Технология пайки изделий при подготовке производства

4.3 Индукционные нагревательные установки

Такие установки могут быть разделены на четыре группы.

1. По частоте питающего тока различают установки промышленной частоты, питающиеся от сети 50 Гц непосредственно или через специальные понижающие трансформаторы; установки повышенной частоты (500--10000 Гц), питающиеся от электромашинных преобразователей частоты.

2. По принципу действия установки могут быть методические и садочные, В методических установках изделие нагревается по мере его продвижения через индуктор. Электрические параметры этих установок в процессе работы не изменяются. В методических установках при неизменном темпе движения обеспечивается воспроизводимость режима пайки всех изделий, последовательно проходящих через индуктор. В садочных установках все участки изделия, помещенного в индуктор, нагреваются до заданной температуры одновременно. Электрические параметры этих установок в процессе нагрева изделия могут меняться в зависимости от изменения физических характеристик изделия при повышении их температуры.

Для серийного и массового производства однотипных изделий, подвергаемых пайке, целесообразно применять печи методического действия, которые по сравнению с садочными имеют более высокую производительность, более полную загрузку источника питания во времени (высокий коэффициент использования мощности) и большую стабильность режима.

Для мелкосерийного и опытного производства, где часто приходится перестраивать нагреватель на другое изделие, что занимает значительное время, применяют сравнительно простые садочные установки, обеспечивающие возможность регулирования режима пайки в широком диапазоне.

3. По характеру атмосферы в рабочем пространстве различают установки с окислительной (воздушной) средой, активной газовой средой и вакуумные. Основным элементом индукционных нагревательных установок служит индуктор, представляющий собой катушку (соленоид), изготовленную из медной водоохлажденной трубки.

4. По типу индуктора различают установки с цилиндрическими, прямоугольными и щелевыми индукторами.

Индукционные установки состоят из камеры нагрева с индуктором, конденсаторной батареи, механизма загрузки изделия, шкафов коммутации и управления. В установках методического действия все операции по загрузке изделий, их перемещению через индуктор и выгрузке полностью автоматизированы. Установки питаются от индивидуальных генераторов повышенной частоты или централизованной сети частотой 50, 1000, 2500 и 8000 Гц. Для пайки малогабаритных изделий используют специальные автоматические или полуавтоматические установки, в которых паяемое изделие помещают под кварцевый колпак, внутри которого создается необходимый вакуум или подается контролируемая атмосфера. Нагревательный индуктор располагают снаружи колпака.

Для пайки в вакууме широко применяют вакуумные индукционные установки (печи), обладающие рядом преимуществ по сравнению с электропечами, главное из которых -- обеспечение высоких температур без применения сложных и дорогих нагревательных элементов. Конструктивно индукционные печи подразделяются на шахтные и камерные и представляют собой герметичный сварной кожух, внутри которого находится индуктор. Недостаток данных установок состоит в том, что наличие воздуха , увеличивает электрические потери; токи в кожухе создают магнитный поток, ослабляющий поток индуктора.

4.4 Горелки

При ручной пайке высокотемпературными припоями (изделия нагревают газовыми горелками. В качестве горючих газов в них используют ацетилен, пропан-бутановую смесь, метан (природный газ), коксовый и «городской» газ, а также пары бензина и керосина.

I Окислителем для горючих газов служат кислород и воздух. Конструктивно горелка представляет собой ручку с двумя запорно-регулирующими вентилями и наконечник. Горючий газ и окислитель подаются раздельно по шлангам. Наконечник - сменный узел -- состоит из смесительной камеры и сопла (мундштука). По способу подачи горючего газа горелки подразделяют на инжекторные (низкого давления 1--4 кПа) и безынжекторные (высокого давления 40--100 кПа). Мощность пламени (предел устойчивого горения) определяется объемом смесительной камеры и диаметром сопла и регулируется изменением давления кислорода (в инжекторных горелках) или обоих газов (в безынжекторных горелках). Наличие сменных наконечников позволяет использовать одну горелку для пайки металлов различных тол- шин и теплофизических свойств.

