Оборудование и приспособления для пайки
В промышленном производстве для изделий и паяния деталей используются печи разных конструкций: индукционные, сопротивления, печи-ванны, при радиационном нагреве — кварцевые лампы, и газовые горелки, паяльники и др.
Печной нагрев самый соответствует технологическим изюминкам пайки, снабжает высокий уровень качества паяных соединений и при применении средств механизации дает самая высокую производительность труда. Защита припоя и основного металла от окисления и удаление с их поверхности окисной пленки при пайке в печи обеспечиваются методом применения флюсов, вакуума и контролируемых атмосфер. Пайка в печи с применением контролируемых средств и атмосфер механизации есть самый совершенным процессом получения паяных соединений.
В набор оборудования, применяемого при печной пайке, входят печи с устройством для транспортировки паяемых подробностей, установки для производства контролируемых воздухов либо приспособления и создания вакуума для пайки и сборки. Печи по условиям нагрева и конструктивным особенностям паяемых подробностей дробят на следующие типы:
1) печи с ручной подачей;
2) с роликовым подом;
3) с ленточным конвейером;
4) шахтные, колпаковые и элеваторные;
5) вакуумные печи.
Печи с ручной подачей являются камерные электропечи, рабочее пространство которых в ходе охлаждения и нагрева заполнено контролируемыми газовыми средами. В этих печах представляется возможность создавать пайку любых по конфигурации и размерам подробностей, поскольку время выдержки в печи возможно регулировать в широких пределах. .
Печи с роликовым подом самый удачны для пайки подробностей громадных размеров. Под таких печей возможно выложен в виде роликового конвейера. Роликовые печи предназначены значительно чаще для пайки металлических подробностей с медью, и вторыми припоями с более низкой температурой плавления.
Производительность роликовых печей выше, чем конвейерных, и образовывает 150—500 кг/час.
Печи с ленточным конвейером используют в серийном и массовом производстве паяных подробностей.
Шахтные,- колпаковые и элеваторные печи применяют для пайки подробностей громадных размеров в контролируемой воздухе. Шахтные печи используют для личной либо мелкогрупповой пайки металлических подробностей. В колпаковых печах, кроме этого предназначенных для личной пайки подробностей, стены со сводом печи являются съемный колпак, имеющий в сечении круглую, квадратную либо “прямоугольную форму. Паяемую подробность собирают и устанавливают конкретно по поду печи.
По окончании сборки паяемой подробности устанавливают колпак и уплотняют его. Печь заполняют контролируемой воздухом и нагревают. По окончании охлаждения и пайки колпак приподнимают, и паяные подробности снимают с пода. Колпаковые печи используют для пайки подробностей сложной формы из легированных сталей.
Элеваторные печи применяют в основном для пайки крупногабаритных подробностей из нержавеющих сталей.
Вакуумные печи снабжают паяние подробностей при полном отсутствии окисления кроме того самые активных к кислороду компонентов припоя и основного металла. Паяные швы, полученные при пайке в вакууме.
Оборудование для индукционной пайки. При пайке с индукционным нагревом в набор используемого оборудования входят источник питания, вспомогательные приспособления и индуктор, нужные для установки либо закрепления паяемых подробностей. В качестве источников питания применяют машинные и ламповые генераторы.
При применении высокочастотного нагрева различают повышенные частоты (500—10 000 Гц) и высокие (выше 50 000 Гц). Частоты в промежутке 10 000—50 000 Гц в практике употребляются редко. Ламповые генераторы преобразуют электрический ток стандартной частоты (50 Гц) в ток высокой частоты.
Для пайки используют токи частотой 150— 600 Гц.
Машинные генераторы дают ток частотой 2—15 кГц; они складываются из тока и электродвигателя и соединенного с ним генератора, дающего ток повышенной частоты. В технологии паяния чаще всего используют машинные генераторы. Преимуществами таких генераторов являются простота в обслуживании и большой коэффициент нужного действия (0,75—0,80), и да и то, что они при работе не создают радиопомех в отличие от ламповых генераторов, не имеющих экранировки.
Индукторы помогают для передачи электроэнергии посредством пронизывающего паяемую подробность переменного электромагнитного поля. Под влиянием этого поля в металле появляются электрические токи, каковые и нагревают его. Индуктор изготовляют из бронзовой трубки, через которую для охлаждения пропускают воду.
Использование для индукторов трубок прямоугольного сечения дает повышение коэффициента нужного действия, поскольку наряду с этим вся внутренняя поверхность индуктора, обращенная к нагреваемой подробности, расположена ближе к ней, что сокращает сопротивление.
В зависимости от площади нагреваемого участка паяемой подробности и требуемого распределения магнитного поля индукторы изготовляют одновйтковыми и много-витковыми, наряду с этим конфигурация их возможно самой разной (рис. 178,б,в). Для удаления окисной пленки с паяемых припоя и деталей, и для защиты от окисления при пайке с индукционным нагревом используют флюсы, контролируемые вакуум и газовые среды.
Оборудование для пайки сопротивлением. процесс и Нагрев пайки сопротивлением осуществляются за счет тепла, выделяемого при протекании электрического тока через паяемую подробность, установленную между электродами. При применения графитовых электродов подробность дополнительно нагревается от электродов.
Для пайки способом сопротивления смогут быть использованы простые автомобили для контактной (точечной), стыковой и роликовой сварки. Электроды в них, в большинстве случаев, делают бронзовыми водоохлаждаемыми. При пайке небольших подробностей довольно часто используют электроды графитовые и из жаростойких сплавов.
Для равномерного нагрева при пайке электроды должны иметь громадную площадь контакта с подробностью и соответствующую конфигурацию. Наровне со сварочными автомобилями имеются особые контактные автомобили для пайки, и упрощенные приспособления в виде контактных клещей.
При пайке способом сопротивления для удаления с паяемого припоя и металла окисной защиты и плёнки от окисления применяют флюсы и контролируемые газовые среды. Пайка с применением нагрева сопротивлением на контактных автомобилях легко поддается автоматизации. Контактные автомобили возможно устанавливать в поточную линию.
Оборудование для пайки погружением. В индустрии используют два метода пайки погружением: в расплавы солей и в расплавы припоев.
Пайка погружением в расплавы солей содержится в том, что собранные и подготовленные к пайке подробности погружают в расплавленные и нагретые выше температуры пайки соляные печи-ванны, применяемые для термической обработки. Соли в большинстве случаев оказывают флюсующее воздействие на припой и основной металл, исходя из этого необходимость в дополнительном введении флюсов, в большинстве случаев, отпадает. В случае если флюсующее Воздействие солевых смесей не хватает, то перед пайкой создают флюсование.
В зависимости от температуры пайки применяют печи-ванны с железным тиглем, в то время, когда температура нагрева не превышает 950 °С. При более больших температурах нагрева используют ванны с керамической футеровкой. Применение соляных печей-ванн для нагрева под пайку выгодно, поскольку теплопередача осуществляется за счет яркого контакта паяемых подробностей е расплавленными солями, тогда как при пайке в печи нагрев производится методом теплоотвода и излучения от раскаленной газовой воздуха и пода печи.
При пайке в соляных печах-ваннах для увеличения производительности небольшие подробности перед погружением укладывают на решетку либо в кассеты, и собирают «на елку» — железный стержень с ответвлениями, на каковые Надевают паяемые подробности.
Пайка погружением в расплавленные припои. Оборудование, используемое при пайке погружением в расплавленные припои, отличается простотой. Припои расплавляются в тиглях из металла, графита либо другого огнеупорного материала.
Нагрев тигля создают в нефтяных, газовых либо электрических печах. Флюсование перед погружением в расплав припоя осуществляется в отдельной флюсовой ванне. Флюс может пребывать на поверхности расплавленного припоя слоем в 3—5 мм либо его наносят на подробности перед пайкой.
