Водородная микрогорелка
Водородная микрогорелка (водяная горелка) – это переносная установка, для которой не нужен отдельный внешний источник топлива. Вода с растворенным в ней электролитом (например, гидроксидом калия) подвергается электролизу и разлагается на газообразные водород и кислород. Эти газы содержатся в разных резервуарах и могут подаваться раздельно под небольшим давлением в горелки с калиброванными соплами. Размер факела поддается очень точной регулировке, что позволяет выполнять не только пайку крупных деталей, но и очень тонкую работу, например, пайку звеньев цепей или ремонт крапанов. Водородно-кислородное пламя нейтрально и почти незаметно, несмотря на его высокую температуру [5].
В настоящее время широкое распространение получили водородно-кислородные горелки, например компактные аппараты «Mig-O-Mat» серии «Lötstar», «Elmaflame» (Германия), H12T-AR (Италия). Данные аппараты представляют собой водородные газогенераторы с образованием собственного газа (рис. 1.11). Дистиллированная вода в процессе электролиза преобразуется в водородно-кислородную смесь. Далее эта смесь используется в качестве газа для пайки.
Рис. 1.11. Водородный газогенератор
Преимущество данных аппаратов заключается в следующем:
1. Рабочая смесь «водород + кислород» производится путем электролиза без использования баллонов со сжатыми газами и каких-либо токсичных химикатов.
2. Неизменное соотношение Н2 и О2 в газовой смеси. Ровное истечение газов из рабочих насадок.
3. Температура пламени 1800–2800°С. Конструкция горелки H12T-AR позволяет получить температуру пламени 3000°С («зеленое микропламя»), что позволяет обрабатывать любые драгоценные металлы и сплавы, а также пластик, опаловое стекло, прозрачный акрил, плексиглас.
4. Электролит не заменяется и не доливается в течение нескольких лет. Приборы не требуют промывки.
5. Осушка газа осуществляется встроенной системой, без использования хлопковых и иных разовых фильтров.
6. Единственный расходный материал – дистиллированная вода.
7. Сфокусированное пламя («игла») позволяет работать вблизи термочувствительных элементов.
8. Хорошая эргономика обеспечивает продолжительную работу без напряжения и усталости [11, 12].
Пайка в печах
Описанные выше способы нагрева широко применяются при изготовлении ювелирных изделий. Однако они имеют ряд недостатков:
1. Паяльщик должен обладать определенным уровнем мастерства.
2. При использовании горелок трудно контролировать температуру и добиваться воспроизводимости результатов.
3. Неизбежны высокие затраты на оплату труда, особенно при массовом выпуске продукции.
Пайка в печах лишена этих недостатков и обладает рядом следующих положительных качеств:
1. Снижение фактора значимости мастерства исполнителя.
2. Снижение затрат на оплату труда и финишную обработку.
3. Достижение высокого качества соединений.
4. Высокая производительность и эффективность позволяют ускорить производственный цикл, что создает очевидные экономические преимущества, т.к. ускоряется оборот металла в производстве.
Однако для оправдания затрат на капитальное оборудование объем выпускаемой продукции должен быть довольно существенным. Наиболее предпочтительными печами для пайки являются конвейерные печи (рис. 1.12).
Рис. 1.12. Конвейерная печь
Детали с разложенным на них припоем помещаются на сетчатом ленточном конвейере. Во время входа и во время пребывания изделий в зоне нагрева осуществляется постоянный контроль температуры. Перед снятием изделий с конвейера они проходят сквозь камеру, оснащенную охлаждающей водяной рубашкой.
Большим преимуществом метода является создание в камерах печей атмосферы из защитных газов, предотвращающих окисление деталей. Это особенно необходимо при пайке изделий из ювелирных сплавов невысокой пробы из-за склонности легирующих металлов к окислению. Чаще всего используется атмосфера из диссоциированного аммиака.
Аммиак (NH3) расщепляется на составляющие его компоненты – 25% азота и 75% водорода. Это очень сухая атмосфера с крайне низким содержанием паров воды. Азот является неактивным газом, а водород обеспечивает восстановительные условия, предотвращающие окисление.
Пайка в печах с защитной атмосферой сводит к минимуму, а иногда и устраняет необходимость финишной обработки. При использовании защитной атмосферы нет необходимости использовать флюс. Кроме того, накопление остатков флюса может неблагоприятно сказаться на сроке службы печей.
Для получения хороших результатов необходимо правильно устанавливать рабочие параметры печи – температуру и скорость движения ленты конвейера. Рекомендуется исходно устанавливать температуру печи приблизительно на 40°С выше температуры течения припоя, скорость движения ленты конвейера – 25 см/мин. При использовании фиксирующих плит – на 65°С, для того чтобы компенсировать поглощение тепла плитами, скорость движения ленты конвейера – 20 см/мин. Крупные изделия и спаи требуют более продолжительного пребывания в зоне нагрева. Необходимо выполнять пробные прогоны и после осмотра соединений вносить коррективы в эти параметры [2].