、厚い母材上ではろう材
が溶けず、反対に厚い母材部分を良い接合状態にすれば
、薄い母材部分では過熱による欠陥が生じてしまう。 また、このように予熱時に昇温差（図１中で符号ｄで示
される）をもったままで目的のろう接温度にもたらすと
、被処理品が高温にさらされる時間（図１中で符号Ｔで
示される）が長くならざるを得ない欠陥が生じる。
ルミニウム合金の厚い板状の母材と厚さ１ｍｍのアルミ
ニウム合金の薄い板状の母材とを組合せて炉中で加熱す
れば、当然に薄い板状の母材が先に図１で符号１で示さ
れるように高温に達し、厚い板状の母材は遅れて図１で
符号２で示されるように昇温する。薄い母材に好ましい
接合部を得られるようにすれば、厚い母材上ではろう材
が溶けず、反対に厚い母材部分を良い接合状態にすれば
、薄い母材部分では過熱による欠陥が生じてしまう。 また、このように予熱時に昇温差（図１中で符号ｄで示
される）をもったままで目的のろう接温度にもたらすと
、被処理品が高温にさらされる時間（図１中で符号Ｔで
示される）が長くならざるを得ない欠陥が生じる。
【０００７】従って、複数の母材金属からなる金属被処
理品をその全体に渡って均一に高温にもたらし、しかも
金属被処理品の全体がこの高温にさらされる時間をでき
るだけ短時間にしようとするのが、本発明の解決しよう
とする課題である。
理品をその全体に渡って均一に高温にもたらし、しかも
金属被処理品の全体がこの高温にさらされる時間をでき
るだけ短時間にしようとするのが、本発明の解決しよう
とする課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するため、例えば図２で示されるヒートパタンの
如くに、被処理品が予熱・加熱されるように連続ろう付
け炉を制御するのである。
を解決するため、例えば図２で示されるヒートパタンの
如くに、被処理品が予熱・加熱されるように連続ろう付
け炉を制御するのである。
【０００９】即ち、炉中で予熱昇温中の被処理品を構成
する各部分の赤外線エネルギーを炉壁に気密に設けられ
た赤外線カメラや放射温度計でとらえ、これを解析或は
分析し、もし各部分の昇温温度曲線１′と２′との間に
図２に符号ｄで示されるような大きな差がある時には、
昇温曲線２′の通りに遅れて昇温する部分に被処理品の
炉中での送り速度を遅くして、各部分の温度差を符号ｄ
′の如くに可能な限り小さくした後に被処理品を目的ろ
う接温度に加熱するのである。被処理品全体が均一に昇
温されて、被処理品が目的ろう接温度の高温にされる時
間は、図２で符号Ｔ′で示される如くに短くなる効果が
得られる。
する各部分の赤外線エネルギーを炉壁に気密に設けられ
た赤外線カメラや放射温度計でとらえ、これを解析或は
分析し、もし各部分の昇温温度曲線１′と２′との間に
図２に符号ｄで示されるような大きな差がある時には、
昇温曲線２′の通りに遅れて昇温する部分に被処理品の
炉中での送り速度を遅くして、各部分の温度差を符号ｄ
′の如くに可能な限り小さくした後に被処理品を目的ろ
う接温度に加熱するのである。被処理品全体が均一に昇
温されて、被処理品が目的ろう接温度の高温にされる時
間は、図２で符号Ｔ′で示される如くに短くなる効果が
得られる。
【００１０】被処理品の各部分について、上述のように
してとらえた温度分布情報に大きな差がなく、各部分が
均一に昇温していれば、被処理品の送り時間を早くでき
ることは勿論である。
してとらえた温度分布情報に大きな差がなく、各部分が
均一に昇温していれば、被処理品の送り時間を早くでき
ることは勿論である。
【００１１】ところで、被処理品の炉中での予熱昇温の
ための送り時間を遅くするために、炉中を循環する搬送
ベルトの速度を遅くすると、被処理品を目的ろう接温度
にするためのろう付け加熱帯に被処理品が滞留する時間
も長くなってしまう。これでは、本発明の折角の効果が
なくなってしまうので、炉中のろう付け加熱帯を連続す
る数個の区分に分別して温度制御することが好ましい。 即ち、搬送ベルトの速度が遅い時には、前記した数個の
区分のいくつかのみを加熱帯として働かせ、反対に搬送
ベルトの速度が早い時には、前記した数個の区分の全部
