Пайка током высокой частоты

#21 режиссер

Латунью у меня тоже ничего не вышло в аргоне- горит цинк

Вот и у меня по началу горел, а потом я стал как только пруток поплыл, сразу горелку убираю, и всё получилось. Иначе дальше перегрев и вспышка с хлопьями.

Это смотря для чего. Если дырку сверлить, то да, не верная, а мне надо было дырку на 1мм больше сделать. В начале затачивал как сверло, скалывается, там сталюка. Потом заточил на подобие фрезы (как на фото), так как режет в основном боковыми кромками. И этой напайкой (5х5х16.5) всё сделал.

Спасибо, попробую без буры припаять латунью.

#33 selco

чо думаю , то и пишу.

Аргоном очень сложно нагреть. Дуга даёт очень концентрированное тепло и легко расплавить деталь.

Вот и хорошо что концентрировано и не надо греть все и долго , ну а на счет расплавить это можно но должны же быть глаза и чувство меры и если его нет то можно и газовой делов натворить.

Кроме того, при пайке с разогревом ТИГ горелкой без флюса нужно идеально подготовить поверхности и припой, что на практике малореально. Как следствие — брак.

Ну что здесь сложного и не рама от грузовика , за 10мин можно довести почти до полированного.

Под пластиной можно сразу «облудить» то есть наложить некий слой припоя и на него уже Т С , в принципе и без этого действа затекает и полностью заполняет.

Вот переведенная версия видео

#37 selco

чо думаю , то и пишу.

Вы как давно ТС пластину на резец паяли?

Резцов из под Ваших рук не видел.

Да вот недавно и паял .

Я этим занимаюсь периодически регулярно. И тут выкладывал 2 изделия, паянных собственноручно.

Это хорошо , но у нас на заводе в основном на ТВЧ паяли , пластинка припоя флюс и ложат на основание и в колечко три секунды и усе готово , у вас конечно не был и не знаю ваших «обычаев».

Ну я совсем не токарь и на промышленном станке работал аж в 7 8 классе начальной школы и вот хорошая мастерская в школе была , девчонки напротив через коридор , готовят или шьют , мы пилили и точили . Сейчас внук в пятом и труд вместе с девчонками , шьют , пиццу режут . в общем кошмар чему будущих мужиков учат.

Виды применяемых припоев

Для того чтобы спаять резец, можно использовать и медь, хотя как альтернативу можно использовать его и с другими металлами (цинк, серебро, кремний, олово и т.д.). Каждый из таких компонентов снижает температуру плавления.

Но следует отметить, что такие припои не рекомендуется использовать, если работа предстоит со сталью или чугуном, так как в этом случае образуются фосфиты, которые влияют на прочность соединения. Такой шов будет очень хрупким, и, при оказании вибрационного или изгибающего давления, соединение может деформироваться или просто лопнуть.

Газовая напайка

При этом способе источником тепла является ацетилено-кислородная горелка. Следует отметить, что этот способ применяется лишь вслучае отсутствия других, описанных выше, источников тепла, либо когда необходимо напаять небольшое количество инструментов.

Пластинка из твердого сплава нагревается с помощью пламени, направленного на стержень резца. В пламени горелки должно присутствовать большое количество ацетилена.

Процесс напайки аналогичен описанному выше печному.

Напайка этим методом должна быть поручена сварщику с достаточным опытом работы.

При любом способе напайки, в результате её, припой в виде тонкой (до 0,1 мм) сплошной пленки должен соединять все поверхности соприкасания пластинки и гнезда.

Пластинка не должна быть смещена в гнезде.

Индукционная пайка твч

Индукционная пайка ТВЧ или пайка при помощи токов высокой частоты является очень эффективной технологией поскольку использование современных высокочастотных транзисторных генераторов, специализированных станков и оснасток позволяет осуществить локальный нагрев необходимой области, а не деталь целиком.

Индукционная пайка ТВЧ находит свое применение в следующих областях: пайка ТВЧ высокотемпературными припоями обмоток электрических машин (статоров гидрогенераторов, короткозамкнутых обмоток роторов двигателей), твердосплавных пластин на инструмент, групповая единовременная индукционная пайка ТВЧ более сотни пластин в вакууме с прецизионным нагревом детали сложной формы, пайка выводов конденсаторов и пр.

Разработанное оборудование и опыт проведения работ по пайке позволяют проектировать ручной инструмент, установки для индукционной пайки однотипных изделий и уникальные установки для прецизионной пайки ТВЧ сложных крупногабаритных деталей. Мобильное оборудование может быть использовано для выполнения заказов с выездом к Заказчику для пайки обмоток электрических машин.

