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通訊行業鋁件釬焊
為了使電子元器件產品的質量和可靠性盡快適應時代的要求,本文旨在提高電子產品整機焊接質量的可靠性為目的,對錫焊的加熱方式、焊接溫度、焊接工藝及如何實現自動化焊接進行系統研究。
一、加熱方式
由于感應加熱具有加熱速度快、效率高、易實現自動化的特點，尤其在錫焊方面。由于焊錫熔點低，效果更加明顯，所以本文以高頻感應加熱的方式進行討論。
二、焊接溫度
研究結果表明:波峰焊和浸焊的焊接溫度應控制在240~260℃之間,且250℃錫鉛浴具有最好流動性和潤濕性;阻容元件引線和鋁質零件熱浸錫時,錫鉛浴溫度應控制在270℃~300℃之間;手工烙鐵焊接溫度應控制在300一350℃之間,整機廠的導線、阻容元件引線搪錫溫度應控制在340℃~400℃之間,晶體管等器件搪錫溫度應控制在280一300℃之間,是較為合理的。
三、精準控溫的影響
我們公司感應加熱設備采用多段加熱設置并有保溫模式，加熱過程中可以通過紅外測溫儀或其他設備與加熱設備連接，從而達到自動加熱的目的，確保對加熱溫度及加熱工藝的準確性。由于傳統高頻機采用模擬量進行控制，而測溫儀等設備普遍采用數字信號進行數據傳遞。由于其通訊方式的不同，其中就會存在“變送”過程，此過程的存在會導致遲滯情況很嚴重。就算對設備和紅外測溫設備進行匹配，將數字信號轉化成模擬信號，由于控制的精度與分辨率低下等原因依然會導致遲滯情況很嚴重。然而在加工過程中，會導致加工精度大大降低，遲滯現象在很大程度上是導致加工失敗的原因。在加熱過程中，加熱溫度對焊接的強度、氣密性、氧化程度及工件本身的物理特性都有很大的影響，可能會影響到此次焊接的成敗。
四、高可靠性設計對焊接的影響
在焊接時，設備的可靠性對加熱過程及結果有直接影響。公司所有產品均已數字控制為核心。因為我們始終認為，數字化技術能使生產活動實現自動化、精準化、標準化、可復制化和數據可追溯化。使用模擬感應加熱設備進行焊接時，由于其控制方式的局限性，不同人員、不同時間的焊接參數都不盡相同。因此對于同款產品大批量生產使用模擬感應加熱設備將無法滿足焊接一致性的要求。而智能釬焊系統通過數字是嵌入式軟件控制，加工參數可以精確到1A加工時間可以精確到0.1秒，所有加工參數都可以實時存儲在SD卡中，方便數據調取做大數據分析。因此智能焊接系統保證了產品的焊接一致性！
五、焊接工藝及自動化流程
以我公司實際客戶為例：南京某電子元器件鋁件感應釬焊，采用感應加熱工藝是將鋁件與鋁件進行錫焊，使其滿足工藝需求。
根據需求對圖1鋁件進行錫焊，工藝采用高頻感應加熱，需要作出一套高頻感應加熱系統。系統包括：高頻加熱部分、冷卻部分及機械部分構成。
圖1工件實體圖
本系統是對鋁件進行高頻加熱工藝，配置一套半自動錫焊成套設備，包括：高頻加熱部分、冷卻部分及機械部分，高頻加熱部分主要是對鋁件進行加熱，使焊錫膏熔化以完成錫焊；冷卻部分主要是對高頻加熱設備及感應加熱線圈進行冷卻，機械部分主要對工件進行固定、工位轉動、加熱設備上下等控制，人工上料及人工下料，其它過程均為自動方式完成。
工藝過程：工件裝配→手動上工件及定位→轉臺轉動→加熱設備下降→加熱（錫焊）→加熱設備上升→轉動→手動下工件。
為了滿足系統控制的精度和定時準確性，因此采用了PLC作為控制的核心器件。
圖2 控制系統結構圖
機械部分主要使工件的定位裝夾等功能，并達到高效率的生產，采用12工位的轉臺形式。
旋轉臺的間歇運動，通過凸輪分割器的實現。通過氣動設計來實現感應加熱設備的上下等其它動作。
圖3機械部分轉臺
轉臺通過凸輪分割器能夠實現間歇性的轉動，停歇的時間正好為工件錫焊完成的時間，同時又要保證有較高的生產率。
當轉臺轉動到位后，感應線圈下降到指定位置，鋁件進行感應加熱，加熱完成后感應線圈上升到初始位置。
為了滿足所有加熱過程中的所有動作，并整合工裝與加熱系統，電氣部分設計氣路和電路對整臺設備進行控制。
氣路部分設計包括：過濾減壓閥、電磁閥、速度控制閥和氣缸，如圖 3所示。
圖 4 氣路部分
利用高頻感應加熱設備，設計轉動錫焊控制系統。具有PLC 液晶屏控制功能，并能夠存儲系統運行參數。
感應加熱設備采用DIH-40型全數字感應加熱設備，錫焊時采用專用多段溫控制程序，保證精準控制溫度。
感應器是通過感應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化為熱能，而加熱零件表面。
圖5示意感應器
感應加熱設備冷卻可配備冷水機，根據其發熱量確定冷水機參數，初步確定制冷量不小于5匹。
圖6冷水機
圖7整體視覺圖
圖8整體視覺圖
保護部分是整個系統可靠運行的關鍵，為了避免出現嚴重的事故，保護部分必須可靠。當設備發生故障或異常情況出現，設備控制系統及時操作（如斷電）等，并在顯示設備上發出相應的報警信號。
