Способ пайки изделий

23 1/002, 05 6/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Минский радиотехнический институт(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники Способ пайки изделий, преимущественнонахлесточным или телескопическим соединением, включающий нагрев изделий и припоя энергией переменного магнитного поля в зазоре магнитопровода до температуры пайки и подачу электрического тока в направлении, перпендикулярном вектору индукции магнитного поля, отличающийся тем, что электрический ток пропускают непосредственно через расплав припоя, при этом изделие вращают вокруг оси. Изобретение относится к области пайки изделий, преимущественно нахлесточного и телескопического типа, с нагревом энергией переменного магнитного поля в зазоре магнитопровода и может быть использовано в электротехнической и приборостроительной промышленности. Известен способ лужения и пайки, включающий протягивание изделий, имеющих большие линейные размеры, через расплав припоя, с целью обеспечения безгерметичного прохода изделия через припой, его отжимают от стенок ванны в местах входа и выхода изделий электромагнитными силами, возникающими в результате пропускания тока через припой и воздействия на него магнитным полем 1. 2686 1 Недостатком известного способа является невысокое качество паяных изделий, поскольку магнитное поле используется только для отжима припоя от стенок ванны, а не для активации процесса пайки. Известен также способ пайки телескопических соединений с индукционным нагревом и одновременным воздействием на соединяемые элементы механических колебаний, преимущественно ультразвуковой частоты 2. Недостатком данного способа является сложность технической реализации, связанная с необходимостью использования двух различных по диапазону частот электрических генераторов и программирования процесса пайки во времени. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ управления площадью растекания припоя по поверхности твердого тела 3, при котором твердое тело с припоем помещают в постоянное магнитное поле и пропускают электрический ток через твердое тело с припоем в направлении,перпендикулярном направлению внешнего магнитного поля. Возникающие в твердом теле пондеромоторные силы, действуя на расплав припоя, увеличивают растекание последнего. К недостаткам данного способа относится недостаточное растекание припоя, поскольку электрический ток протекает в основном через твердое тело, а через припой в 8-10 раз меньше. Поэтому пондеромоторные силы невелики и, кроме того, имеют строго определенное направление, определяемое по правилу левой руки, что неприменимо для нахлесточных и телескопических соединений, имеющих паяный шов по радиусу соединения. Задачей настоящего изобретения является получение технического результата, который выражается в повышении качества паяных соединений за счет увеличения площади растекания припоя под действием пондеромоторных сил и более полного заполнения им капиллярных зазоров в нахлесточных и телескопических соединениях, а также увеличении надежности изделий. Поставленная задача решается за счет того, что изделие и припой нагревают энергией переменного магнитного поля в зазоре магнитопровода до температуры пайки и пропускают электрический ток через расплав припоя в направлении, перпендикулярном вектору индукции магнитного поля, с одновременным вращением изделий вокруг оси. Проведенный анализ патентной и научно-технической литературы позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критериям новизны и изобретательского уровня. Сущность заявляемого способа пайки изделий заключается в следующем. При взаимодействии переменного магнитного поля в зазоре магнитопровода индуктора и постоянного электрического тока, пропускаемого через расплав, возникающая пондеромоторная силаза счет осевого вращения деталей обеспечивает равномерное растягивание припоя по поверхности деталей в случае соединения нахлесточного типа,либо заполнение припоем соединительного зазора в соединении телескопического типа. В результате улучшается смачиваемость припоем соединяемых поверхностей, проникновение припоя в капиллярные зазоры и,как следствие, повышается качество паяных соединений. Для эффективного принудительного растекания расплава припоя необходимо, чтобы сила пондеромоторного натяжения п превышала силу поверхностного натяжения на границе твердое тело - расплав припоя тр птр это условие выполняется при напряженности переменного магнитного поля более 0.5 Тл и величине постоянного электрического тока более 1 А. Скорость вращения изделия зависит от времени пайки и выбирается такой, чтобы изделие совершало 23 оборота за время пайки. Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый способ отличается возбуждением пондеромоторных сил в большей степени в расплаве припоя, чем в изделии, что активирует припой, увеличивает его растекание по поверхности и заполнение им капиллярных зазоров в соединениях. Сравнение с другими техническими решениями показало, что возникающие пондеромоторные силы за счет переменного магнитного поля вызывает значительные по амплитуде вибрации расплава припоя, большие, чем ультразвуковые колебания. Это позволяет активно перемешивать припой, увеличивать его растекание. Предложенный способ используют для пайки нахлесточных и телескопических соединений с применением дозированных заготовок припоя. На фиг. 1 изображена схема реализации предлагаемого способа для нахлесточных соединений. Изделие 1 с припоем 2 в форме дозированной заготовки помещают в переменное магнитное поле, создаваемое в зазоре магнитопровода 3. Нагрев изделия и припоя до температуры пайки осуществляется за счет вихревых токов, индуцированных магнитным полем. Постоянный электрический ток пропускают через расплав припоя с помощью токовводов 4 в направлении, перпендикулярном вектору магнитной индукции, одновременно вращая изделие 1 вокруг собственной оси с частотой . Возникающие пондеромоторные силы действуют в плоскости изделия и в направлении, перпендикулярном вектору электрического тока, вращение изделия вокруг оси обеспечивает равномерное растягивание припоя по его поверхности за счет сил пондеромоторного натяжения. В случае телескопического соединения (фиг. 2) спаиваемые детали 1 и 1 и припой 2 в форме кольца располагают в зазоре магнитопровода с электрическим зазором между деталями. Детали подключают к источ 2 2686 1 нику тока, который начинает протекать через расплав после расплавления кольца припоя и затекания его в зазор между деталями. Возникающие пондеромоторные силы обеспечивают увеличение глубины проникновения припоя в капиллярный зазор, а вращение деталей вокруг оси создает условия для равномерного заполнения припоем соединительного зазора. Способ был реализован на следующих примерах. Пример 1 Пайка деталей из меди шириной 5 мм внахлестку дозированной заготовкой припоя массой 200 мг осуществлялась в зазоре магнитопровода сечением 300 мм на частоте 22 кГц с использованием спирто-канифольного флюса. Коэффициент растекания припоя Кр в обычных условиях составлял 1.1-1.2, при пропускании электрического тока плотностью до 5 А/мм 2 - 1.4-1.5. Пример 2 Пайка телескопического соединения трубок из алюминия диаметром 6.0 и 6.5 мм велась с использованием кольца припоя ПОС 61 диаметром 1.0 мм в течение 5-7 с. Пропускание электрического тока плотностью до 10 А/мм 2 и вращение деталей со скоростью 60 об/мин обеспечило 100 заполнение глубиной 10 мм. Предлагаемый способ имеет следующие преимущества Во-первых, существенно улучшается качество паяных соединений за счет сокращения непропаев, несмачиваний и других дефектов. Во-вторых, повышается эксплуатационная надежность изделий. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3