Индукционная пайка ТВЧ твердосплавных пластин к стальным держателям широко применяется при изготовлении металлорежущего инструмента (резцы, сверла, фрезы), буровых коронок, рыхлителей грунта и т.д. Новой областью применения пайки твердосплавных пластин является упрочнение поверхности рабочей поверхности турбинных лопаток.

Эти задачи могут быть успешно и эффективно решены с помощью индукционной пайки. Индукционная пайка ТВЧ является энергосберегающей технологией. Высокие удельные мощности, которые реализуются при индукционном нагреве, позволяют быстро нагреть локальную зону до температуры пайки 600 — 1200 °C, затратив на процесс минимальную энергию по сравнению с традиционным способом газового нагрева.

Индукционная пайка твч:

Пайка ТВЧ выводов статора электрической машины Пайка выводов конденсатора Высокочастотная пайка инструмента
Пайка твердосплавных пластин

Источник

Как припаять твердосплавную пластину к резцу

Каждый, кто занимается токарным делом, встречается с такой проблемой, как пайка резцов в домашних условиях. Это достаточно-таки нужная процедура, которая осуществляет напайку твердосплавных пластин на держатели токарных резцов, помогает закалить инструмент.

Элементы токарного резца.

Как решить проблему без специализированной техники?

Раньше использовался способ нагрева резцов при помощи контактной машины. Его отлично использовали дома. Пайка происходила посредством теплового воздействия электрического тока на проводник. Чтобы контролировать выделяемое тепло, необходимо просто регулировать величину электротока, сопротивление проводника и смотреть по времени, сколько он будет воздействовать на проводник.

Ориентируясь на эти три фактора, был разработан агрегат, представляющий собой трансформатор понижающего действия. Он имеет первичную и вторичную обмотки. Первая рассчитывается на 220 В, а вторая — на 2 В. Диаметр поперечного магнитного провода равен 50 кв.см. Сам трансформатор крепится на основание, в то время как на прокладке-изоляторе расположены шины контакта.

Из листовой стали толщиной в 5 см выполнена основа трансформатора, которая имеет ножки. Также в данной конструкции присутствуют два окна, выполняющие роль вентиляции.

Для концов вторичной обмотки есть свои отверстия зажимов. Вся конструкция аппарата защищена специальным кожухом, который при помощи уголков крепится к основанию трансформатора. Одно из таких креплений имеет изоляционную колодку.

Как спаять резцы самостоятельно?

Для того чтоб выполнить пайку, необходимо придерживаться следующих шагов:

1. В первую очередь необходимо зачистить все металлические элементы. Удаляется окисная пленка.
2. Державку резца устанавливают на шинах трансформатора. Зона, которая будет поддаваться пайке, должна быть предварительно обработана флюсом. После этого начинает работать припой.
3. При помощи пинцета припой вставляется промеж краев, которые требуют соединения. В конкретном случае лучше с этой целью использовать лист латуни.
4. Во время работы агрегата зона контакта будет нагреваться. Это способствует расплавлению металла, а как только этот процесс завершится, контакт распадется, и, соответственно, процесс остановится. Поэтому, чтоб пайка была беспрерывной, всю работу производят в импульсном режиме, при этом нагрузка на обмотки должна подаваться постепенно.

Само прогревание производят по всей поверхности, плавно двигаясь из стороны в сторону. Припой должен приобрести цвет от темно-вишневого до светло-вишневого, который будет указывать на разогрев до необходимой температуры.

Визуально контролируя весь процесс, необходимо аккуратно наносить весь припой. Следует знать, что державка нагревается со скоростью 80-100 градусов в секунду. Используя данный метод для соединения резцов, можно быть уверенным в получении отличного качества.

Если флюс был нанесен в достаточном количестве, то припой легко растечется. После окончания выполнения работ швы зачищаются.

Считается, что высокопробное соединение — то, что не превышает 0,1 мм. Как понятно, ничего сложного в домашней пайке нет. Главное, чтоб под рукой имелись все необходимые инструменты и материалы. Но нужно помнить, что во время всего процесса следует соблюдать правила личной безопасности, так как высокие температуры могут навредить паяльщику.

Качественная пайка резцов в домашних условиях – инструмент строй

Пайка резцов – необходимая процедура, в которой периодически нуждается токарное дело. Для того чтобы напаять твердосплавные пластины на державки токарных резцов, осуществить локальную закалку инструмента, пайку твердыми припоями небольших деталей, применяется нагрев высокочастотными токами, либо пламенем газовой горелки.

