Преимущество жидких флюсов

Руководства по выбору и применению технологических материалов

РУКОВОДСТВА ПО ВЫБОРУ И ПРИМЕНЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Рекомендации по выбору жидких флюсов

Жидкие флюсы находят широкое применение в системах пайки волной и двойной волной припоя с применением технологии монтажа компонентов в отверстия и смешанного монтажа. Некоторые типы флюсов активно применяются для ручной пайки при ремонте и опытном производстве.

Основные типы флюсов

В процессе пайки флюсы обеспечивают растворение оксидов и сульфидов, защиту паяемых поверхностей от повторного окисления, снижение поверхностного натяжения припоя.

Общие требования, классификация и методы испытаний жидких флюсов приведены в стандарте IPC/ANSI-J-STD-004 («Требования к флюсам для пайки»).

По стандарту IPC/ANSI-J-STD-004 флюсы делятся на несколько основных типов:

Активность флюса (% содержание галогенов)	Канифольные Rosin (RO)	Синтетические Resin (RE)	Органические Organic (OR)
Низкая (0%)	ROL0	REL0	ORL0
Низкая (2,0%)	ROH1	REH1	ORH1

В производстве электроники наибольшее применение находят следующие типы жидких флюсов:

1. Флюсы, не требующие отмывки (No Clean)

К данному классу относятся флюсы с низким содержанием твердых веществ, имеющих обычно содержание твердых веществ не более 5%. Флюсы с низким содержанием твердых веществ могут иметь разную основу: канифольную (RO), синтетические смолы (RE) или органическую (OR).

Что же такое флюсы, не требующие отмывки после пайки? С одной стороны, они должны обладать довольно высокой активностью, чтобы обеспечить удаление окисной пленки с поверхности контактных площадок и выводов компонентов.

С другой стороны, после пайки они должны полностью потерять свою активность, не должны, также, как и продукты их взаимодействия с металлами, диссоциировать на ионы, снижать коррозионную стойкость и надежность печатного узла.

при повышении активности флюса и улучшении паяемости должно происходить ухудшение диэлектрических свойств и коррозионной стойкости паяных соединений.

Такое утверждение верно, если в качестве активаторов во флюсах используются неорганические вещества, содержащие галогены, а также, если флюс представляет собой смесь органических веществ, которые не взаимодействуют между собой, как при смешивании, так и в процессе пайки.

В безотмывочных флюсах фирмы используются различные композиции органических веществ (органические кислоты, канифоли, синтетические смолы, амины, хлорсодержащие органические соединения, различные растворители), которые интенсивно взаимодействующие между собой. Механизм такого взаимодействия для каждого типа флюса различен, но конечный результат один и тот же — высокая активность при пайке и пассивность после ее завершения.

Флюсы на органической основе

Органические флюсы изготавливаются на основе низкомолекулярных органических кислот и растворителей, которые, растворяя их, создают азеотропную смесь, т.е. испаряются вместе с ними. В результате воздействия высоких температур в процессе пайки основная часть активной составляющей флюса испаряется вместе с растворителем.

Главными преимуществами данных флюсов являются высокая активность в сочетании с практически незаметными остатками значительно меньше, чем у канифольных флюсов), а также полная инертность остатков флюса после пайки волной. Остатки органических флюсов легко удаляются в процессе отмывки.

Недостатком таких флюсов является их низкая температурная стойкость и стабильность, что означает более узкое окно технологического процесса пайки.

Флюсы на канифольной и синтетической основе

Чистая канифоль и синтетические смолы обладают слабой флюсующей активностью, поэтому в состав таких флюсов вводят тщательно подобранные растворители и активаторы, которые оказывают на них активирующее воздействие за счет разрыва их химических связей и образования свободных функциональных групп (процесс деполиконденсации).

Особенности канифольных флюсов

Канифольные флюсы обладают повышенной температурной стабильностью в процессе пайки, более высокое содержание твердых веществ по сравнению с флюсами на органической и синтетической основе обеспечивает меньшую вероятность образования шариков и сосулек припоя при пайке, кроме того, канифольные остатки флюса достаточно легко удаляются в процессе отмывки.

https://www.youtube.com/watch?v=Qc1iWHn3eAQ

Однако протекание процессов поликонденсации в канифольных флюсах трудно регулируемое из-за природного происхождения канифоли, поэтому их остатки имеют низкую механическую прочность и высокую хрупкость.

Применение канифольных флюсов без последующей отмывки остатков рекомендуется для изделий РЭА которые эксплуатируются в нормальных климатических условиях.

Особенности флюсов на синтетической основе

В синтетических флюсах используются фенольные, полиэфирные и другие синтетические смолы с фиксированным массово-молекулярным распределением, что позволяет регулировать процесс активации и поликонденсации, и, следовательно, получать остатки с заданными свойствами (пластичность, механическая прочность, теплостойкость, влагостойкостью и др.). В частности, регулируя процессы поликонденсаци можно получать остатки флюса с высокой температурой плавления более 125ºС, т.е выше максимальной температуры эксплуатации печатных плат. Это позволяет исключить резкое снижение (изменение) электрических свойств печатного узла в процессе эксплуатации.

В последнее время большинство крупнейших производителей электроники используют флюсы, не требующие отмывки с низким содержанием твердых веществ среди них такие гиганты как: Apple Computer, Hewlett Packard, IBM, General Electric, Texas Instruments, Bosch, AT&T, Panasonic, Siemens, Philips, Ericsson, Nokia, LG, Alcatel, Motorolla и многие другие.

Экономические и экологические преимущества таких флюсов очевидны.

Внимание! Все флюсы, содержащие неорганические активаторы, требуют обязательного удаления остатков после пайки. Как правило, остатки таких флюсов легко смываются водой.

1. Водосмываемые флюсы (Water Soluble)

Водосмываемые флюсы имеют органическую основу (OR), а также содержат широкий ряд различных активаторов и обладают очень высокой активностью. Водосмываемые флюсы применяются для пайки по никелю, стали и поверхностям с плохой паяемостью. Однако остатки таких флюсов обладают высокой коррозионной активностью, и требуют обязательного удаления после пайки.

Хранение

Оптимальные условия хранения достигаются при температуре<\p>

Источник: http://lennex.ru/rukovodstva-po-vyboru-i-primeneniju-tehnologicheskih-materialov.html

Рекомендации по выбору флюсов

Компания Balver Zinn выпускает широкую линейку жидких флюсов под брендом Cobar. Имеются как универсальные флюсы, так и специально разработанные под задачи определенной отрасли или даже конкретного производства. Для более легкого ориентирования в многообразии флюсов приводим общую техническую информацию по их видам и свойствам.

Жидкие флюсы для волновой и селективной пайки представляют собой раствор пленкообразующей основы, активаторов и различных добавок.

В качестве растворителей применяются:

Спирты в различных комбинациях (обычно этанол и изопропанол).

• Преимущества: такие флюсы, как правило, дают более надежную пайку.
• Недостатки: большое содержание ЛОВ (летучих органических веществ), большая растекаемость по поверхности.

Смесь воды (15–40%) и спиртов (флюсы с пониженным содержанием ЛОВ).

• Преимущества: пониженное содержание ЛОВ и умеренная растекаемость по поверхности.
• Недостатки: требуется хороший предварительный нагрев плат.

Вода (флюсы на водной основе). 

• Преимущества: не содержат ЛОВ, мало растекаются по поверхности, большой срок хранения, низкая цена.
• Недостатки: требуется очень хороший предварительный нагрев плат, не самая надежная пайка (большая гигроскопичность остатков флюса и больше вероятность коррозии).

Следует отметить, что из приведенных выше преимуществ и недостатков состава растворителей не следует категорических ограничений на применение флюса. Эту информацию в первую очередь надо учитывать для проработки технологического процесса. 

Наиболее распространена классификация флюсов по стандарту IPC-ANSI-J-STD-004.

В очень упрощенном виде эта классификация выглядит следующим образом:

• По составу основы.
• RO — канифоль;
• RE — синтетические смолы;
• OR — различные органические соединения (например, низкомолекулярные кислоты).
• По активности. Применяются специальные методы для оценки воздействия флюса на поверхность медного зеркала (без оплавления), коррозионное воздействие остатков флюса на припой и медную пластину (после оплавления), поверхностного сопротивления изоляции и электрохимической миграции (после оплавления).
• L — медное зеркало не повреждено, признаков коррозии после оплавления нет. Пайка без отмывки соответствует требованиям по поверхностному сопротивлению изоляции и электрохимической миграции.
• M — повреждено менее 50% площади медного зеркала, незначительные признаки коррозии после оплавления. Пайка без отмывки может не соответствовать требованиям по поверхностному сопротивлению изоляции и электрохимической миграции.
• H — повреждено более 50% площади медного зеркала, значительные признаки коррозии после оплавления. Пайка без отмывки не соответствует требованиям по поверхностному сопротивлению изоляции и электрохимической миграции.
• По общему содержанию ионов галогенов во флюсе до оплавления (% по весу в твердых составляющих флюса, без учета растворителя).
• 0 — менее 0,05%;
• 1 — 0,05% и более.

Такая условная классификация позволяет лишь приблизительно оценивать свойства флюсов с точки зрения обеспечения хорошей паяемости. Способность удалять с поверхности окислы металлов — важнейшее свойство флюсующих составов.

При этом для хорошей пайки по окисленным поверхностям совсем не обязательно требуются флюсы с высокой активностью (H).

При выборе флюсов и проработке технологического процесса также следует учитывать, что, как правило, за редкими исключениями верны следующие положения: 

• Спиртовые флюсы более надежны в применении.
• Флюсы для волновой пайки значительно отличаются от флюсов для селективной пайки. 
• Флюсы RO легче отмыть, чем RE.
• Остатки RE-флюсов менее склонны вызывать коррозию, так как остатки данных флюсов более устойчивы к воздействию влаги.
• Отсутствие отмывки предпочтительнее, чем некачественная отмывка RO- и RE-флюсов. 
• Большинство NC (безотмывочных) флюсов после нанесения на паяемые поверхности должны быть подвергнуты действию высоких температур (порядка +200 °C и выше), чтобы их остатки удовлетворяли требованиям по поверхностному сопротивлению изоляции и электрохимической миграции.

Рекомендуем к рассмотрению семь марок флюсов Cobar под различные технологические задачи:

• 327-SEL (ROL0). Специально разработан для процессов селективной пайки ответственной электроники. Даже не полимеризованные остатки флюса не вызывают коррозию. Несмотря на свою безотмывочную формулу, остатки флюса могут быть легко удалены в большинстве отмывочных растворов.
• 94-SEL (REL0). Флюс с пониженным содержанием ЛОВ для селективной пайки. Содержит порядка 20% деионизированной воды для уменьшения растекания. Специально разработан для устранения дефекта пайки «шарики припоя». Сочетание оптимальной производительности и надежности пайки. Хорошо подходит для применения в производстве автомобильной электроники.
• 390-RX-HT (REL0). Для волновой пайки ответственной электроники. Повышенная температурная устойчивость. Низкое содержание твердых веществ.
• 390-RO-HT (ROL0). Новый флюс волновой пайки ответственной электроники. Несмотря на свою безотмывочную формулу, остатки флюса могут быть легко удалены в большинстве отмывочных растворов. Низкое содержание твердых веществ.
• 323-ITM (REL1). Универсальный флюс для высокопроизводительной волновой пайки на массовом производстве. Хорошо подходит для систем пенного и распылительного флюсования. Низкое содержание твердых веществ.
• 327-B (ROL0). Для волновой пайки ответственной электроники. Несмотря на свою безотмывочную формулу, остатки флюса могут быть легко удалены в большинстве отмывочных растворов.
• 312-FCA (REH1). Для высокопроизводительной волновой пайки низкокачественных компонентов на массовом производстве. Хорошо подходит для систем пенного и распылительного флюсования. Высокое содержание твердых веществ (15%). Матовая поверхность паяных соединений. Обеспечивает пайку просроченных (окисленных) компонентов с плохой паяемостью.

