Индукторы

Категория:
Пайка при индукционном нагреве


Индукторы

Передача энергии от источника питания в нагреваемое изделие при высокочастотной пайке производится при помощи многовитко-вого или одновиткового индуктора, изготовляемого из медной трубки.

Форма и размеры индуктора зависят от условий нагрева, величины и конфигурации нагреваемой поверхности, мощности и частоты источника питания.

Простейшие индукторы изготовляются из красномедной трубки круглого или прямоугольного сечения; более сложные спаиваются или свариваются из медной полосы, трубки и листовой меди.

Соединение отдельных частей индуктора при его изготовлении производится либо пайкой латунью или серебряным припоем, либо сваркой медью.

Индукторы, сваренные медью, обладают рядом преимуществ перед паяными (лучшая электропроводность, более высокая допустимая температура нагрева), однако они сложнее в изготовлении, и потому большее распространение получили индукторы, паяные латунью.

Выполнение индукторов сложной конструкции, например разъемных, представляет иногда значительные трудности и требует большого опыта и навыков.

Наибольшее применение для целей пайки находят одно- и двух-витковые индукторы, позволяющие получать местный нагрев в узкой зоне спая. Индуктор из двух витков может быть изготовлен в последовательном и параллельном исполнении.

В первом случае по виткам пойдет одинаковый по величине ток во втором — величина тока в каждом из витков будет зависеть как от зазора между деталью и индуктирующим проводом, так и от геометрических размеров витков.

Больщой ток пойдет по витку меньшего диаметра и расположенному ближе к детали, меньший — по более отдаленному витку большего диаметра. Этим явлением в некоторых случаях пользуются для достижения требуемой температуры нагрева деталей различного сечения и размеров.

Многовитковые индукторы для пайки применяются в тех случаях, когда необходимо прогревать одновременно большую поверхность, а также, когда параметры генератора и нагрузочного трансформатора не позволяют эффективно работать с одновитковым индуктором.

Многовитковые индукторы целесообразнее изготовлять из профилированной трубки прямоугольного сечения, обеспечивающей наибольший к. п. д. индуктора при равномерном’нагреве в спаиваемой детали

При нагреве изделия по индуктору протекают токи большой величины.

Вследствие поверхностного и катушечного эффектов плотность тока неравномерно распределена по сечению индуктирующего провода 2. В кольцевом индукторе плотность тока будет наибольшей у внутренней поверхности и может достигать там 150 н- 200 а/мм2.

Для того чтобы во время пайки индуктор не расплавился от нагрева проходящим по нему током и подогрева теплоизлучением от раскаленной детали, его охлаждают водой, протекающей внутри трубки индуктора.

В большинстве случаев пайку ведут при нагреве током радиочастоты от ламповых генераторов или током с частотой 8000 гц от машинных генераторов. В этом случае удобно изготовлять индукторы из трубки с толщиной стенки 1 —1,5 мм.

Рис. 1. Кольцевые одновитковые индук торы: а — из трубки квадратного сечения; б — из трубки овальной формы

Рис. 2. Индукторы для пайки твердосплавных резцов: а — многовитковый, применяемый при питании от генераторов с одноконтурной схемой; б — одновитковые

Рис. 3. Многовитковые индукторы: а — двухвитковый кольцевой из овальной трубки; б — трехвит-ковый кольцевой из круглой трубки; в — трехвитковый фасонный из круглой трубки

Выбор частоты тока источника, питающего установку для пайки, может быть сделан таким же путем, как и для закалочной установки или установки для сквозного нагрева под ковку. Однако, ввиду необходимости использования пои пайке относительно небольших удельных мощностей, следует произвести проверку возможности сконцентрировать в спаиваемой части детали при выбранной частоте мощность, необходимую для нагрева ее до требуемой температуры

При выборе поперечных размеров трубки индуктора необходимо исходить из условия получения нужной зоны нагрева, учитывая, кроме того, что толщина стенки трубки должна быть не меньше глубины проникновения тока в медь при данной частоте, а внутреннее сечение трубки должно обеспечивать пропускание достаточного количества охлаждающей воды при номинальном токе в индукторе2.

Зазоры между индуктором и деталью приходится изменять в широком диапазоне от 2 до 20 мм в зависимости от размера и конфигурации детали и характера нагрева.

Меньшие зазоры имеют место при пайке тонкостенных соединений простейшей формы, где достаточно прогревать деталь при малой мощности на глубину, несколько превышающую глубину проникновения тока в горячий металл. Большие зазоры между изделиями и индуктором берутся при пайке деталей сложной конфигурации.

