Ультразвуковая пайка
Окисные пленки с поверхности металлов возможно удалять, Применяя ультразвуковую энергию. В этом случае используются электронные генераторы, дающие электрические импульсы с частотой от 15 до 50 кгц.
Электрические импульсы преобразуются в г ханическое перемещение посредством устройства, именуемого нитострикционным вибратором. Вибраторы, используемые в инструментах для пайки, являются никелевый сердечник около которого намотана катушка, подключенная к ультразвук ковому генератору.
В случае если никелевый сердечник (в большинстве случаев сердечники набираются из отдельных пластин для уменьшения вихревых токов) подвергнуть действию электромагнитного импульса, появляющегося при протекании через катушку электрического тока то он сокращается максимум на 30 миллионных собственной длины.
Рис. 1. Схема процесса пайки ультразвуком.
В случае если финиш вибрирующего сердечника ввести в соприкосповение с расплавленным припоем, то в жидком припое образуется много пузырьков либо вакуумов. Это явление, как мы знаем, именуется кавитацией (рис.
1). В случае если .сейчас в жидкий припой поместить подробность, то на ее поверхности в следствии смыкания пузырьков будет про исходить так называемая кави тационная эрозия.
Именно поэтому эрозионному действию происходит удаление окисных пленок, что разрешает расплавленному припою смачивать поверхность металла.
Передача ультразвуковых колебаний от никелевого сердечника к изделию на практике осуществляется следующим образом. Железный стержень соответствующей длины, соединяющий вибратор с наконечником паяльника, прикрепляется к сердечнику так,, дабы передать максимум колебаний к свободному финишу.
Вольный финиш железного стержня образует наконечник паяльника и погружается в маленькую ванночку расплавленного припоя, находящуюся на поверхности паяемого металла-При перемещении стержня на протяжении поверхности главного металла ультразвуковые колебания разрушают окисную пленку, разрешая Рм самым расплавленному припою смачивать находящийся под иМ главный металл. В случае если в качестве источника вибрации забрать неметаллический стержень, а дно паяльной ванны, то ультразвуковые колебания будут проходить через расплавленный припой и подвергать поверхности загружённого в ванну предмета кавита-ционной эрозии.
Чтобы привести к кавитации на громадной площади, нужна громадная мощность источника энергии.
Рис. 2. Маленькая ультразвуковая установка для бесфлюсовой пайки алюминия и других цветных металлов.
По данной причине ванны для промышленной ультразвуковой пайки выпускаются маленьких размеров. В частности, одна из таких ванн имеет диаметр 22 мм и глубину 9,5 мм.
Такая маленькая ванна потребляет мощность 55 вт. Силы, появляющиеся при ультразвуковой пайке, содействуют проникновению жидкого металла, и кавитация может привести к эрозии стенок ванны и наконечника паяльника.
При ультразвуковой пайке облуживаемые участки подробностей нагревают до температуры пайки, расплавляют соответствующее количество припоя, образующего жидкую ванночку на поверхности подробности и выполняют по данной поверхности финишем вибратора. После этого две облуженные таким методом подробности соединяют и нагревают до образования и расплавления припоя паяного соединения.
Главное преимущество этого процесса содержится в том, что устраняется необходимость во флюсе.
Использование ультразвукового способа пайки ограничивается по большей части невозможностью и малой ёмкостью установок яркой пайки нахлесточных соединений.
Ультразвуковая пайка используется в основном для соединения алюминиевых подробностей. Но она находит некое использование и для соединения вторых металлов.
Рис. 3. Припой, нанесенный посредством ультразвука (слева) и припой, расплавленный без флюса на поверхности алюминия (справа).
—
Механические колебания ультразвуковой частоты (16— 20 кгц) при прохождении через жидкости и сплавы металлов оказывают на них высокое звуковое давление, из-за которого происходит разрушение поверхности металлов. Появляющееся наряду с этим незначительное растягивающее упрочнение приводит к разрыву в жидкости и образование громадного количества небольших пузырьков.
Нарушение сплошности жидкости при разрежении именуется кавитацией. Явление кавитации, вызываемое ультразвуком, употребляется, например, для разрушения окисной пленки при пайке металлов.
чистота процесса и Невысокая температура нагрева разрешают использовать ультразвуковую пайку для присоединения маленьких подробностей к совсем подготовленной поверхности. Для получения ультразвуковых колебаний существуют особые устройства, именуемые ультразвуковыми излучателями.
Используются излучатели двух типов: магнитострикционные, электрострикционные (пьезоэлектрические).
Для цайки его сплавов и алюминия используют ультразвуковые вибрационные паяльники с нагревательными элементами либо без них, конструкция и принцип работы которых обрисованы в главе «Инструменты, приспособления и нагревательные устройства».
При ультразвуковой пайке прочность сцепления припоя с главным металлом выше, чем при простой. Это разъясняется тем, что ультразвук усиливает условия для диффундирования (проникновения) припоя в главный металл.
Главное преимущество ультразвуковой пайки — возможность ее исполнения без применения флюсов. Помимо этого, отпадает необходимость зачистки подробности перед облуживанием, и промывки места пайки от остатков флюса.
Бесфлюсовая ультразвуковая его сплавов и пайка алюминия есть ответственным технологическим процессом, снабжающим удовлетворительные механические особенности и коррозийную стойкость паяных соединений. Посредством ультразвука возможно кроме этого облуживать алюминиевые подробности.
Пайка и облуживание посредством ультразвукового паяльника происходят лишь в том участке, что находится в близи от наконечника ультразвукового паяльника что не должен в обязательном порядке касаться поверхности металла.
Рис. 1. Схема процесса лужения посредством ультразвукового паяльника
Схема процесса лужения посредством ультразвукового паяльника изображена на рис. 1.
При пайке ультразвуковым паяльником в расплавленном припое появляется множество небольших кавитационных пузырьков, каковые приводят к разрушению окисной пленки. Припой соединяется с очищенным от окислов главным металлом, образуя слой.
По окончании затвердения припоя на его поверхности остается слой шлака, складывающегося из частиц окиси алюминия.
Рабочая часть ультразвукового паяльника, как и при простой пайке, должна быть перед тем как приступить к работе облужена. Для этого наконечник паяльника опиливают личным напильником и погружают в расплавленный припой, по окончании чего включают вибратор.
Особенно действен данный метод для лужения и пайки алюминиевых изделий. Ультразвуковые паяльники смогут быть кроме этого использованы для лужения тёмных и цветных металлов оловянно-свинцовыми припоями.
Нержавеющая сталь, другие металлы и хром, не хорошо поддающиеся пайке, прекрасно облуживаются под действием ультразвука.