を加熱帯として働かせればよいのである。
ための送り時間を遅くするために、炉中を循環する搬送
ベルトの速度を遅くすると、被処理品を目的ろう接温度
にするためのろう付け加熱帯に被処理品が滞留する時間
も長くなってしまう。これでは、本発明の折角の効果が
なくなってしまうので、炉中のろう付け加熱帯を連続す
る数個の区分に分別して温度制御することが好ましい。 即ち、搬送ベルトの速度が遅い時には、前記した数個の
区分のいくつかのみを加熱帯として働かせ、反対に搬送
ベルトの速度が早い時には、前記した数個の区分の全部
を加熱帯として働かせればよいのである。
【００１２】
【実施例】図３に示される連続炉３には加熱室４と冷却
室５を有する。加熱室は予熱帯６と加熱帯７とからなる
。８は炉中を循環するベルトで、このベルト８は駆動装
置９と従動装置１０によって速度が変えられるように駆
動される。図３〜４、特に図４に図示される通り、１１
は加熱室４を構成する金属マッフル１７の一部に該マッ
フルの気密性と炉内温度を損なうことのないように断熱
的に設けられた耐熱性ガラスの窓で、この窓を介して炉
内をベルト８によって搬送される被処理品の赤外線エネ
ルギーをとらえる赤外線カメラ１２が設けられる。赤外
線カメラ１２の代りに放射温度計を用いてもよい。
室５を有する。加熱室は予熱帯６と加熱帯７とからなる
。８は炉中を循環するベルトで、このベルト８は駆動装
置９と従動装置１０によって速度が変えられるように駆
動される。図３〜４、特に図４に図示される通り、１１
は加熱室４を構成する金属マッフル１７の一部に該マッ
フルの気密性と炉内温度を損なうことのないように断熱
的に設けられた耐熱性ガラスの窓で、この窓を介して炉
内をベルト８によって搬送される被処理品の赤外線エネ
ルギーをとらえる赤外線カメラ１２が設けられる。赤外
線カメラ１２の代りに放射温度計を用いてもよい。
【００１３】１３は赤外線カメラ１２でとらえた被処理
品の各構成部分の熱画像を解析或は分析する装置であり
、この装置１３から送られる出力信号は温度制御盤１４
と速度制御盤１５とに送られる。温度制御盤１４は送ら
れる信号によって予備加熱バーナー１６と加熱室４の予
熱帯６と加熱帯７のヒーター（図示せず）を制御し、速
度制御盤１５はベルト駆動装置９のベルト送り速度を制
御して、被処理品の予熱と加熱による昇温のヒートパタ
ンを図２に示される如くにする。
品の各構成部分の熱画像を解析或は分析する装置であり
、この装置１３から送られる出力信号は温度制御盤１４
と速度制御盤１５とに送られる。温度制御盤１４は送ら
れる信号によって予備加熱バーナー１６と加熱室４の予
熱帯６と加熱帯７のヒーター（図示せず）を制御し、速
度制御盤１５はベルト駆動装置９のベルト送り速度を制
御して、被処理品の予熱と加熱による昇温のヒートパタ
ンを図２に示される如くにする。
【００１４】そこで、上述した構成になる連続炉を用い
て、鉄鋼の銅ろう付けと、アルミニウム合金（３００３
アルミニウム）をアルミニウムとシリンコンの合金ろう
でろう付けした。
て、鉄鋼の銅ろう付けと、アルミニウム合金（３００３
アルミニウム）をアルミニウムとシリンコンの合金ろう
でろう付けした。
【００１５】被処理品はコ字状で上の板が１ｍｍの厚さ
の板で、下の板の厚さが５ｍｍで、側板に１ｍｍの厚さ
の板を用いた。上下の板は側板に接する部分でろう付け
されるものである。
の板で、下の板の厚さが５ｍｍで、側板に１ｍｍの厚さ
の板を用いた。上下の板は側板に接する部分でろう付け
されるものである。
【００１６】まず、鉄鋼の銅ろう付け（用いた銅ろうの
融点は１０８３℃）を行なった。上記した鉄鋼の上・下
板と側板からなる被処理品を上記した連続炉の加熱室の
予熱帯と加熱帯中を通過せしめて予熱した後に、目的ろ
う接温度（１１００℃）下に３分間保持し、続いて冷却
室５に送ってろう付けした。赤外線カメラ１２でとらえ
て解析装置１３で得た上の板と側板の予熱帯における（
目的ろう接温度にする前の）予熱標準温度は１０５０℃
であった。赤外線カメラと解析装置でこの時の下の板の
温度をとらえ、この温度と上記した上の板と側板の標準
温度との差がいかに本発明によって保証されるかを確か
