Технология ультразвуковой пайки
Для получения качественного шва при ультразвуковой пайке алюминия и его сплавов с использованием припоев, необходимо учесть, что всякие посторонние включения снижают коррозионную стойкость шва; поэтому требуется тщательная подготовка изделия под пайку.
Так как кавитационные пузырьки возникают только в жидкой среде, при ультразвуковой пайке до вступления в действие вибропреобразователя нужно обеспечить наличие расплавленного припоя вокруг рабочей части паяльника.
Если применяется паяльник без собственного подогревателя, то для плавления припоя используется посторонний источник тепла. При пайке паяльником с подогревателем нагрев производится самим паяльником. Однако следует иметь в виду, что алюминий обладает большой теплопроводностью, вследствие чего массивные изделия трудно разогреть с помощью паяльника.
Поэтому в таких случаях требуется подогревать деталь до температуры пайки (200-300гр.) посторонним источником тепла. Разрушение окисной пленки при ультразвуковой пайке происходит почти мгновенно. Если поверхность детали имеет температуру, при которой припой находится в расплавленном состоянии, то процесс пайки или лужения длится менее чем 1/20 сек. Таким образом, при ультразвуковой пайке время затрачивается в основном на нагревание изделия (паяльником или посторонним источником тепла).
Ультразвуковая пайка принципиально отличается от обычной пайки тем, что при ультразвуковой пайке не используются капиллярные свойства припоя. Облуживание и пайка в этом случае происходят только в том участке, где непосредственно образуются кавитационные пузыри. Вследствие этого активной зоной является небольшая площадь, находящаяся непосредственно под паяльником.
Если требуется лудить большую площадь изделия, то необходимо передвигать паяльник по всей его поверхности вместе с расплавленным припоем. При этом нет необходимости касаться паяльником поверхности металла. Кавитационные пузырьки возникают на границе припоя и основного металла, независимо от расстояния между ними и поверхностью металла. Однако интенсивность кавитации возрастает с уменьшением расстояния между вибропреобразователем и паяемым металлом.
Окисная пленка при ультразвуковой пайке разрушается до дисперсных частиц, которые всплывают на поверхность расплавленного металла. Однако некоторая часть окислов смешивается с припоем и увеличивает хрупкость шва. Часто несколько повышенная хрупкость паяного соединения особого значения не имеет. В тех случаях, когда не допускается повышенная хрупкость шва, следует припой, содержащий окислы, удалить чистой ветошью и нанести новый, чистый припой.
После облуживания паяемых поверхностей рекомендуется прижать их друг к другу и притереть. В этом случае разрушаются окисные пленки, которые могут появиться на облуженной поверхности в процессе нагревания и мешать соединению деталей. Притертые поверхности необходимо прижимать до остывания припоя. Малейший сдвиг деталей в момент застывания припоя может нарушить целость шва и даст непрочную пайку.
Как и при обычной пайке, рабочая часть ультразвукового паяльника должна быть облужена. Для этого необходимо запилить ее мелким напильником и погрузить в расплавленный припой, после чего включить вибратор.
Размеры паяльника влияют на его частоту колебаний, поэтому следует избегать лишнего снятия напильником материала наконечника. Для очистки рабочей части паяльника достаточно протереть ее чистой тряпкой. Во избежание порчи паяльника последний в нерабочем состоянии должен быть поставлен в специальный штатив.
При применении припоев, склонных к сильной диффузии с основным металлом пайку следует вести при возможно более низкой температурой и как можно быстрее, чтобы припой не успел глубоко проникнуть в основной металл. При пайке припоями, менее склонными к диффузии, необходимо повысить температуру и увеличить продолжительность процесса пайки.