Несмотря на то, что увеличение зазора между индуктором и деталью приводит к худшему использованию генератора и индуктора, иногда приходится сознательно идти на это, особенно когда невозможно более .удачно решить задачу получения равномерного нагрева при пайке сложной детали. В этих случаях используют явление теплопроводности, позволяющее получать равномерный прогрев изделия в нужной зоне без перегрева отдельных участков, для чего приходится увеличивать время нагрева и снижать удельную мощность, подводимую к индуктору. Однако слишком больших зазоров следует избегать, так как они ухудшают коэффициент мощности и к. п. д. индуктора, а также условия его работы.

При выборе зазора между индуктором и нагреваемой деталью следует учитывать также материал детали и возможности генератора по регулировке передаваемой в индуктор мощности.

Рис. 4. Замыкание двух последовательных витков индуктора между собой через деталь при малом зазоре

Индукторы с зазорами меньше 2 мм для паики не применяются. Это объясняется тем, что кроме непосредственной опасности местного оплавления поверхности из-за недостаточно точной центровки детали в индукторе, которую трудно соблюсти при пайке деталей, имеется опасность прижога и порчи детали вследствие замыкания ею витков при многовитковом индукторе (рис. 9).

Для предохранения деталей от прижогов при малых зазорах рекомендуется изолировать индуктор асбестовым шнуром с последующей пропиткой его жидким стеклом, а еще луч’ше покрывать эмалью

Эмалирование индукторов производится после их очистки струей песка. На очищенные индукторы наносится слой эмалевого шликера, после чего они подвергаются сушке в печи при температуре 60—80 °С. Просушенные индукторы направляются в печь с температурой 800—850° С, где производится оплавление эмалевого шликера. Эмаль желательно наносить дважды.

Индукторы, заваренные медью, более пригодны для эмалирования, чем паяные, так как при их обработке в печи после покрытия шликером исключена возможность распайки. Кроме того, в этом случае могут быть применены более жаростойкие и прочные эмали.

Расчет индуктора для пайки представляет значительные трудности. Практически, большинство индукторов для пайки, особенно на радиочастотах, делается на основании опыта, с последующей доводкой после проверки в работе. Ориентировочный расчет может быть выполнен аналогично расчету закалочных индукторов, исходя из требуемой мощности для нагрева детали в заданное время.

Разнообразие конструкций спаиваемых соединений деталей требует большого количества различных форм индукторов.

По форме индукторы разделяются на кольцевые и петлевые; по конструкции — на разъемные и неразъемные; по количеству витков — на одновитковые, двухвитковые и многовитковые; по роду нагрева — для нагрева деталей «снаружи» и для нагрева «изнутри». На форме и конструкции индуктора не может не отразиться использование для нагрева под пайку того или иного диапазона частот.

Рис. 5. Индукторы для пайки твердосплавных дисковых фрез: а — индуктор с двумя витками, соединенными параллельно; б — прямоугольный индуктор с перевернутым параллельным витком (токи в соседних проводниках направлены встречно); в — петлевой индуктор

Применение ферритов при изготовлении индукторов для пайки в некоторых случаях дает большой эффект. При высокочастотной пайке очень часто возникает необходимость сконцентрировать магнитное поле на том или ином участке детали, где из-за особенности ее конструкции или иных причин выделяется меньше тепла. Такая, неравномерность нагрева отражается на качестве пайки и вынуждает идти на перегрев отдельных участков, а иногда и вообще отказываться от высокочастотной пайки. В этом случае могут прийти на помощь ферриты, которые дают дополнительные возможности по управлению магнитным полем высокой частоты и по повышению к. п. д. индуктора. Ферриты особенно нужны для индукторов под пайку деталей сложной конфигурации и индукторов для нагрева «изнутри».

Рис. 6. Петлевые индукторы без магнитопроводов для пайки узлов рамы велосипеда

Рис. 7. Индукторы без магнитопроводов для нагрева деталей „изнутри”: а — четырехпроводниковый; б — многовитковый

Рис. 8. Индуктор с магнитопроводом из электротехнической стали для пайки узла велосипедной рамы при питании от машинного генератора

В тех случаях, когда желательно увеличить производительность устройства для пайки, а повышению скорости нагрева препятствует необходимость использовать для выравнивания нагрева явление теплопроводности, следует применять многопозиционные станки с многоместными индукторами или установки с автоматической подачей деталей через индукторы.

Рис. 9. Двухпозиционный индуктор для пайки цилиндрических деталей: 1 — индуктирующий провод из сплошной меди; 2 — медная трубка, охлаждаемая водой

Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум