Пайка металлов

13.5. Лазерная пайка

Оптическое излучение в диапазоне длин волн 0,7–10,6 мкм, генерируемое различными типами лазеров, является удобным, надежным и экономичным видом бесконтактного нагрева. В технологии пайки используют лазерные установки, основным элементом кото-

рых является оптический квантовый генератор (ОКГ), создающий мощный импульс монохроматического когерентного излучения. Пайка лазерным излучением не требует вакуума и позволяет соединять изделия из разнотолщинных элементов. В процессах пайки используют как непрерывное, так и импульсное лазерное излучение.

Процессы пайки ЭРЭ и микросхем на печатные платы с помощью лазерного излучения, получаемого от твердотельного ОКГ на алюмоиттриевом гранате (АИГ) мощностью до 125 Вт с λ = 1,06 мкм, отличаются высокой производительностью.

Для качественной пайки выводов микросхем к контактным площадкам печатных плат необходимо, чтобы плотность потока излучения составляла 1,95–2,0 Дж/мм2. Перемещение печатной платы со скоростью 8 мм/с обеспечивает производительность процесса 400–440 паек в минуту. Процесс пайки может быть легко

141

делением луча (рис. 37). В этом случае луч лазера, генерируемый ОКГ, 1, с помощью телецентрической оптики 2 сначала расширяется до значительного диаметра, азатем направляется как плоскопараллельный поток на голограмму 3. Отражаясь от плоского зеркала 4, лучинаправляютсянаучастки пайки5 свысокой степеньюлокальности.

Для каждого процесса пайки необходима специальная голограмма, содержащая информацию о том, на какое количество элементарных лучей должен быть разложен пучок и в каких точках сфокусирован каждый из них.

Для пайки легкоплавкими припоями изделий электронной техники достаточна мощность 5 Вт, выделяемая в зоне протекания процесса. Одним импульсом промышленного лазера мощностью 20–50 Вт можно осуществлять пайку одновременно в нескольких точках. При использовании лазерных установок целесообразно применять в качествеприпоевпокрытия, которые, оплавляясь, образуютсоединения.

13.6. Индукционная пайка теплообменников

Индукционная пайка позволяет паять теплообменники как стальные, так и медные, и алюминиевые, благодаря специальному индуктору можно локализовать нагрев таким образом, что при близком расположении труб нагреваются только необходимые, а другие при этом остаютсяхолодными; индукционнымспособомлегкоиравномернопаяются недоступные для других способов пайки элементы; при пайке индукционным способом можно стабилизировать температуру на заданное время, чтообеспечиваеткачествопайкиисохраняетструктуруматериалов.

При пайке областей деталей, недоступных для обычного индуктора, изготавливается разборный индуктор.

Установка для пайки калачей теплообменников (рис. 38)

включает основное оборудование:

–высокочастотный генератор (от 10 кВт и выше);

–блок нагревательного контура;

–специальный индуктор.

Дополнительное оборудование: для обеспечения качества пайки в комплект поставки может входить пирометрическая схема стабилизациитемпературы.

142

Двухпостовая установка для пайки штуцеров

Двухпостовая установка для индукционной пайки штуцеров работает в полуавтоматическим режиме (рис. 39). Пока пайка происходит на одном посту, оператор подготавливает второй пост (собирает изделие, закладывает припой и включает установку). Такая схема позволяет увеличить производительность установки в 2 раза.

13.7. Индукционная пайка стальных труб

Возможности и преимущества индукционной пайки для данных изделий заключается в том, что благодаря специальному индуктору можно локализовать нагрев таким образом, что при близком расположении труб нагреваются только необходимые, а другие при этом остаются холодными.

При пайке индукционным способом можно стабилизировать температуру на заданное время, что обеспечивает качество пайки и сохраняет структуру материалов. При пайке областей деталей, недоступных для обычного индуктора, изготавливается разборный индуктор (рис. 40). В состав установки для пайки стальных труб: входит основное оборудование:

–высокочастотный генератор (от 10 кВт и выше);

–блок нагревательного контура с индуктором.

аб

Рис. 40. Спаянныедетали(а) ипроцесспайкисразъемныминдуктором(б)

144

13.8. Индукционная пайка магнитострикционных преобразователей

При пайке магнитострикционных преобразователей нагрев осуществляется побольшойповерхности(более 50 см2). Поверхностьпайки скрыта между резонатором и преобразователем, поэтому пайку можно осуществлять только индукционным способом. Эффективность процесса будет определяться скоростью нагрева, поэтому ВЧ-генера- тор должен обладать большой мощностью. В состав установки для пайки магнитострикционных преобразователей входит высокочастотный генератор (рис. 41, б) (от 25 кВт и выше) и блок нагревательного контура с индуктором (рис. 41, а). Для обеспечения качества пайки в состав установки может входить пирометрическая схема стабилизации температуры, а также механизированный стол с вынесенными элементами управления (рис. 41, в), обеспечивающий фиксацию детали и необходимое прижимноеусилиенаУЗ-преобразователь.

а б в

Рис. 41. Установка для пайки магнитострикционных преобразователей

145

13.9. Индукционная пайка инструмента

Пайка резцов

Процесс индукционной пайки резцов заключается в нанесении на заготовку флюса, припоя и твердосплавной пластины с режущей кромкой, нагреве индукционным способом области пайки до необходимой температуры и выдержке на заданное время при этой температуре. Виды резцов приведены на рис. 42.

Рис. 42. Примеры паяемых резцов

Установка для пайки резцов состоит из высокочастотного транзисторного генератора и блока нагревательного контура со съемным индуктором, а также может комплектоваться механизмом фиксации резцаипластины(рис. 43).

Увеличение качества пайки можно получить при использовании пирометрической схемы регулирования, которая может входить в комплект установки.

Для пайки широкой номенклатуры резцов разрабатывается комплект индукторов. Пирометрическая схема контроля температуры состоит из пирометра и контроллера. Контроллер, управляющий

146

тура, бесконтактный инфракрасный термометр, два поворотных устройства загрузки, двигатель привода вращения заготовки, пульт управления (рис. 45).

Рис. 45. Установка для пайки с пирометрической схемой контроля (а) и внешний вид борфрезы (б)

Улучшение качества пайки достигается использованием пирометрической схемы регулирования температуры. На одном индукторе возможна пайка как цилиндрических, так и конических и сферических борфрез различных размеров и массы (рис. 46).

Рис. 46. Виды заготовок борфрез разной формы

149

Технологический процесс (рис. 47). Вручную осуществляется только сборка, загрузка заготовок и выгрузка паяных борфрез. Нажатием кнопки «Пуск» на пульте осуществляется включение генератора и привода механизма вращения борфрезы. Уровень мощности, передаваемой от индуктора в заготовку, задается установкой с контроллера в зависимости от сортамента заготовки. Температура заготовки растет в соответствии с запрограммированным в контроллере алгоритмом управления. При достижении заданной температуры пайки осуществляется ее автоматическое поддержание с точностью 3–5 °С в течение времени пайки, которое также устанавливается уставкой на контроллере, после чего нагрев автоматически выключается.

Рис. 47. Процесс нагрева

За время цикла пайки оператор устанавливает во втором устройстве загрузки следующую заготовку, предварительно заложив припой с флюсом. Центровка частей заготовки относительно оси вращения осуществляется механизмом с магнитным прижимом, который отводится от заготовки, когда отцентрованные части заготовки зажаты сверху и снизу подпружиненными стержнями. Оператор выводит из индуктора устройство загрузки с запаянной борфрезой и заводит в индуктор второе устройство с подготовленной к пайке заготовкой. После чего цикл пайки повторяется.

Установка позволяет работать с производительностью 120 борфрезвчас.

150