Особенность применения	Спиртовые флюсы	Флюсы с пониженным содержанием ЛОВ	Водные флюсы
Совместимость с покрытием OSP	4	4	5
Совместимость с покрытием Ni/Ay	4	4	5
Совместимость с покрытием Ag/Pg	4	4	5
Совместимость с покрытием Ni/Pg	4	4	5
Совместимость с покрытием Ag	4	4	5
Совместимость с покрытием Sn	4	4	5
Бессвинцовый процесс	4	5	5
Пенное флюсование	4	5	1
Спрей-флюсование	5	5	5
Умеренный преднагрев	4	3	2
Короткое время контакта с припоем	3	3	5
Сокращение пропусков точек пайки	4	4	5
Уменьшение тенденции образования перемычек	5	3	3
Внешний вид изделий после пайки	4	4	5
Пригодность изделий для последующего электрического контроля	3	4	4
Пригодность для последующего нанесения защитных покрытий	4	5	3

Примечание

5	Разработан именно для этой цели
4	В целом пригоден для этой цели
3	Использование возможно, но это не лучший выбор
2	Чаще всего не используется для этой цели
1	Неверный выбор

Источник: http://dialural.ru/rekomendatsii-po-vyboru-flyusov

Флюсы на водной основе. Новые возможности пайки волной припоя

Современные, эффективные и качественные флюсы — залог успешного процесса пайки волной припоя. Характеристики флюсов на водной основе — экологичность и безопасность — делают их весьма привлекательными как при пайке свинцовыми, так и бессвинцовыми припоями.

Требования окружающей среды

Современные тенденции, направленные на уменьшение влияния деятельности человека на окружающую среду, затрагивают и электронику. Наиболее ярко это проявилось в запрете фреонов и близких к нему компонентов, свинца и токсичных металлов.

Другой класс вредных веществ — легколетучие органические компоненты, содержащие углерод и негативно влияющие на окружающую среду. Многие из них токсичны, действуют, как газы, образующие фотохимический смог и разрушающие озоновый слой.

Промышленность индустриальных стран сильно загрязняет окружающую среду. Например, европейские страны ежегодно выбрасывают в атмосферу 25 млн тонн легколетучих органических компонентов.

В их состав входят выхлопные газы автотранспорта, газового, бензинового и других производств.

В результате производители электроники вынуждены выбирать материалы не только по техническим характеристикам, но и учитывая, насколько они безопасны для окружающей среды.

В жидком флюсе для пайки волной припоя носителями активных компонентов являются низкомолекулярные спирты с содержанием легколетучих органических компонентов более 95%.

То есть основная составляющая флюсов — легколетучие органические компоненты, которые полностью испаряются перед контактом печатной платы с волной.

Таким образом, использование жидких флюсов на спиртовой основе для пайки волной припоя приводит к наибольшему количеству выбросов легколетучих органических компонентов в атмосферу.

Как исключить спирты в качестве носителей активных компонентов флюса? Желательно, чтобы этот альтернативный материал был дешев, не содержал легколетучие органические компоненты, не был токсичен и огнеопасен. Сразу возникает решение — вода.

Вызов технологии

Существуют значительные различия в физических и химических свойствах воды и изопропилово-

го спирта, широко применяемого в качестве носителя активных компонентов флюса. При разработке серии флюсов Ecosol удалось совместить все преимущества воды и изопропилового спирта. Как это было сделано, описано ниже.

Разница в смачиваемости между изопропияовым спиртом и водой

Поверхностное натяжение воды по сравнению с изопропиловым спиртом выше: 73х10-3 Н/м против 22х 10-3 Н/м. Угол смачивания спиртов близок 0°, тогда как для воды — 90° в зависимости от поверхности.

Без них флюс не растекается по поверхности, оставляя несмоченными участки с плохой паяемостью.

Тесты показали, что незначительное добавление смачивающих компонентов обеспечило угол смачивания, идентичный углу смачивания изопропилового спирта.

Растворимость активаторов

Следующий важный момент связан с тем, что для получения стабильного раствора активные компоненты флюса должны быть полностью растворены в носителе.

Вода — более полярный растворитель, чем спирт, поэтому она имеет улучшенную способность диссоциировать кислоты — активаторы, наиболее широко используемые в современных флюсах с низким содержанием твердых веществ.

Высокая способность воды к диссоциации позволяет довести кислотное число флюса до 60 мг в пересчете на КОН, что гораздо выше обычного.

Такое свойство воды позволяет флюсу на водной основе сразу действовать при контакте с поверхностью, повышает эффективность флюса и, как следствие, качество пайки.

Это подтверждается сравнением флюсов на водной и спиртовой основе (табл. 1). В качестве поверхности смачивания использовалась медная проволока.

Паяемость контролировалась погружением тестового куска проволоки в ванну с расплавленным припоем сплава Sn 60 в системе контроля паяемости MUST П.

Таблица 1. Сравнение паяемости после спиртового и водного флюса

Таблица 2. Расчет величины термоудара при пайке свинцовыми и бессвинцовыми припоями

F — сила смачивания, требующаяся для извлечения тестового отрезка проволоки из расплавленного припоя после 5 секунд. Чем больше сила, тем лучше паяемость.

Т — время, характеризующее скорость смачивания.

Чем меньше время, тем лучше смачиваемость и паяемость.

Флюсование

Из-за высокого поверхностного натяжения чистая вода очень плохо пенится. Флюсы на водной основе имеют огромное преимущество перед спиртовыми при нанесении распылением.

Добавление небольшого количества ПАВ в сочетании с высоким поверхностным натяжением воды дает стабильную пену. Присутствие ПАВов в качестве активных компонентов флюса обеспечивает высокую стабильность пены и качественное флюсование.

Такие различные характеристики флюса с содержанием ПАВ и без них позволяют достичь высокого качества при обоих методах нанесения. Обычно один и тот же флюс для различных методов флюсования имеет различную маркировку.

Цель предварительного нагрева заключается в подготовке печатной платы к контакту с волной припоя и уменьшении термоудара. Высокая температура ускоряет действие активаторов. Другой, не менее важный процесс, — удаление растворителя. Неполное испарение растворителя приводит к беспорядочному образованию шариков припоя при контакте печатной платы и волны припоя.

