Индукционная пайка

Почти каждый процесс сборки можно выполнить несколькими способами. Какой вариант производитель или интегратор выбирает для достижения наилучшего результата, обычно тот, который сочетает проверенную технологию с конкретным применением.

Пайка является одним из таких процессов. Пайка — это процесс соединения металлов, при котором две или более металлических частей соединяются путем плавления и заливки присадочного металла в соединение. Присадочный металл имеет более низкую температуру плавления, чем прилегающие металлические детали.

Тепло для пайки может подаваться с помощью горелки, печи или индукционной катушки. Во время индукционной пайки индукционная катушка генерирует магнитное поле, которое нагревает основные материалы и расплавляет присадочный металл. Для растущего числа сборочных операций индукционная пайка оказывается лучшим вариантом.

«Индукционная пайка намного безопаснее, чем пайка в горелке, быстрее, чем пайка в печи, и более воспроизводима, чем обе», — говорит Стив Андерсон, менеджер по полевым и испытательным исследованиям в Fusion Inc., 88-летний интегратор из Уиллоуби, штат Огайо. которая специализируется на нескольких методах сборки, включая пайку. «Кроме того, индукционная пайка намного проще. По сравнению с двумя другими методами все, что вам действительно нужно, — это обычное электричество».

Несколько лет назад компания Fusion разработала полностью автоматизированный станок с шестью станциями для сборки 10 типов твердосплавных борфрез, используемых в металлообработке и производстве инструментов. Борфрезы изготавливаются путем соединения заготовок из карбида вольфрама цилиндрической и конической формы со стальными хвостовиками. Производительность составляет 250 деталей в час, а отдельные лотки для деталей вмещают 144 заготовки и хвостовики.

«Четырехосный робот SCARA берет хвостовик из лотка, подает его в дозатор пасты, а затем загружает в гнездо приспособления», — объясняет Андерсон. «Затем робот берет заготовку с лотка и помещает ее на наклеенный конец хвостовика. Индукционная пайка выполняется с помощью электрической катушки, которая вертикально окружает две детали и доводит серебряный присадочный металл до температуры ликвидуса 1305 F. После заусенца сборка выравнивается и охлаждается, выбрасывается через разгрузочный желоб и собирается для дальнейшей обработки».

Использование индукционной пайки при сборке увеличивается, прежде всего потому, что она создает прочные соединения между двумя металлическими деталями, а также потому, что она очень эффективна при соединении разнородных материалов. Экологические проблемы, совершенствование технологий и нетрадиционные применения также заставляют инженеров-технологов более внимательно присмотреться к индукционной пайке.

Индукционная пайка существует с 1950-х годов, хотя концепция индукционного нагрева (с использованием электромагнетизма) была открыта более чем за столетие до этого английским ученым Майклом Фарадеем. Ручные горелки были первым источником тепла, использовавшимся для пайки, за ними в 1920-х годах последовали печи. Печной метод часто использовался во время Второй мировой войны для производства большого количества металлических деталей с минимальными трудозатратами и затратами.

Потребительский спрос на системы кондиционирования воздуха в 1960-х и 1970-х годах создал новые области применения индукционной пайки. Фактически, массовая пайка алюминия в конце 1970-х годов привела к появлению множества узлов, используемых в современных автомобильных системах кондиционирования воздуха.

«В отличие от пайки горелкой, индукционная пайка является бесконтактной и сводит к минимуму риск перегрева», — отмечает Рик Бауш, менеджер по продажам Ambrell Corp., входящей в состав компании inTEST. «Такая пайка также более эффективна, не требует затрат энергии и практически не увеличивает содержание окружающего воздуха. температура».

По словам Грега Холланда, менеджера по продажам и эксплуатации компании eldec LLC, стандартная система индукционной пайки состоит из трех компонентов. Это источник питания, рабочая головка с прикрепленной индукционной катушкой и охладитель или система охлаждения.

Источник питания подключается к рабочей головке, а катушка специально разработана для установки вокруг соединения. Индуктор может быть изготовлен из цельного стержня, гибкого кабеля, обработанной заготовки или напечатан на 3D-принтере из порошковых медных сплавов. Но зачастую его изготавливают из полых медных трубок, по которым течет вода по нескольким причинам. Один из них — сохранять катушку холодной, компенсируя тепло, отраженное от детали во время пайки. Проточная вода также предотвращает накопление тепла, выделяемого в змеевике из-за частого присутствия переменного электрического тока, и, как следствие, неэффективную передачу тепла.