В случае если при пайке погружением используют тугоплавкие припои, то предварительно подробности подогревают до температуры на 200—300° С ниже температуры пайки. Предварительный подогрев разрешает применять ванны с меньшим числом расплавленного припоя и ускорить процесс пайки. Температуру ванны поддерживают на 50—60° С выше температуры плавления припоя.
Время выдержки припоя в расплаве 30—90 сек.
Пайку погружением в расплавленные припои используют при изготовлении сотовых радиаторов, твердосплавного инструмента, подробностей турбин и т. д. Данный метод пайки легко поддается автоматизации.
Оборудование для пайки с радиационным нагревом. Для пайки тонколистовых конструкций сейчас удачно используют нагрев кварцевыми лампами. Кварцевая лампа представляет собой прозрачную кварцевую трубку с заключенной в ней вольфрамовой нитью, служащей нагревательным элементом.
Блоки кварцевых ламп создают поток излучения, направляемый на паяемое изделие посредством особых рефлекторов, каковые изготовляются из нержавеющей стали. Для увеличения отражающей свойстве рефлекторов их покрывают серебром либо алюминием высокой чистоты.
Горелки для пайки. В оборудование поста для пайки газовыми горелками входят: комплект горелок, соединительные трубопроводы, редукторы, источники горючих газов, кислорода либо воздуха. По используемому горючему различают горелки: а) ацетилено-кислородные; б) горелки, трудящиеся на природном либо промышленном газе в смеси с кислородом либо воздухом; в) керо-сино-“кислородные.
При применении адетилено-кислородной смеси рекомендуются простые сварочные горелки. Для пайки с применением природного и промышленного газов созданы особые наконечники, каковые отличаются от многосопловых наконечников горелок для ацетилено-кислородной пайки лишь размерами отверстий в мундштуках, смесительных камерах и инжекторах.
Керосино-кислородные горелки по конструкции отличаются от ацетилено-кислородных. Горелки этого типа имеют особый испаритель, в котором керосин подогревается пламенем раздельно подогревающего сопла. Керосино-кислородные горелки используют для пайки подробностей с толщиной стенок 2—10 мм; они снабжают нагрев до температуры 1000—1100 °С.
Правила эксплуатации газовых горелок, редукторов и трубопроводов, используемых при пайке, те же, что и при сварке. В случае если для целей нагрева при пайке применяют промышленные и природные газы, то их подают к рабочему месту из генераторов, баллонов либо заводской сети. воздух и Кислород поставляют в баллонах либо кроме этого подают из заводской сети.
Процесс пайки газовыми горелками легко поддается механизации.
В практике слесарной обработки при пайке мягкими припоями (низкотемпературная пайка)слесари чаще всего пользуются паяльниками, а при исполнении ремонтных -сантехнических и других работ применяют паяльные лампы.
паяльные лампы и Паяльники. Паяние мягкими припоями по большей части производится паяльниками и только время от времени при мягкой пайке пользуются паяльными лампами либо горелками.
Паяльники изготовляют из высококачественной меди , которым придается особая форма, чаще молотко-образная, реже торцовая.
Для паяльников медь используется ввиду ее теплоёмкости и высокой теплопроводности. Высокая теплоемкость нужна чтобы паяльник имел возможность помогать
аккумулятором тепла при его охлаждении и нагревании в ходе пайки.
Высокая теплопроводность паяльника содействует стремительной отдаче тепла массивным телом его рабочей части и формирует возможность для стремительного проведения пайки при малом нагреве спаиваемых подробностей. Вес паяльника колеблется от 250 г до двух килограмм. Тяжелые паяльники используют при пайке больших подробностей.
Они равномернее нагревают шов, повышают уровень качества пайки шва и увеличивают производительность труда. Форма, паяльника, его крепление к ручке и вес выбираются’ исходя из удобства пользования им и величины спаиваемых подробностей.
Температура нагрева паяльников лежит в пределах 250—600° С. Нагрев выше 600° С не рекомендуется, поскольку при больших температурах медь разрушается от повышенного содержания и окисления олова, находящегося на рабочей части паяльника.