Флюсы на водной основе требуют большей энергии испарения: 531 кал/г против 167 кал/г для изопропилового спирта. Поэтому необходима немного большая температура предварительного нагрева.

Положительный эффект обнаруживается при пайке волной бессвинцового припоя.

Расчеты, приведенные в таблице 2, наглядно показывают, что использование флюсов на водной основе уменьшает термоудар ΔΤ на печатную плату на 20-30 °С

Рис. 2. Результаты испытаний

Качество пайки

Контроль качества пайки проводился на наличие шариков припоя (рис. 2), образование перемычек припоя между выводами и непропаи.

Результаты испытаний на наличие шариков припоя показывают, что существует большое количество режимов (температур предварительного нагрева и скоростей конвейера), при которых отсутствует эти дефекты.

В таблице 3 приведен пример внедрения флюса MF220 на одном из российских предприятий. В результате удалось достичь значительного уменьшения количества дефектов и расхода флюса.

Что в итоге дает применение флюсов на водной основе?

Итак, флюсы на водной основе показывают прекрасные свойства в сравнении эквивалентными спиртовыми составами (табл. 4). Дополнительно проведенные тесты подтвердили, что эти флюсы удовлетворяют требованиям Bellcore и IPC.

Использование таких флюсов уменьшает выброс легколетучих органических компонентов с 90% до 1%.

Флюсы на водной основе имеют следующие преимущества:

• не требуют специальных условий хранения, транспортировки и обращения, так как являются пожаробезопасными материалами;
• не испаряется спирт. Безопасны для окружающей среды. Уменьшенный расход флюса. Снижение издержек из-за того, что такие флюсы не требуют корректировки вязкости растворителями;
• имеют слабый запах. Безопасны для персонала;
• обладают стабильным кислотным числом и стабильностью свойств во времени;
• уменьшают термоудар на печатный узел при пайке.

Таблица 3. Пример внедрения флюса MF220

Источник: https://www.tech-e.ru/2006_4_78.php

Экономное нанесение жидкого флюса

Как-то будучи на радио рынке попался мне на глаза флюс ЛТИ 120, решил купить, тем более что народ хвалит. Принес на работу и как представилась возможность решил протестировать. Ну что могу сказать, впечатления на меня особого он не произвел. Больше меня обескуражил флакон.

Внешне удобный, под навинчивающейся крышечкой продолговатый носик с тонким отверстием. Но вот пластик довольно жесткий и не прозрачный, из-за чего пользоваться флаконом весьма неудобно.

С первого раза сделал на рабочем столе огромную кляксу. Не ожидал такой текучести, да и никто не предупредил. Вторая попытка успеха тоже не принесла, хотя уже наклонял флакон осторожно как мог, жидкость стала растекаться уже по самому флакону.

Через какое-то время сын приносит из офиса где он работает, пару десятков пустых флаконов из-под ароматизированного глицерина для заправки электронных сигарет (сейчас это популярно среди молодежи).

Флаконы изготовлены из прозрачного полиэтилена, снабжены пробкой с продолговатым тонким носиком в виде трубки с тонким отверстием. Сама пробка фиксируется на флаконе довольно крепко, словно клипса. Отверстие на просвет напоминает по форме песочные часы.

Часть из них оставил дома, большую часть взял на работу и раздал коллегам по работе. В один из таких перелил содержимое неудобного флакона, который в последствии выбросил.

Снова пробую, результат уже лучше, можно пользоваться, но еще не то как хотелось бы. Можно было бы перелить содержимое в более просторный пузырек и наносить флюс как обычно кисточкой или ватной палочкой.

Но все же хотелось некоего комфорта. Так как всегда существует риск случайно во время пайки перевернуть флакон и пролить его содержимое.

На днях ковырялся в интернете и наткнулся на один видеоролик на тему пайки. Там увидел довольно интересный метод нанесения жидкого флюса.

Ого! Подумал я, мне это нужно. Решил и сделал. Взял такой же флакон и добавил к нему несложное приложение. Для доработки понадобилось всего ничего.

Для начала вставил в трубку небольшой стержень и зажал все это в патроне дрели. Стержень нужен был для того чтоб не смять трубку в патроне. Этим приспособлением просверлил несколько отверстий в пластике.

Таким образом получил несколько бобышек. Аналогичную операцию провел с трубкой чуть меньшего диаметра.

После этого наколол шилом в обеих бобышках (большей и меньшей) будущие центры отверстий. В большей просверлил отверстие Ø около 2 мм, в меньшей Ø 0,9 мм.

В бобышку что поменьше впрессовал отрезок проволоки так чтоб закругленный конец выступал выше носика флакона не более 1 мм. От трубки взял отрезок длиной около 20 мм предварительно завальцевав слегка один конец.

В середине трубки сделал небольшой пропил для лучшего проникновения жидкости внутрь. На фото ниже все наглядно видно. Бобышка большего размера вставлена в трубку до упора в завальцованную часть.

Подобрал иглу диаметром чуть больше чем проволока и вставил в носик пробки и немного прогрел феном. Тем самым придал отверстию новую форму. Всю начинку вставил в заднюю часть пробки и готово.

Конечно, если бы подойти к этому вопросу скрупулезней, то можно сделать и несколько лучше. А именно. Установить на стальной оси не цилиндрическую бобышку, а скажем конус или шарик с отверстием точно по центру.

Тогда отверстие флакона будет закрываться плотней, а это не допустит ни капли протечки жидкости. Но просверлить мелкий пластиковый шарик или конус точно по центру, у меня возможности нет.

Ну и пару слов о достоинствах и недостатках. Достоинства видны на фото, удобно в работе, очень. Но чтоб оценить нужно просто попробовать.

Кроме этого, при случайном опрокидывании, из него не прольется ни капли. Но есть и некоторые недостатки. В первых после опрокидывания флакона носиком вниз, приходится ждать несколько секунд пока флюс протечет в клапан и заполнит носик.

Во-вторых, такой флакон нужно держать подальше от нагревательных приборов. В виду тонких стенок, (а это 0,8 мм) полиэтиленового флакона, его можно запросто проколоть горячим паяльником.