4.5 Паяльник

Это нагревательное устройство, используемое при низкотемпературной пайке. Рабочим элементом паяльника служит наконечник (жало).

По способу нагрева наконечника различают паяльники непрерывного и периодического действия: Непрерывный нагрев наконечника осуществляют газовым, бензиновым, керосиновым пламенем, а также электрическим током. В электропаяльниках нагревательный элемент располагается с внешней стороны наконечника или внутри него. В условиях серийного и массового производства электропаяльники снабжены устройствами, обеспечивающими механическую, полуавтоматическую и автоматическую подачу припоя.

В паяльниках периодического действия наконечник нагревают внешним источником теплоты или встроенным в паяльник источником, работающим в импульсном режиме.

При низкотемпературной пайке металлов со стойкой оксидной пленкой применяют специальные паяльники -- ультразвуковые и абразивные, а также с вибрирующей щеткой. К высокотемпературным паяльникам, обеспечивающим разогрев наконечника до 900 °С, относятся паяльники с плазменным нагревом. Технические данные паяльников приведены в работе.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ЗНАЧЕНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПАЙКИ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ПРОИЗВОДСТВА

В последние годы условия разработки технологии пайки при подготовке производства существенно усложнились. Причины этого -- в быстром расширении номенклатуры паяемых изделий, дальнейшем усложнении их конструкционных особенностей, повышении и расширении требований к эксплуатационным характеристикам, увеличении разнообразия используемых в паяных изделиях сплавов, а также в необходимости существенного ускорения подготовки производства и перехода к гибким производственным системам (ГПС).

Технология пайки изделий все шире базируется на успехах ряда смежных фундаментальных и технических наук -- химии, физической химии (особенно такого ее раздела, как термодинамика), физики металлургии, теории прочности, металловедения, что стимулирует исследование процессов пайки и расширяет ее технологические возможности в производстве. Результаты всех этих исследований облегчают оптимизацию проектирования технологии пайки.

Кроме чисто технологического аспекта проблемы проектирования технологии пайки, необходимо учитывать аспекты технико-экономические, связанные с учетом стоимости и дефицитности применяемых материалов для пайки (припоев, флюсов, газовых сред и др.), норм их расхода, стоимости и производительности оборудования, средств автоматизации, механизации и роботизации, а также экологические аспекты, связанные с необходимостью сохранения окружающей среды в связи с токсичностью многих компонентов припоев, газовых сред, флюсов.

Проектирование технологии и технологических процессов до недавнего времени производилось только эвристическими методами. Вместе с тем быстрый рост информации в области теории, технологии и оборудования пайки, затрудняющий ее быструю переработку, приводит к использованию неполных данных и существенно зависит от эрудиции технолога. При этом многие достижения в области паяльного производства остаются неучтенными, выбранная технология -- неоптимальной, а процесс разработки -- длительным.

Вследствие быстрого роста объемов информации возможности ее переработки, накопления и использования при выборе технологии пайки изделий стали превосходить возможности не только одного человека, но и достаточно широкого круга технологов, работающих над изделием. Поэтому возникла необходимость использования для этой цели памяти ЭВМ. Это тем более необходимо, что при разработке технологии в процессе подготовки производства приходится сталкиваться с множеством альтернативных решений, что без использования ЭВМ затрудняет оптимизацию технологии и технологических процессов. Эта проблема достаточно сложна.

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вологдин В.В. Индукционная пайка. 5-е изд. Л: Машиностроение, 1989

2. Гладков А.С. Пайка деталей электровакуумных приборов. М.: Энергия, 1987

3. Гржимальский Л.Л., Ильевский И.И. Технология и оборудование пайки, М.: Машиностроение, 1980

4. Губин А.И. Пайка нержавеющих сталей и жаропрочных сталей. М.: Машиностроение, 1982

5. Лошко Н.Ф. Пайка металлов М.: Машиностроение, 1967

6. Стеклов О.И., Лапшин Л.Н. Коррозионно-механическая стойкость паяных соединений. М.: Машиностроение, 1981