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通訊行業(yè)鋁件釬焊
為了使電子元器件產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性盡快適應(yīng)時(shí)代的要求,本文旨在提高電子產(chǎn)品整機(jī)焊接質(zhì)量的可靠性為目的,對(duì)錫焊的加熱方式、焊接溫度、焊接工藝及如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接進(jìn)行系統(tǒng)研究。
一、加熱方式
由于感應(yīng)加熱具有加熱速度快、效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的特點(diǎn)，尤其在錫焊方面。由于焊錫熔點(diǎn)低，效果更加明顯，所以本文以高頻感應(yīng)加熱的方式進(jìn)行討論。
二、焊接溫度
研究結(jié)果表明:波峰焊和浸焊的焊接溫度應(yīng)控制在240~260℃之間,且250℃錫鉛浴具有最好流動(dòng)性和潤(rùn)濕性;阻容元件引線和鋁質(zhì)零件熱浸錫時(shí),錫鉛浴溫度應(yīng)控制在270℃~300℃之間;手工烙鐵焊接溫度應(yīng)控制在300一350℃之間,整機(jī)廠的導(dǎo)線、阻容元件引線搪錫溫度應(yīng)控制在340℃~400℃之間,晶體管等器件搪錫溫度應(yīng)控制在280一300℃之間,是較為合理的。
三、精準(zhǔn)控溫的影響
我們公司感應(yīng)加熱設(shè)備采用多段加熱設(shè)置并有保溫模式，加熱過(guò)程中可以通過(guò)紅外測(cè)溫儀或其他設(shè)備與加熱設(shè)備連接，從而達(dá)到自動(dòng)加熱的目的，確保對(duì)加熱溫度及加熱工藝的準(zhǔn)確性。由于傳統(tǒng)高頻機(jī)采用模擬量進(jìn)行控制，而測(cè)溫儀等設(shè)備普遍采用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。由于其通訊方式的不同，其中就會(huì)存在“變送”過(guò)程，此過(guò)程的存在會(huì)導(dǎo)致遲滯情況很嚴(yán)重。就算對(duì)設(shè)備和紅外測(cè)溫設(shè)備進(jìn)行匹配，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，由于控制的精度與分辨率低下等原因依然會(huì)導(dǎo)致遲滯情況很嚴(yán)重。然而在加工過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致加工精度大大降低，遲滯現(xiàn)象在很大程度上是導(dǎo)致加工失敗的原因。在加熱過(guò)程中，加熱溫度對(duì)焊接的強(qiáng)度、氣密性、氧化程度及工件本身的物理特性都有很大的影響，可能會(huì)影響到此次焊接的成敗。
四、高可靠性設(shè)計(jì)對(duì)焊接的影響
在焊接時(shí)，設(shè)備的可靠性對(duì)加熱過(guò)程及結(jié)果有直接影響。公司所有產(chǎn)品均已數(shù)字控制為核心。因?yàn)槲覀兪冀K認(rèn)為，數(shù)字化技術(shù)能使生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、精準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化、可復(fù)制化和數(shù)據(jù)可追溯化。使用模擬感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行焊接時(shí)，由于其控制方式的局限性，不同人員、不同時(shí)間的焊接參數(shù)都不盡相同。因此對(duì)于同款產(chǎn)品大批量生產(chǎn)使用模擬感應(yīng)加熱設(shè)備將無(wú)法滿足焊接一致性的要求。而智能釬焊系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字是嵌入式軟件控制，加工參數(shù)可以精確到1A加工時(shí)間可以精確到0.1秒，所有加工參數(shù)都可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在SD卡中，方便數(shù)據(jù)調(diào)取做大數(shù)據(jù)分析。因此智能焊接系統(tǒng)保證了產(chǎn)品的焊接一致性！
五、焊接工藝及自動(dòng)化流程
以我公司實(shí)際客戶為例：南京某電子元器件鋁件感應(yīng)釬焊，采用感應(yīng)加熱工藝是將鋁件與鋁件進(jìn)行錫焊，使其滿足工藝需求。