Хотя и тут есть выход. Можно обернуть флакон алюминиевым скотчем оставив лишь узкую щель для контроля уровня флюса.

P. S. Если кого заинтересовало и захочет сделать, то тогда пару подсказок. АБС пластик водится в легковых автомобилях в большом количестве. Годится любой кроме пластика от радиаторов.

Диаметр отверстия в носике пробки может превышать диаметр оси не более чем на 0,2 мм.
Источник

Источник: http://picofarad.ru/ekonomnoe-nanesenie-zhidkogo-flyusa/

Преимущества и недостатки автоматической сварки под флюсом

Автоматическая сварка под флюсом выполняется посредством сварочной головки, поддерживающей в автоматическом режиме горение дуги. Процесс происходит при подаче постоянного или переменного тока обратной полярности.

Переменный ток допускается при сооружении легких, не нагружаемых конструкций.

Сварка под флюсом используется для изготовления прямолинейного или кольцевого шва любых металлических изделий, толщиной от 3 до 150 мм в цеховых и монтажных условиях.

Преимущества и недостатки метода

Автоматическая сварка имеет множество преимуществ.

1. Осуществление сварки стыков без разделки краев для металлических листов обладающих толщиной до 20 мм, значительно снижает объем наплавленного электродного материала. В результате получается аккуратный ровный шов, не требующий дополнительной обработки.
2. Стыковой шов, имеющий большое сечение, можно сделать в течение одного прохода.
3. Увеличение времени пребывания металла в жидком состоянии, позволяет получить более качественный, плотный, однородный шов.
4. Повышение производительности.
5. Исключение искрообразования.
6. Зона сварки максимально защищена.
7. Металл становится менее чувствительным к окислению и образованию оксидов.
8. Высокая стабильность процесса горения дуги, позволяет получить шов, обладающий мелкозернистой структурой.
9. Слой флюса защищает от светового излучения, получаемого в процессе, что позволяет не применять дополнительные защитные средства.
10. Металл шва имеет высокие механические характеристики, благодаря низкой скорости охлаждения материала.
11. Метод прост и доступен для исполнения.

Недостатки сварки под флюсом:

• Определенные затраты связанные с производством, подготовкой, хранением вспомогательных материалов, в данном случае флюсов.
• Достаточно сложно установить дугу в правильном положении относительно краев соединяемых изделий.
• Оператор при сварочном процессе подвергается неблагоприятному воздействию.
• Ограничение пространства во время выполнения работ. Но эта проблема решается при помощи специального оборудования.

Шов, полученный в результате данного метода, является сплавом основного металла и электродного (проволочного). Он должен иметь серебристую глянцевую поверхность, особенностью которой считаются мелкие чешуйки.

Процесс контролируется посредством вольтметров и амперметров, особое внимание придается скорости вращения детали при выполнении кольцевого шва.

Автоматическое оборудование требует применения специального гранулированного флюса и электродной проволоки (малоуглеродистой).

Заряжая проволоку в кассеты необходимо обратить внимание на отсутствие ржавчины, следов масла либо других загрязнений. Намотка производится идеально ровными рядами.

Режим сварки под флюсом

Сварка автоматическим оборудованием требует тщательной сборки всех элементов сооружаемой конструкции из заранее подготовленных деталей. Обязательно производится разделка кромок, подлежащих соединению. Режимы автоматической сварки под флюсом обязательно должны контролироваться в ходе работ, согласно технологии разработанной для конкретного изделия.

Качество готового шва напрямую зависит от режима сварки, который определяет следующие параметры:

• форму поперечного профиля шва:
• глубину оплавления;
• усиление;
• ширину шва;
• соотношение электродного и основного материала в месте сварочного шва.

Чтобы определить режим автоматической сварки под флюсом необходимо обратить внимание на следующие параметры:

• размер сечения проволоки и силу тока;
• напряжение дуги;
• скорость перемещения дуги (скорость сварки).

На формирование профиля влияние оказывают следующие факторы:

• грануляция, состояние, марка используемого флюса;
• угол наклона, образованный электродом и изделием;
• размер вылета проволоки (электрода);
• параметры зазоров и форма конструкции.

Расход флюса

Расход флюса при автоматической сварке зависит от показателя напряжения дуги, скорости процесса, класса вещества и качества флюсоудерживающих элементов.

Классификация флюсов выполняется по нескольким признакам:

1. химический состав;
2. степень активности компонентов;
3. тип свариваемых между собой металлов.

Химический состав вспомогательных элементов может быть различным. Существуют солевые, оксидные и смешанные материалы. Также флюсы имеют различную степень активности: пассивные, активные, высокоактивные и малоактивные. Активность измеряется по специальной шкале от 0 до 1, и указывается в спецификации.

Различают четыре вида стыкуемых материалов:

1. К составам для низкоуглеродистых металлов можно отнести любой флюс, применяемый для конструкционных сталей. За основу берутся оксид кремния и оксид марганца. Компонент обладает высокой химической активностью.
2. Низколегированные стали стыкуются при помощи активных флюсов, обладающих пониженной химической активностью, препятствующей окислению легированных присадок в электроде. Эти флюсы приближены к оксидным составам.
3. Примером высоколегированного состава является флюс, применяемый для нержавейки. Это малоактивный солевой состав, имеющий высокое содержание фторидов и минимальное количество оксида кремния. Его химическая активность стремится к нулю.
4. Составы для активных металлов и сплавов относятся к пассивному солевому виду. Здесь недопустимо содержание любых оксидов, потому что кислород является основным катализатором в процессе образования окислов.

Источник: http://stroitel5.ru/preimushhestva-i-nedostatki-avtomaticheskojj-svarki-pod-flyusom.html

Что такое паяльный флюс?

Задача соединения металлических деталей – из наиболее распространенных. Пайка – это один из самых удобных способов ее решения. Она не разрушает соединяемые поверхности. В некоторых случаях без нее невозможно обойтись.

Например, при монтаже печатных плат. Соединяемые детали удерживает припой. Но чтобы он соединялся с ними, наиболее надежно необходим дополнительный компонент – флюс. Далее читатель сможет узнать о нем больше.