Для пайки узких подробностей рабочая часть паяльника заостряется и залуживается для лучшего удержания припоя. Для -мягкой пайки (низкотемпературной) используют паяльники с периодическим и постоянным нагревом.
Паяльники с периодическим нагревом в ходе работы иногда подогреваются от постороннего источника тепла: в горнах, паяльных лампах, на пламени газообразного и жидкого горючего. На протяжении подогрева, для которого лучше применять некоптящее мягкое пламя, паяльник обязан лежать на особой подставке рабочей частью вверх. При большом количестве работ рабочие пользуются несколькими паяльниками, что формирует громадные неудобства при их эксплуатации.
По данной причине сейчас они все больше вытесняются электрическими па-’ яльниками с постоянным нагревом.
Паяльники с постоянным нагревом имеют последовательность преимуществ перед паяльниками периодического действия. Они разрешают осуществлять пайку непрерывно, а следовательно, более равномерно и производительно. Помимо этого, они имеют маленькой вес и требуют относительно низкой температуры нагрева, что быстро снижает у них утраты на теплоизлучение.
Из паяльников с постоянным нагревом самоё широкое распространение взяли электрические паяльники двух типов: молотковые и торцовые.
Электрический паяльник складывается из стержня, кожуха, рукоятки, обмотки, верхней шайбы, нижней шайбы, втулки, асбестовой прокладки, трубки, винта, затяжного винта, затяжного винта и хомутика.
Рис. 1. Паяльники: а—молотковый; б—торцовый; в и г—электрические
Для электромонтажных работ используют электропаяльники малой мощности (до 200 Вт) и массой Д° 1 кг. При пайке массивных подробностей применяют паяльники мощностью до 1200 Вт и массой до 4,5 кг. Для его сплавов и пайки алюминия пользуются ультразвуковыми вибрационными паяльниками с нагревательными элементами либо без них.
Устройство ультразвукового вибрационного паяльника с нагревом нарисовано на. рис. 180, а. Рабочий обмотки нагревателя и стержень паяльника соединены при помощи бруска с магнитострикционным вибратором, на котором находятся постоянный магнит, катушка и катушка возбуждения обратной связи. Паяльник находится в кожухе и по двум узловым плоскостям колебаний крепится посредством бобышек и стенки с эластичными вкладышами.
Рис. 2. Ультразвуковой паяльник (а); абразивный паяльник (б)
Нагрев рабочего стержня производится простым нагревательным элементом мощностью 100 Вт, питаемым переменным током напряжением 10 В.
Питание обмотки возбуждения ультразвукового паяльника осуществляется от лампового генератора с выходной мощностью 55 Вт при частоте от 20 до 55 кГц.
Понижающий трансформатор, подающий напряжение 10 В для питания нагревательного элемента паяльника, находится в одном кожухе с генератором.
На паяльнике отсутствуют ручки управления, он обеспечен только одним выключателем, что разрешает кроме того малоквалифицированному слесарю трудиться с этим инструментом.
Для его сплавов и паяния алюминия применяют абразивные паяльники, каковые имеют кое-какие преимущества перед ультразвуковыми.
Абразивный паяльник, в отличие от электропаяльника, складывается из рабочего стержня (рис. 180,6), изготовленного прессованием из порошка припоя и измельченного абразива, бронзовой втулки 3 с отверстием для рабочего стержня, нихромового нагревателя с асбестовым изолятором, кожуха с прикрепленной к нему ручкой и зажима.
Выше было сообщено о недочётах паяльников с периодическим нагревом. Паяльники с постоянным нагревом не владеют вышеперечисленными недочётами, но имеют маленькой срок работы в связи с выходом из строя нагревателей.
Громадным преимуществом в этом отношении отличаются паяльники, предложенные И. Н. Помазановым и П. Л. Тихомировым. Нагреватели из нихромовой проволоки в этих паяльниках установлены в нагреваемого бронзового стержня, что повысило срок их работы на порядок.