根據(jù)需求對(duì)圖1鋁件進(jìn)行錫焊，工藝采用高頻感應(yīng)加熱，需要作出一套高頻感應(yīng)加熱系統(tǒng)。系統(tǒng)包括：高頻加熱部分、冷卻部分及機(jī)械部分構(gòu)成。
圖1工件實(shí)體圖
本系統(tǒng)是對(duì)鋁件進(jìn)行高頻加熱工藝，配置一套半自動(dòng)錫焊成套設(shè)備，包括：高頻加熱部分、冷卻部分及機(jī)械部分，高頻加熱部分主要是對(duì)鋁件進(jìn)行加熱，使焊錫膏熔化以完成錫焊；冷卻部分主要是對(duì)高頻加熱設(shè)備及感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行冷卻，機(jī)械部分主要對(duì)工件進(jìn)行固定、工位轉(zhuǎn)動(dòng)、加熱設(shè)備上下等控制，人工上料及人工下料，其它過(guò)程均為自動(dòng)方式完成。
工藝過(guò)程：工件裝配→手動(dòng)上工件及定位→轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)→加熱設(shè)備下降→加熱（錫焊）→加熱設(shè)備上升→轉(zhuǎn)動(dòng)→手動(dòng)下工件。
為了滿足系統(tǒng)控制的精度和定時(shí)準(zhǔn)確性，因此采用了PLC作為控制的核心器件。
圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
機(jī)械部分主要使工件的定位裝夾等功能，并達(dá)到高效率的生產(chǎn)，采用12工位的轉(zhuǎn)臺(tái)形式。
旋轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇運(yùn)動(dòng)，通過(guò)凸輪分割器的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)氣動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱設(shè)備的上下等其它動(dòng)作。
圖3機(jī)械部分轉(zhuǎn)臺(tái)
轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)凸輪分割器能夠?qū)崿F(xiàn)間歇性的轉(zhuǎn)動(dòng)，停歇的時(shí)間正好為工件錫焊完成的時(shí)間，同時(shí)又要保證有較高的生產(chǎn)率。
當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到位后，感應(yīng)線圈下降到指定位置，鋁件進(jìn)行感應(yīng)加熱，加熱完成后感應(yīng)線圈上升到初始位置。
為了滿足所有加熱過(guò)程中的所有動(dòng)作，并整合工裝與加熱系統(tǒng)，電氣部分設(shè)計(jì)氣路和電路對(duì)整臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制。
氣路部分設(shè)計(jì)包括：過(guò)濾減壓閥、電磁閥、速度控制閥和氣缸，如圖 3所示。
圖 4 氣路部分
利用高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)錫焊控制系統(tǒng)。具有PLC 液晶屏控制功能，并能夠存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。
感應(yīng)加熱設(shè)備采用DIH-40型全數(shù)字感應(yīng)加熱設(shè)備，錫焊時(shí)采用專用多段溫控制程序，保證精準(zhǔn)控制溫度。
感應(yīng)器是通過(guò)感應(yīng)作用將電能送到零件表面層，借渦流和磁帶作用將在零件表面層中的電能轉(zhuǎn)化為熱能，而加熱零件表面。
圖5示意感應(yīng)器
感應(yīng)加熱設(shè)備冷卻可配備冷水機(jī)，根據(jù)其發(fā)熱量確定冷水機(jī)參數(shù)，初步確定制冷量不小于5匹。
圖6冷水機(jī)
圖7整體視覺(jué)圖
圖8整體視覺(jué)圖
保護(hù)部分是整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，為了避免出現(xiàn)嚴(yán)重的事故，保護(hù)部分必須可靠。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或異常情況出現(xiàn)，設(shè)備控制系統(tǒng)及時(shí)操作（如斷電）等，并在顯示設(shè)備上發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。