めるために、駆動装置１５によってベルトの搬送速度を
変え、また同時に温度制御盤１４によって被処理品が目
的ろう接温度の１１００℃下に３分間だけ保持されるよ
うに制御した。その結果は表１の通りであった。
融点は１０８３℃）を行なった。上記した鉄鋼の上・下
板と側板からなる被処理品を上記した連続炉の加熱室の
予熱帯と加熱帯中を通過せしめて予熱した後に、目的ろ
う接温度（１１００℃）下に３分間保持し、続いて冷却
室５に送ってろう付けした。赤外線カメラ１２でとらえ
て解析装置１３で得た上の板と側板の予熱帯における（
目的ろう接温度にする前の）予熱標準温度は１０５０℃
であった。赤外線カメラと解析装置でこの時の下の板の
温度をとらえ、この温度と上記した上の板と側板の標準
温度との差がいかに本発明によって保証されるかを確か
めるために、駆動装置１５によってベルトの搬送速度を
変え、また同時に温度制御盤１４によって被処理品が目
的ろう接温度の１１００℃下に３分間だけ保持されるよ
うに制御した。その結果は表１の通りであった。
【００１７】
【表１】
【００１８】被処理品を目的ろう接温度（１１００℃）
にもたらす前の１０５０℃での該被処理品の各部分の温
度差（図２における符号ｄ′）が２０℃以下の時には、
良好なろう接が得られることが分った。
にもたらす前の１０５０℃での該被処理品の各部分の温
度差（図２における符号ｄ′）が２０℃以下の時には、
良好なろう接が得られることが分った。
【００１９】従って、被処理品の構成部分の赤外線ネル
ギーによる温度分布をとらえ、構成部分の標準温度での
温度差が２０℃以下になるように信号を速度制御盤１５
に送って、ベルトの搬送速度を制御すれば、良好なろう
接が行なえるものである。この時、同様に信号を温度制
御盤１４に送り、ヒーター加熱を制御して被処理品が目
的ろう接温度下に所定の短時間あるようにする。
ギーによる温度分布をとらえ、構成部分の標準温度での
温度差が２０℃以下になるように信号を速度制御盤１５
に送って、ベルトの搬送速度を制御すれば、良好なろう
接が行なえるものである。この時、同様に信号を温度制
御盤１４に送り、ヒーター加熱を制御して被処理品が目
的ろう接温度下に所定の短時間あるようにする。
【００２０】次に、上記した３００３アルミニウムの上
・下板と側板からなる被処理品のろう接を行なった。表
２にみる通り、上板と側板の標準温度（５２０℃）で赤
外線カメラの熱画像がとらえた下板の温度との差が８℃
以下のとき、良好なろう接が可能であった。ベルトの搬
送速度は、良好なろう接が得られる限り早い速度を選ぶ
ことが経済的であることは勿論のことである。
・下板と側板からなる被処理品のろう接を行なった。表
２にみる通り、上板と側板の標準温度（５２０℃）で赤
外線カメラの熱画像がとらえた下板の温度との差が８℃
以下のとき、良好なろう接が可能であった。ベルトの搬
送速度は、良好なろう接が得られる限り早い速度を選ぶ
ことが経済的であることは勿論のことである。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】この発明の方法によれば、被処理品が目
的ろう接温度に達する前の標準温度での被処理品の各構
成部分の温度分布を被処理品の赤外線エネルギーによっ
てとらえ、この情報によって被処理品の炉中での搬送速
度を変えるので、被処理品の各構成部分の温度差を少な
くすることができ、従って被処理品を目的ろう接温度下
に保持する時間を最短にすることができるので、良好な
ろう接が行なえる効果がある。
的ろう接温度に達する前の標準温度での被処理品の各構
成部分の温度分布を被処理品の赤外線エネルギーによっ
てとらえ、この情報によって被処理品の炉中での搬送速
度を変えるので、被処理品の各構成部分の温度差を少な
くすることができ、従って被処理品を目的ろう接温度下
に保持する時間を最短にすることができるので、良好な
ろう接が行なえる効果がある。
【図１】ろう接の被処理品の典型的なヒートパタンを示
すグラフである。
すグラフである。
【図２】本発明の方法によるろう接の被処理品の昇温ヒ
ートパタンを示すグラフである。
ートパタンを示すグラフである。
【図３】本発明の方法を行なうために好適な連続炉の説
明的な平面図である。
明的な平面図である。
【図４】図３に示される連続炉の一部の説明的な側面図
である。
である。
ｄ−被処理品の構成部分の昇温温度差
ｄ′−本発明による標準予熱時の構成部分の昇温温度差
Ｔ−目的ろう接温度下に被処理品を保持しなければなら
ない時間 Ｔ′−本発明による目的ろう接温度下に被処理品が保持
される時間 １，１′−昇温が早い部分の昇温曲線 ２′２′−昇温が遅い部分の昇温曲線 ３−連続炉 ４−加熱室 ５−冷却室 ８−搬送ベルト ９−ベルト駆動装置 １１−耐熱性ガラス窓 １２−赤外線画像カメラ １３−分析装置 １４−温度制御盤 １５−速度制御盤 １７−金属マッフル
Ｔ−目的ろう接温度下に被処理品を保持しなければなら
ない時間 Ｔ′−本発明による目的ろう接温度下に被処理品が保持
される時間 １，１′−昇温が早い部分の昇温曲線 ２′２′−昇温が遅い部分の昇温曲線 ３−連続炉 ４−加熱室 ５−冷却室 ８−搬送ベルト ９−ベルト駆動装置 １１−耐熱性ガラス窓 １２−赤外線画像カメラ １３−分析装置 １４−温度制御盤 １５−速度制御盤 １７−金属マッフル
Claims (7)
- 【請求項１】 トンネル状に長い炉室内にろう材を付
した金属被処理品を連続して通過させ、ろう材が液相と
なる温度よりも低い擬液相温度の直下温度域に予熱し、
その後に該被処理品をろう材が液相温度となるろう接温
度に加熱するろう接方法であって、上記被処理品の予熱
時に被処理品の少なくともろう接される部分を均一に上
記した温度域にするために、被処理品の温度を該被処理
品の赤外線エネルギーにより検知し、この検知したとこ
ろによって被処理品ができるだけ均一に上記した温度域
となるように該被処理品の予熱時の炉内の通過速度を制
御し、かつこのように制御された被処理品の通過速度に
従って該被処理品が上記したろう接温度下にさらされる
加熱時間をも制御するようにしたことを特徴とする連続
炉によるろう接方法。 - 【請求項２】 前記被処理品がろう接温度下にさらさ
れる加熱時間は、被処理品をろう材が液相温度となるろ
う接温度に加熱する加熱領域の長さを調節することによ
って制御されることを特徴とする請求項１記載の連続炉
によるろう接方法。 - 【請求項３】 前記被処理品の赤外線エネルギーは、
トンネル状に長い炉室を構成する金属マッフルの一部に
気密かつ断熱的に設けられた耐熱性ガラスの窓を介して
検知することを特徴とする請求項１又は２記載の連続炉
によるろう接方法。 - 【請求項４】 前記加熱領域の長さの調節は、加熱領
域をなす連続するように区分された複数の加熱帯の一部
又は全部を選択的に加熱のために使うことによりなされ
ることを特徴とする請求項２記載の連続炉によるろう接
方法。 - 【請求項５】 前記被処理品の赤外線エネルギーの検
知は、耐熱性ガラスを介して赤外線カメラ又は赤外線放
射温度計によって行なうことを特徴とする請求項３記載
の連続炉によるろう接方法。 - 【請求項６】 前記金属処理品が擬液相温度の直下温
度域に予熱された時、該金属処理品の構成部分の温度差
を、該処理品が鉄鋼の場合には２０℃以内とし、該処理
品がアルミニウム合金の場合に８℃以内とする請求項１
，２，３，４，又は５記載の連続炉によるろう接方法。 - 【請求項７】 前記金属処理品が鉄鋼の場合には該処
理品の搬送速度を４０ｃｍ／分よりも遅くし、該金属処
理品がアルムニウム合金の場合には該処理品の搬送速度
を２０ｃｍ／分以下とする請求項６記載の連続炉による
ろう接方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3202615A JP2528754B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 連続炉によるろう接方法 |
| US07/878,442 US5238171A (en) | 1991-05-13 | 1992-05-04 | Brazing method by continuous furnace |
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