Несмотря на то, что аппаратура ТВЧ показывает отличные результаты во время пайки данных элементов, она достаточно громоздка и дорогостоящая, что делает ее практически недоступной для работы в домашних условиях. Относительно газовой горелки, то она должна применяться по большей части профессиональными сварщиками по всем необходимым правилам.

Компенсационные прокладки.

Компенсационные прокладки необходимы для уменьшения термических напряжений. Они возникают при напайке твердосплавных пластинок, различной толщины и размеров, на стержни резцов. Прокладки больших размеров применяют из низкоуглеродистых сортов стали или пермалоя (железо-никелевый сплав). Большим спросом пользуются прокладки при напайке наиболее хрупких высокотитановых твердых сплавов.

Прокладки имеют вид тонкой сеточки или фольги, толщина которых составляет от 0,2 до 0,5 мм. На них имеются отверстия с диаметрами от 1 до 2 мм, расположенные в шахматном порядке.

Компенсационные прокладки имеют несколько достоинств:

Повышают прочность напайки;

Разгружают место спая от напряжений (возникающие при остывании резца).

Монтажная вч-пайка

Ручная пайка штыревых контактов разъемов к печатным платам всегда отличалась большой трудоемкостью, недостаточной повторяемостью соединений и большой вероятностью повреждения печатных проводников нагретым паяльником. Индукционный нагрев контактов из магнитного материала — никеля — позволил реализовать групповую пайку с высокой производительностью.

При размещении 24 контактов в электромагнитном поле индукционного витка, питаемого от генератора с частотой 450 кГц и мощностью 5 кВт, каждый контакт испытывает индивидуальный нагрев, вызывающий расплавление припоя на контактных площадках печатной платы.

Это позволяет получать хорошее качество соединений с контролируемой дозой припоя. Этот метод также удобен и для распайки разъемов и удаления их с платы. Для повышения качества контактных соединений при ВЧ-пайке многовыводных разъемов в металлизированные отверстия МПП поверхность платы, обращенную к индуктору, охлаждают химически нейтральной жидкостью, например спиртоглицериновой смесью.

Жидкость, обволакивая участки пайки, защищает припой от окисления и снижает нагрев платы. При нагреве от генератора ВЧИ4-10 в режиме: Iа = 1,5–2 А, Iс = 0,25–0,35 А время пайки — не более 15–20 с, а нагрев платы не превышал 60…70 °С.

Повышение качества паяных соединений и улучшение смачивания паяемых поверхностей достигают модуляцией ВЧ-колебаний в диапазоне 100–1000 кГц низкочастотным сигналом 18–66 кГц от внешнего источника с глубиной модуляции 20–100% [8] (рис. 7).

Схема содержит источник НЧ-колебаний (1), ВЧ-генератор (2), индуктор (3), паяемые детали (рамку 4 и подложку 5 с толстопленочной металлизацией), устройство управления (6) и пирометр (7). Бесконтактный ввод УЗ-колебаний при ВЧ-нагреве способствует формированию качественных паяных соединений за счет полного заполнения швов в соединениях.

При ВЧ-нагреве важно оперативно регулировать скорость нагрева так, чтобы паяемые детали и припой одновременно достигали температуры пайки [9]. На индуктор подают ВЧ-напряжение и нагревают изделие (участок I на рис. 8). После расплавления припоя (точка а) снижают интенсивность ВЧ-нагрева в зависимости от требуемого температурного режима процесса пайки (участок II), что позволяет избежать перегрева припоя, а также снизить нагрев изделия. Затем ВЧ-напряжение отключают и изделие охлаждают (точка b, участок III).

Для пайки рамки (1) к плате микросборки (2) разработано устройство (рис. 9), содержащее прижим (3), индуктор (5), кассету (4) и теплоизолирующую плату (6). Расположение индуктора под платой исключает случайное прикосновение к нему в процессе пайки, перемещение кассеты может быть автоматизировано с помощью транспортного устройства.

Индукционный нагрев успешно применен для присоединения оплавлением шариков бессвинцового припоя диаметром 0,76 мм к контактным площадкам платы, имеющим покрытие никелем 10 мкм и золотом 0,05 мкм. Шарики вручную размещались на подложке, а затем вместе с подложкой нагревались в центре витка индуктора (рис. 10).

Частота тока составляла 300 кГц, величина тока варьировалась от 11 до 29 А. Температура оплавления припоя достигалась при токе индуктора 17 А за 12 с и токе 27 А за 3 с [9]. Затем шарики припоя были использованы для присоединения БИС в корпусе BGA к контактным площадкам платы.

Используя физические закономерности активации энергией ЭМполя, можно обеспечить высокопроизводительный бесконтактный нагрев ИЭ с помощью вихревых токов, активировать расплавленный припой и улучшить его смачивание и растекание по паяемым поверхностям и тем самым повысить качество контактных соединений.

Источник

Напайка в пламенных, газовых или электрических печах.

Предварительный нагрев стержня.

Головку резца медленно нагревают до температуры плавления буры

Подготовка резца к напайке.

Нагретое гнездо посыпают бурой, затем резец вынимают из печи и металлической щеткой очищают образовавшийся жидкий слой шлака на гнезде.

Затем гнездо вновь посыпают бурой, после чего в него устанавливают пластинку твердого сплава, сверху кладут соответствующее количество припоя и вновь посыпают бурой, так, чтобы бура покрыла сплошным слоем припой и всю пластинку.

Эту операцию нужно производить быстро, чтобы стержень не успел охладиться.

Расплавление припоя.

Головку подготовленного к напайке резца помещают в окно печи с температурой 1200° и выдерживают до расплавления припоя.

Прижим пластинки.

Как только припой расплавится и затечет под пластинку, резец быстро вынимают из печи, кладут на подставку, остроконечным стержнем поправляют пластинку в гнезде и плотно прижимают её к опорным поверхностям гнезда. Прижим длится несколько секунд, до затвердения припоя.

Напайка контактным способом на электросварочных аппаратах.

Контактная напайка производится на стыковых электросварочных аппаратах, которые оборудуются несложным приспособлением, состоящим из 2-х плоских контактных губок, набора торцевых контактов, блока с грузом и педальной кнопки к контактору аппарата. Контакт подводится на 2-3 мм ниже пластинки твердого сплава.

Операция напайки очень похожа на печную и заключается в следующем:

1.Стержень резца зажимается в контактных губках таким образом, чтобы обеспечить возможно большую поверхность соприкосновения торца резца с поверхностью торцевого контакта.

2.Торцевой контакт подводится и прижимается к стержню.

3.Гнездо для пластинки посыпают бурой, а затем путем периодического включения и выключения тока нагревают головку резца до температуры плавления буры (800°).

После расплавления буры, металлической щеткой очищают гнездо от окислов и шлаков и опять посыпают бурой; сверху укладывают пластинку твердого сплава, поверх неё припой и сверху опять густо посыпают бурой.

ПРАВИЛЬНО. Контакт не касается пластинки твердого сплава

НЕПРАВИЛЬНО. Контакт касается пластинки твердого сплава.

4.Включается ток для расплавления припоя, после чего ток выключается, а пластинка прижимается к гнезду остроконечным металлическим стержнем.

5.Резец освобождается от зажимов и помещается в ящик с крупкой древесного угля или с сухим подогретым песком для медленного остывания.

6.Остывающий резец очищается от окалины на пескоструйном аппарате.

Области применения

Возможность пайки латунью обеспечивает надёжное соединение металлических изделий, что и определяет границы применения указанной технологии.

Без этого способа сочленения деталей невозможно было бы обойтись при выпуске продукции в таких отраслях промышленности, как:

• электронное производство;
• сборка холодильного и теплообменного оборудования (в этом случае латунным припоем пользуются при распайке тонких медных трубок);
• изготовление специального режущего инструмента (резцов и насадок к ним).

В электронной промышленности латунные припои могут использоваться для пайки элементов сложных схем и их соединения с металлическими проводниками.

Помимо этого латунные припои широко применяются при необходимости соединения различных по толщине металлических заготовок, а также при проведении операций лужения, обеспечивающих создание на поверхности металла надёжного защитного покрытия.

Особенности конструкции и принцип действия

Принцип осуществления способа заключается в тепловом воздействии электротока на проводник. При этом количество тепла, выделяемого во время работы в домашних условиях, зависит от величины электрического тока, электрического сопротивления проводника, а также времени его воздействия на проводник.

Опираясь на данную зависимость, был создан специальный аппарат, который представляет собой понижающий трансформатор. Благодаря данному аппарату становится возможной пайка рассматриваемых элементов, воссоздание качественной детали и т. п.

Первичная обмотка трансформатора рассчитана на 220 В, а вторичная – на 2 В. Поперечное сечение магнитопровода составляет 50 сантиметров квадратных.

Трансформатор закреплен на основании, тогда как контактные шины вторичной обмотки аппарата находятся на прокладке-изоляторе.

Основа трансформатора изготовлена из листовой стали, толщина которой составляет 5 сантиметров. В основание снизу ввернуты ножки.