Функции и основные свойства

Воздух – это агрессивная среда для большинства металлов. Кислород и примеси прочих веществ реагируют с ними с образованием поверхностных пленок.

Даже такой благородный металл как серебро, подвержен этому воздействию. А нагрев существенно активизирует химическое взаимодействие металлов. Поэтому, чем ниже температура плавления твердого флюса, – тем лучше.

Он, расплавившись в месте пайки, изолирует поверхность от доступа воздуха.

Но на ней могут быть либо окисная, либо жировая пленка. Если было прикосновение рукой к месту пайки, велика вероятность появления этой пленки. Потому ее удаление – это еще одна функция флюса.

Но при этом температура должна быть такой, чтобы припой расплавился, а флюс не стал сажей.

Поэтому при пайке необходимо основываться на оптимальном соответствии флюса и припоя. Важен не только сам процесс, но и его последствия. После завершения процесса место соединения всегда очищается тем или иным способом.

Твердый флюс сначала соскребают. Затем место пайки протирают тампоном, смоченным соответствующим растворителем. Существует вероятность того, что удаление получится неполным даже при использовании жидкого флюса.

Поэтому важно, чтобы он не вызвал коррозию в этом месте.

Нагревание таких веществ может приводить к их разложению на вещества, весьма неполезные для человеческого здоровья. Поэтому надо знать, с чем приходиться паять, и делать это вблизи вытяжки. При работе с активными кислотными флюсами ее наличие обязательно.

Далее расскажем о наиболее распространенных компонентах для пайки.

Аспирин в таблетках и прочие подручные компоненты

Если потребуется лудить тонкие токопроводящие жилы, пригодится таблетка аспирина. Надо положить ее на ровную поверхность, а сверху – провод. Если провести нагретым жалом паяльника с захваченным припоем и канифолью по жиле, она немедленно покроется припоем.

Также можно заранее положить крупицу канифоли на таблетку. Она будет плавиться, шипеть и дымиться. Не забываем про вытяжку. Если это делается дома, надо поставить рядом работающий вентилятор и направить его в сторону открытого окна.

Паять с аспирином получается все металлическое, что встречается в быту, кроме алюминия и его сплавов.

Лужение тонких проводов на таблетке аспирина

Если конфигурация места пайки такова, что его надо смачивать, можно раздавить таблетку в порошок и смешать со спиртосодержащей жидкостью. Например, с дешевым одеколоном.

После пайки рекомендуется промыть место водой, но лучше – спиртом.

Активный жидкий флюс, который продается в магазинах

Если нет желания «химичить» с аспирином и прочими упомянутыми компонентами, можно просто пойти в магазин хозтоваров или на рынок и купить готовый активный кислотный флюс. Ортофосфорная кислота – одна из его самых надежных разновидностей. Паять можно все так же, как и с аспирином. Но с более негативными последствиями для здоровья, если не будет хорошей вентиляции.

Фосфор – яд. Хлор, который может быть в составе альтернативного флюса на основе реагентов соляной кислоты, тоже ядовит. Остатки обязательно смываются. Впрочем, на этикетке баночки все написано. Если прочесть и соблюсти все, что там изложено, результат будет очень хорошим.

• Для пайки электронных компонентов и печатных плат не применяется.

Все указано на этикетке

Пайка латунью

Хотя наиболее часто упоминаются припои на основе олова, существуют и другие варианты этих веществ. Оловянные припои – непрочные и низкотемпературные. Для получения прочного соединения, например, резца на основе победита, используется латунь. Это сплав, у которого температура плавления примерно девятьсот градусов Цельсия. При этой температуре нужен только твердый флюс.

Широко применяется в этом качестве бура – соль борной кислоты, получаемая от взаимодействия с натрием. Порошок буры растворим водным раствором борной кислоты. Вода нужна лишь для удобства и качественного нанесения на соединяемые детали. Она испаряется, а пленка буры остается и плавится. Если не смыть остатки водой, впоследствии из-за атмосферной влаги в этом месте начнется коррозия металла.

Так выглядит бура

Жирный флюс

Известная поговорка «Клин вышибают клином» может быть дополнена паяльной версией – «Жировая пленка удаляется жировым флюсом». Это не выдумка автора, поскольку далее показано изображение баночки с паяльным жиром.

Но жир этот получен из нефти. И он жирных пятен не оставляет. Его роль – это связующая основа, среда в которой равномерно распределены хлориды, фосфаты или прочие соли.

Канифоль, которая сама по себе эффективный флюс, также присутствует в виде порошка.

Именно эти компоненты справляются с окисными, а также настоящими жировыми пленками, определяя активность или нейтральность паяльного жира.

А вазелиновая, стеариновая или парафиновая основа эффективно изолирует от воздуха место пайки. При этом температура припоя и жала не приводят к быстрому расходу флюса или появлению сажи.

А частицы ржавчины или мусора отрываются от металла и всплывают на поверхность расплава.

• Не применяется для пайки печатных плат и металла, закрепленного на пористых диэлектриках.
• Существует марка для пайки алюминия и его сплавов.
• Смывается растворителями или бензином.

Паяльный жирПаяльный жирНекоторые марки паяльных жиров

Специализированные жидкие флюсы

В продаже имеются в ассортименте многокомпонентные жидкие флюсы для специального применения. Составляющие их подобраны таким образом, что определенная группа металлов для данной рецептуры подходит лучше всего. Во флаконах намешано много чего. Нет смысла вникать в перечень компонентов. Просто покупаем тот флакон, описание которого на этикетке лучше всего подходит для решаемой задачи.

Флакон снабжен пробкой со вставленной кисточкой для удобного нанесения. Почти все эти жидкие смеси великолепно удаляют пленки, затрудняющие пайку.

А это значит, что они активные и необходимо тщательно удалять их остатки, протирая место пайки. Не забываем о вредном воздействии паров на организм. Если нет вытяжки, надо паять на балконе или на подоконнике у открытого окна.

Тут же и смываем остатки, если используется растворитель, бензин или ацетон.

Некоторые из специальных жидких флюсов

Канифоль

Настоящая канифоль – это продукт, полученный из собранной живицы – древесной смолы сосны и прочих хвойных деревьев. Она похожа на янтарь, в который превращается как ископаемое.

Поскольку смола содержится в древесине и остатках от ее переработки, опилки собирают и обрабатывают. Это достигается использованием бензина. Он растворяет смолу. Затем его выпаривают. Сам метод называется экстракцией, а канифоль – экстракционной.

Еще один сорт – таловый – вырабатывается как продукт производства мыла.

При комнатной температуре этот флюс твердый и хрупкий. Зато очень удобный, поскольку его можно брать из кусочка прямо жалом паяльника.

При пайке рекомендуется применять такой припой, который плавится при температуре, не приводящей к быстрому появлению сажи. Она образуется, если прикосновение паяльника сопровождается шипением.

Порошок ее служит основой для жидкой смеси на спирту или растворителе. Остатки этого флюса необходимо смывать, хотя он и не такой активный, как кислотосодержащие аналоги. Зато его удобно наносить на спаиваемые детали. Но пленки она почти не удаляет.

По этой причине такую поверхность лучше паять жидкой смесью. Сначала смоченной кисточкой надо покрыть поверхность. Затем поцарапать ее острым кончиком лезвия. Если после этого флюса осталось маловато, добавить его и паять паяльником с припоем.

Смывка делается спиртом, растворителем или бензином.

Канифоль

И спирт, и канифоль без проблем можно купить. Канифоль продают в том числе для натирания скрипичных струн. Суть при этом не меняется, и скрипичной канифолью тоже можно паять.

Если самому готовить жидкий канифольный раствор на спирту, надо растолочь примерно одну ложку канифоли и затем влить в нее три таких же ложки спирта. Дозировка может выполняться не только кисточкой, но и шприцем. Если не пользоваться им регулярно, раствор в игле может застыть.

Поэтому иглу рекомендуется снимать и хранить отдельно погруженной в спирт. А на шприц надеть пробку вместо иглы.

Жидкая канифоль

Три марки флюса, которые наиболее востребованы у профессионалов пайки

Поскольку флюсы – это расходный материал, пользующийся устойчивым спросом, существуют компании-производители, которые на этом продукте, как говориться, поднялись.

Amtech – производитель, успех которого теперь сопровождается массой подделок. Оригинальные продукты Amtech, такие как NC-559-ASM и RMA-223, обеспечивают качественную пайку и не обязательны к смывке.

Чтобы получить действительно фирменный товар, необходимо пользоваться только дилерской сетью Amtech.

Подделок масса, причем некоторые из них распознать почти невозможно. Но особо расстраиваться не стоит.

Вопрос, конечно, не только в пайке, но и в составе дыма, ее сопровождающего. Его лучше всего направить вентилятором в сторону открытого окна или в вытяжку.

Продукция американской фирмы Amtech

Еще более высокую оценку от мастеров паяльника получает продукция американской фирмы EFD. Марка флюса EFD 6-412-A Flux-Plus признана одной из самых лучших.

Как и полагается такому товару, его беспощадно подделывают китайские мастера. Главная проблема в том, что оригинал можно не смывать. Но если попался поддельный экземпляр, а смывка не была выполнена, проблема в скором времени обеспечена.

Особенно при пайке печатных плат большой плотности, для которых только и стоит применять этот дорогой флюс.

Если этого не происходит, но, тем не менее, пайка не вызвала проблем, лучше смыть остатки этого подозрительного флюса. Некоторые мастера проверяют капельку на сопротивление. По их утверждению, оригинальный продукт показывает обрыв.

А поддельный – какое-либо мегаомное сопротивление. Далее приводим изображение флакона-оригинала:

Оригинальный флюс от фирмы-производителя

Напоминаем, что показанный выше флакон адаптирован под шприц такого же диаметра, а также под пистолет-дозатор.

Его преимущество в том, что гарантируется количество флюса, которое будет точно соблюдаться все время, и не надо будет опасаться случайной передозировки, как это бывает с обычным шприцем.

Пистолет-дозатор

И, наконец, пришла очередь самого лучшего флюса. По мнению большинства профессионалов пайки, это продукция фирмы Interflux. Для нее характерно разнообразие не только консистенций, но и упаковок.

Для домашних пользователей продаются небольшие универсальные флаконы. А для промышленных потребностей – целые канистры. Также, как и положено для марки такого уровня, продается фирменная смывка.

Продукция этого производителя дорогая, потому и применяется исключительно для пайки электронных компонентов.

Флюс InterfluxФлюс InterfluxРазличные варианты упаковки флюса марки Interflux

На рынке флюсов существует огромное разнообразие. Успех отдельных марок состоит не только в качественной продукции, но и в маркетинговом умении продавцов. Поэтому, если появляется возможность опробовать новую марку флюса и существует уверенность в его подлинности, надо смело пробовать и сравнивать. 

Источник: https://domelectrik.ru/baza/komponenty/flyus

2.2 Назначение флюса и флюсовой подушки

Сварочный флюс — один из важнейших элементов, определяющих качество металла шва и условия протекания процесса сварки. От состава флюса зависят составы жидкого шлака и газовой атмосферы.

Взаимодействие шлака с металлом обусловливает определенный химический состав металла шва. От состава металла шва зависят его структура, стойкость против образования трещин.

Состав газовой атмосферы обусловливает устойчивость горения дуги, стойкость против появления пор и количество выделяемых при сварке вредных газов.

Функции флюсов. Флюсы выполняют следующие функции: физическую изоляцию сварочной ванны от атмосферы, стабилизацию дугового разряда, химическое взаимодействие с жидким металлом, легирование металла шва, формирование поверхности шва.

· Лучшая изолирующая способность — у флюсов с плотным строением частиц мелкой грануляции. Однако при плотной укладке частиц флюса ухудшается формирование поверхности шва. Достаточно эффективная защита сварочной ванны от атмосферного воздействия обеспечивается при определенной толщине слоя флюса.

· Плавление электродного и основного металлов осуществляется под флюсом, надежно защищающим расплавленный металл от действия кислорода и азота воздуха.

· Флюс, обладая плохой теплопроводностью, замедляет процесс затвердевания металла шва, что способствует выделению газов, растворенных в расплавленном металле шва и предохраняет металл шва от выгорания основных легирующих элементов (марганец и кремний).

При нейтральных флюсах металл шва по химическому составу близок к основному металлу, а при марганцево-кремнистых флюсах происходит дополнительное легирование металла шва марганцем и кремнием, вследствие чего улучшается его качество.

Флюс способствует получению чистого и плотного металла шва, без пор и включений, с ровной однообразной внешней поверхностью, с плавным переходом к основному металлу и высокими механическими свойствами сварного соединения. Потери на угар и разбрызгивание при сварке под флюсом практически отсутствуют.

· При сварке под флюсом по сравнению с ручной сваркой применяются значительно большие токи, обеспечивающие глубокое проплавление основного металла, что позволяет производить сварку металла значительной толщины без скоса кромок.

А при большой толщине суммарный угол разделки кромок можно уменьшить до 30-45° и, следовательно, можно уменьшить сечение шва, а значит, и количество электродного металла, необходимого для заполнения разделки кромок.

· Применение больших токов обеспечивает повышенную скорость плавления электродной проволоки. Потери на угар и разбрызгивание практически отсутствуют.

Коэффициент наплавки для наиболее часто применяемых токов 400-1200 А при сварке электродной проволокой диаметром 5 мм колеблется от 12 до 17 г/А * ч.

При сварке электродной проволокой диаметром 2 мм на токах 400-700 А он составляет 20- 28 г/А*ч.

· Наличие мощной ванны расплавленного металла под слоем плохо проводящего тепло флюса является весьма благоприятным фактором, способствующим стабильному горению дуги. Сварка обычно производится на переменном токе, поэтому отсутствует явление магнитного выдувания дуги.

· Дуга горит под толстым покровом флюса и невидима для оператора и окружающих лиц, вследствие чего не требуется специальных устройств для защиты глаз.

· Процесс сварки под флюсом полностью механизирован. Простота процесса позволяет использовать для обслуживания автомата рабочих низкой квалификации, не требующей длительной подготовки.

Большие токи, высокая производительность, хорошее формирование шва, высокое качество сварного соединения, отсутствие брызг, пониженный расход электродной проволоки и электроэнергии, простота и надежность процесса — отличительные особенности способа автоматической сварки под флюсом.

К недостаткам флюса можно отнести высокое содержание фтора, могущее вызвать отравление работающих при сварке в замкнутых пространствах (внутри котлов, резервуаров и т.п.), и также снижающее устойчивость дуги.

Сварка на флюсовой подушке

Не менее известным является способ односторонней сварки на флюсовой подушке. На рис.

4, показан прорезиненный изнутри шланг, уложенный на дно стального лотка, и слой флюса, отделенный от шланга огнеупорной тканью.

Такая конструкция устанавливается точно под стыком, затем в шланг под давлением подается воздух, чтобы плотно поджать флюс к обратной стороне листов для предотвращения утечки расплавленного металла.

Однако при этом процессе плотность флюса в подушке неизбежно становится неодинаковой, так как флюс порошкообразный, размеры частиц различны. Поэтому давление флюса от пневматического шланга на обратную сторону листов будет различным. Таким образом, при сварке на флюсовой подушке шов с обратной стороны формируется неравномерно.

Известна повышенная чувствительность процесса односторонней сварки на флюсовой подушке к величине зазора между стыкуемыми листами, колебаниям режима сварки, изменениям угла разделки кромок и притпления. Повышение тока сварки приводит к чрезмерному увеличению геометрических размеров обратного валика шва.

В большинстве случаев процесс сварки на флюсовой подушке применяется при сварке листов толщиной до 12 мм.

Верхний слой обеспечивает хорошее формирование обратного валика, а нижний предотвращает провисание и протекание металла сварочной ванны с обратной стороны.

Судостроительные фирмы Японии широко используют одностороннюю сварку на флюсовой подушке из самотвердеющего флюса, который включает в качестве основной составляющей фенольную или фенолформальдегидую смолы, являющиеся термореактивными, т.е.

при достижении температуры 100-120°С флюс при помощи смолы твердеет и переходит в состояние, при котором отсутствуют недостатки, присущие односторонней сварке на медной подкладке и флюсовой подушке, сохраняя их преимущества.

При исследовании процесса сварки на флюсовой подушке было показано, что диапазон возможностей этого способа может быть существенно расширен, если изменить состав флюса сделав его более тугоплавким на основе окисей кремния.

Такой флюс, расплавляясь, обеспечивает благоприятные условия формирования шва с обратной стороны в широком диапазоне температур и времени, при котором различные технологические возмущения (удары, встряхивания) не повлекут за собой изменения геометрических размеров обратного валика шва.

Двухслойная флюсовая подушка, состоящая из недефицитного и дешевого кварцевого песка, обеспечивает хорошие условия для формирования обратного валика при односторонней сварке под флюсом.

Данная технология обеспечивает двустороннее формирование шва при отсутствии сквозного зазора между кромками листов.

При этом толщина слоя подкладчного флюса не превышает 6 MM. На флюсовой подушке сваривают не только прямолинейные, но и кольцевые швы. Но они, как правило, не односторонние, а двусторонние с Х-образной разделкой.

Интересная работа бьша выполнена по односторонней сварке на флюсовой подушке продольных стыков трубопроводов в Ждановском металлургичёском институте. Сварка выполнялась двумя электродами одновременно; С-образным и обычной электродной проволокой, расположенной внутри изогнутого электрода.

Проплавление кромок обеспечивалось проволочным электродом, заполнение шва и формирование обратного валика, равномерного по ширине и высоте — профилированным электродом.

Оценивая в целом способы сварки на медной подкладке и флюсовой подушке, следует сказать, что способов односторонней сварки на флюсовой подушке более применим на практике, из-за большей возможности получить бездефектный шов, меньшей стоимости, простоты конструкции подкладочных устройств, легкого прилегания подкладки к листам. Предпочтителен этот способ также в тех условиях, когда требования, предъявленные к точности сборки, менее высоки.

Источник: http://prod.bobrodobro.ru/80782