Также основание оборудовано двумя окнами, представляющими собой две вентиляции (предназначением: выход болтов крепления контактных шина текстолитовом изоляторе).

Стоит отметить, что отверстия, расположенные по краям изолятора, служат для его крепления к основе.

Концы вторичной обмотки аппарата заводятся в отверстия зажимов. Трансформатор защищен кожухом, а также прикреплен к основанию уголками. К одному из уголков приспособлена изоляционная колодка.

Пайка резцов латунью в домашних условиях

Пайка латуни, позволяющая получать качественные и надежные соединения, – это технологический процесс, предполагающий использование газовой горелки, а также специального припоя.

В качестве последнего применяется проволока, материалом изготовления которой может быть олово или сплав данного металла со свинцом.

Если хорошо изучить особенности такого процесса, а также подготовить все необходимое оборудование и расходные материалы, то успешно выполнять его можно даже в домашних условиях.

Процесс спайки латунных деталей

Пайка твердосплавных напаек на токарные резцы – сварка в сантехнике

Отправлено 01 Май 2022 21:12

уважаемые коллеги ,может кто сталкивался со следующей проблемой-при пайке токарных резцов некоторые сплавы не могу спаять(марку сплава не знаю,токарь который подкинул мне эту работу говорит что это самый твердый),сама напайка не облуживается и как бы всплывает над латунью.пробывал все режимы,безрезультатно.остальные напайки паяются отлично.паяю ацителеном,латунью и бурой

Отправлено 01 Май 2022 21:27

Отправлено 01 Май 2022 23:50

Есть такой проблемм . Напайка с твердо сплавов тоже имеет окислённую поверхность . которую желательно снять в местах припоя на алмазном наждаке . Обычно при соблюдении температурного режима всё и так без проблем паялось . Но как уже писал ранее пришлось паять вк к 40 х 13 . они по определеню не совместимы для твёрдого припоя .

Температурный режим для нанесения буры только начинает краснеть . Чуть больше . всё заново зачищай . С вк если не пристаёт припой – не любит перегрев . Система одна . все напайки на резцы раньше не кто окислы не удалял . их в день много паяли . Но несколько раз было что не вышло запаять .

возможно эти то же с такого материала ?

Отправлено 02 Май 2022 05:11

Попались мне как то раз какие то каадратные твердосплавные пластинки, сменные, от резца с прижимным винтом. Тоже сколько ни старался- латунью и борной припаять не мог. Не залуживается и всё тут. Другие до этого без проблем.

Отправлено 02 Май 2022 07:58

Пайка твердыми припоями

Использование твердых припоев занимает промежуточную позицию между низкотемпературной пайкой и уже сваркой.

Они применяются в тех случаях, когда важным становится прочность получаемых соединений и целостность структуры металлов. В таком процессе часто используют твердосплавные пластины, которые при соединении не портят изначальную геометрию конструкции.

Такую технологию применяют для ремонта холодильных или теплообменных систем, стальных или медных трубопроводов и т.д. Ее применяют и в автомобильном ремонте для починки радиаторов, двигателя, трансмиссий, кузова и других аналогичных деталей.

Если возникает необходимость отремонтировать изделия, которые во время эксплуатации поддаются воздействиям высоких температур (например, самовар на дровах), то высокотемпературная пайка просто необходима.

Что касается оборудования, то в этом случае требуется техника, которая способна дать температуру выше необходимой для плавления соединяемых деталей. Средний диапазон может варьироваться от 450 до 1200 градусов, при условии, что вся процедура будет производиться дома. Такие показатели имеют газовые горелки, индукторы и печи.

Последовательность работы

Последовательность следующая:

1. Державка резца располагается на шинах аппарата. Далее в работу вступает припой.
2. Между поверхностями, которые нужно соединить, помещается припой (посредством пинцета). В данном случае припой – лист латуни.
3. Зона контакта при включении трансформатора нагревается, тем самым заставляя металл плавиться, после чего контакт нарушается, и, как следствие, контакт прекращается. Предотвращение подобного следующее: работа должна производиться в прерывистом режиме, плавно подается нагрузка на обмотки при помощи ЛАТРа.

Припой наносится аккуратно, контроль за работой ведется исключительно визуально. Скорость нагрева державки в процессе пайки составляет 80-100 гр./сек. Пайка резцов подобным методом дает отличные результаты. Качественное соединение не должно превышать 0,1 миллиметра. Благодаря приспособлению подобная работа становится возможной в домашних условиях.

Преимущества твердосплавных пластин

Приобретать пластины для токарных резцов выходит гораздо дешевле, чем сами резцы. Основным преимуществом таких изделий является то, что они способствуют увеличению производительности, именно поэтому в производстве они являются незаменимыми.

• небольшая стоимость;
• возможность быстрой смены;
• надежность даже при больших объемах работы;
• возможность осуществить переналадку пластин;
• большая унификация инструментов и агрегатов.

Благодаря твердосплавным пластинам существенно увеличивается срок службы державки токарного резца, а также пропадает необходимость в осуществлении таких трудоемких операций, как пайка и заточка.

Припои.

Припои, применяемые для напайки пластинок твердого сплава, должны иметь температуру плавления на

300° выше температуры, возникающей в процессе резания, сохранять прочность и пластичность при температуре резания, обладать хорошей жыдкотекучестью и обеспечивать быстрый отвод тепла от пластинки твердого сплава к стержню резца.

Рекомендуется применять следующие припои:

Различия и особенности видов пайки

Резцы могут соединяться посредством низко- или высокотемпературной пайки. Но если судить объективно, то их физическая природа особых отличий не имеет.

Два металла соединяются между собой третьим, который называется припоем. Соединительный металл имеет температуру плавления ниже, нежели соединяемые элементы.

Но в зависимости от того какую пайку выбрать, будут зависеть и характеристики полученного изделия.

Как понятно из названий, одним из отличий является температура плавления. Но это еще не все.

1. В первую очередь использование твердых припоев гарантирует более качественное и надежное соединение деталей, в отличие от мягких.
2. Высокотемпературная пайка к тому же обладает более сильной термоустойчивостью соединений. Используемый для такой работы припой отличается высокой температурой плавления, поэтому и температурные нагрузки он может выдержать выше, причем не утеряв своих свойств. Но тут есть и свой нюанс, в такой пайке, который уступает низкотемпературной. В первом случае, под воздействием высоких показателей, могут возникать структурные изменения некоторых металлов. Например, чугунное соединение становится достаточно хрупким.
3. Используя высокотемпературную пайку, приходится подбирать и соответствующие инструменты. Для такой процедуры необходимо достигать температуры в 1000 градусов. То есть паяльник уже не подойдет для такого процесса.

Если объединить все вышесказанное, то получается, что высокотемпературная пайка обеспечивает прочность и термоустойчивость соединения, но при этом требует более высококвалифицированного оборудования и умения производить достаточно сложную по технологии спайку.

Способы папайки.

https://www.youtube.com/watch?v=sn1GnJ-vUEY

Нагрев стержня и пластинки и расплавление припоя могут осуществляться следующими способами:

а) в пламенных, газовых или электрических муфельных печах;

б) токами высокой частоты;

в) контактным способом, на стыковых сварочных аппаратах;

г) пламенем ацетилено-кислородной горелки.

Для уменьшения напряжений, возникающих в твердом сплаве при охлаждении после напайки, рекомендуется напаивать высокотитановые сплавы Т60К6 и Т30К4, особенно склонные к трещинообразованию, только по одной опорной плоскости; боковые поверхности пластинки предохраняются от припаивания применением прокладок из слюды или графита.

Технология и оборудование вч конструкционной пайки

ВЧ конструкционная пайка широко применяется в инструментальном производстве, крупносерийном производстве конденсаторов, релейной аппаратуры, трубчатых электронагревателей, коммутационных устройств и волноводных трактов. Коммутационные устройства: контакторы, автоматические выключатели и т. д., как низковольтные, так и высоковольтные, содержат контакты из металлов и сплавов с особыми свойствами на базе серебра, меди, никеля, вольфрама и других элементов.

Контакты изготавливают в виде пластин, которые крепят, как правило, с помощью пайки к медному контактодержателю, таким образом, они образуют с ним контактный узел. Пайка контактных узлов производится в основном твердыми серебросодержащими припоями с применением ВЧ-нагрева.

Большая номенклатура и сложность конфигурации контактодержателей затрудняет проектирование нагревательных систем, выбор частоты и мощности источников питания и разработку индукторов. Исходя из требований унификации (на одном посту необходимо паять детали толщиной приблизительно от 0,5 до 5 мм) выбирают генераторы с рабочей частотой 66 или 440 кГц. Области применения ВЧ конструкционной и монтажной пайки приведены на рис. 2.

Пайка производится на круглом металлическом столе, где неподвижно смонтированы приспособления для крепления хвостовых частей контактодержателей. Столу сообщается дискретное вращение, то есть быстрый поворот на один шаг — угол между соседними приспособлениями — и выдержка в каждом положении.

Для конструкции станка применяют два проходных индуктора. Нагрев узлов, у которых зона пайки контактодержателя не экранируется другими участками, производится в индукторах с односторонним расположением индуктирующих токопроводов. В них нагревались контактодержатели нескольких типоразмеров различной конфигурации.

Для предотвращения чрезмерного нагрева металлического стола применен водоохлаждаемый медный экран. Конфигурации некоторых контактодержателей, подлежащих пайке, не удается нагреть в индукторах с односторонним расположением индуктирующих токопроводов.

Для нагрева таких узлов разработаны проходные индукторы с двусторонним расположением индуктирующих токопроводов (рис. 3). В них зона пайки нагревается в основном за счет теплопроводности, в связи с чем возникает опасность перегрева участка контактодержателя вплоть до расплавления.

Поэтому приходится увеличивать время нагрева, но при этом снижается производительность, либо увеличивать длину индуктора, чтобы нагревать в нем одновременно больше деталей. Это ведет к росту потребляемой мощности из-за повышенных энергетических потерь и эксплуатации генератора в неоптимальном режиме.

Стабильное качество паяных узлов достигнуто при дозировании энергии по времени нагрева при стабилизированных режимах работы генератора. Однако при пайке некоторых типоразмеров контактных узлов возникает брак от 10 до 50%, в основном, из-за непропаев или вытекания припоя, что является следствием непостоянства температуры заготовок.

При дозировании энергии по времени причинами разброса температуры нагрева могут быть: недостаточная стабилизация режимов лампового генератора (генераторы типа ВЧИ-100/0,066 имеют стабилизацию анодного напряжения 1% при колебаниях в сети до 10%, однако напряжение питающей сети может отличаться от номинального на 15–20%, и этот фактор трудно устранить); нестабильное положение паяемых деталей относительно индуктора, определяемое разбросом формы и размеров (массой деталей, точностью механизмов и зажимных приспособлений, величиной люфтов; при этом разброс температуры может быть уменьшен путем увеличения времени нагрева); непостоянство физических свойств (электропроводности, теплоемкости и др.) паяемых деталей — очень существенный фактор.

Для того чтобы при механизированной индукционной пайке деталей круглой формы — сферических втулок, колец и др. — не пользоваться для каждого размера отдельным индуктором, разработан газоохлаждаемый индуктор с взаимозаменяющимися частями [7]. Такой индуктор для ВЧ-пайки в газовой среде, в сравнении с обычным кольцевидным индуктором, более универсален, так как все составные части изготовлены, собраны и спаяны из меди. К этому добавляется еще и необходимое охлаждение водой и защитный газ.

Конструкция базового индуктора предусмотрена с разными вставками для различных труб. Сборка проводится при помощи латунных шурупов (рис. 4). Внутренний диаметр базисного индуктора (4) соответствует самым большим трубам (1). При этом измеренные значения вставок (5, 6) и паяемых деталей должны сочетаться.

Щель между индукторной вставкой и паяемыми деталями соответствует 2,5 мм. Чтобы достигнуть наиболее равного заполнения паяемой поверхности защитным газом, устанавливается подача газа (8). Для изменения направления защитного газа в верхних вставках устанавливается выступ (7).

Включение ВЧ-энергии происходит одновременно с подачей защитного газа. Чтобы противодействовать образованию воды из водорода защитного газа от основы карбоната меди под действием влажности при конденсации, необходимо работать с дросселируемым охлаждением, так, чтобы индикатор показывал температуру 25…35 °С.

Для паяльных работ применялся генератор типа GI 15/06 T-035 с бесступенчатой регулировкой мощности от 0 до 15 кВт через тиристорный регулятор переменного тока частотой от 420 до 660 кГц. Рабочий стол служит для крепления зажимного устройства заготовок.

При глубине вставки трубки в соответствующий соединительный патрубок от 6 до 8 мм применялся припой с диаметром проволоки от 1 мм при паяльной щели 0,1 мм. Количество защитного газа регулировалось при пайке так, чтобы образующееся слабое газовое пламя выше и ниже индуктора закрывало заготовку на несколько миллиметров.

При ВЧ-нагреве нескольких заготовок, находящихся на большом расстоянии друг от друга в индукторе, имеющем форму канала, возникает неравномерность нагрева участков заготовок, удаленных от индуктора. Для обеспечения равномерности нагрева заготовки необходимо вращать, что не всегда осуществимо.

Для устранения неравномерности нагрева предложено заполнить рабочее пространство индуктора немагнитными вставками с низким электрическим сопротивлением, например из меди (рис. 5). Токи, наводящиеся во вставках, имеют обратное направление, чем в индукторе, и вызывают соответствующие токи в заготовках, что повышает эффективность индуктора.

ВЧ-нагрев успешно применяют для пайки магнитострикционных преобразователей тугоплавкими серебросодержащими припоями. Для этого используют ВЧ-генератор мощностью 25 кВт, работающий на частоте 66 кГц. При ВЧ-нагреве одновитковым индуктором пластинчатый припой расплавляется, и для формирования равномерного соединения к преобразователю прикладывают определенное внешнее усилие (рис. 6).

Технология пайки резцов

Пайка резцов осуществляется под воздействием тока высокой частоты и в специальном индукционном оборудовании. Существует несколько способов пайки ТВЧ. Рассмотрим подробнее каждый из них:

1. Пайка стационарная. Изделие закрепляют в индукторе в неподвижном состоянии.

2. Пайка с перемещением. Изделие или сам индуктор вращаются, тем самым прогревая большую область

Мы уже говорили, что более дешевый способ пайки резцов – с помощью газовой горелки. Как правило, его используют предприятия, обладающие сравнительно маленьким бюджетом.

Индукционное оборудование обходится дороже. Кроме того, индукционная установка, как мы выяснили, обладает большими преимуществами.

И дело не только в цене, но и в качестве, так как на выходе вы получаете изделие, которое прослужит вам длительный срок.

Физические принципы высокочастотного нагрева

Для формирования паяных соединений в настоящее время широко применяют бесконтактные методы нагрева в виде концентрированных потоков излучения электромагнитных полей в широком частотном диапазоне. Особое место в этом диапазоне занимают электромагнитные поля высокой частоты (ВЧ), воздействие энергии которых на паяемые детали и припой проявляется в виде высокопроизводительного бесконтактного нагрева до температуры пайки с помощью наведенных в металле вихревых токов.

Скорость нагрева может быть увеличена до 10 раз по сравнению с конвективными источниками, зона нагрева локализуется в пределах участка, определяемого конструкцией индуктора. Высокая скорость нагрева токами ВЧ достигается соответствующим выбором частоты тока.

где ρ — удельное электрическое сопротивление металла, μ — магнитная проницаемость металла, f — частота. Нагрев электромагнитным полем средней частоты 66–150 кГц с интенсивностью 1–100 МВт/м 2 , при котором отношение глубины проникновения к толщине детали h находится в пределах δ/h 10 для стали 0,7–0,8, для меди — 0,5.

При пайке металлических корпусов микроэлектронных устройств, содержащих размещенную внутри подложку или плату с элементами, чувствительными к электрической составляющей поля, энергия электромагнитной наводки должна быть много меньше энергии деградации элементов ИМС, которая составляет 10–15 мкДж [4].

На глубине, равной 4δ, напряженность поля будет ослаблена в 100 раз по сравнению с поверхностью и на порядок ниже напряженности наводок, приводящих к деградации внутренних элементов. Верхний предел частоты тока вытекает из требования максимальной величины термического КПД нагрева.

где δ — глубина проникновения ТВЧ в металл, h — толщина корпуса.

Частотный диапазон ВЧ-нагрева с учетом соотношения (9) определяется так:

Этим условиям соответствует нагрев энергией ВЧ электромагнитных колебаний в диапазоне 440–2000 кГц. С повышением частоты нагрева происходит локализация тепловыделения, снижается температурное воздействие на паяемое изделие. Дальнейшее повышение локальности и избирательности нагрева токами ВЧ достигают с помощью магнитопроводов из феррита, устанавливаемых вблизи нагреваемых мест.

Воздействие мощного электромагнитного поля на расплавленный припой вызывает его интенсивное перемешивание за счет вихревых токов и пондеромоторных сил, что улучшает растекание припоя. Воздействие энергии электромагнитных колебаний позволяет осуществить не только высокопроизводительный бесконтактный нагрев деталей и припоя с помощью наведенных в них вихревых токов ВЧ, но и активировать припой и улучшить его растекание по паяемым поверхностям.

Скорость нагрева токами ВЧ пропорциональна мощности, выделяемой в детали:

где Vэф — эффективное напряжение на индукторе, cosφ — коэффициент мощности нагрева, RH — электрическое сопротивление зоны нагрева.

Электрическое сопротивление зоны нагрева определяется как:

где lH — периметр зоны нагрева, Н — ширина зоны нагрева.

Таким образом, ВЧ-нагрев характеризуется наибольшей эффективностью для металлов, имеющих большие удельное сопротивление и магнитную проницаемость (например, никелевые сплавы), которая уменьшается обратно пропорционально корню квадратному из частоты колебаний. Снижение частоты колебаний увеличивает электродинамический эффект перемешивания расплавленного припоя.