Лашко С. В.
ПАЙКА МЕТАЛЛОВ
*** 1988 ***
| ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) В последние годы условия разработки технологии пайки при подготовке -производства существенно усложнились. Причины этого — в быстром расширении номенклатуры паяемых изделий, дальнейшем усложнении их конструкционных особенностей, повышении и расширении требований к эксплуатационным характеристикам, увеличении разнообразия используемых в паяных изделиях сплавов, а также в необходимости существенного ускорения подготовки производства и перехода к гибким производственным системам (ГПС).
Технология пайки изделий все шире базируется на успехах ряда смежных фундаментальных и технических наук — химии, физической химии (особенно такого ее раздела, как термодинамика), физики металлургии, теории прочности, металловедения, что стимулирует исследование процессов пайки и расширяет ее технологические возможности в производстве. Результаты всех этих исследований облегчают оптимизацию проектирования технологии пайки. Кроме чисто технологического асйекта проблемы проектирования технологии пайки, необходимо учитывать аспекты техникоэкономические, связанные с учетом стоимости и дефицитности применяемых материалов для пайки (припоев, флюсов, газовых сред и др.), норм их расхода, стоимости и производительности оборудования, средств автоматизации, механизации и роботизации, а также экологические аспекты, связанные с необходимостью сохранения окружающей среды в связи с токсичностью многих компонентов припоев, газовых сред, флюсов. Проектирование технологии и технологических процессов до недавнего времени производилось только эвристическими методами. Вместе с тем быстрый рост информации в области теории, технологии и оборудования пайки, затрудняющий ее быструю переработку, приводит к использованию неполных данных и существенно зависит от эрудиции технолога. При этом многие достижения в области паяльного производства остаются неучтенными, выбранная технология — неоптимальной, а процесс разработки — длительным. Вследствие быстрого роста объемов информации возможности ее переработки, накопления и использования при выборе технологии пайки изделий стали превосходить возможности не только одного человека, но и достаточно широкого круга технологов, работающих над изделием. Поэтому возникла необходимость использования для этой цели памяти ЭВМ. Это тем более необходимо, что при разработке технологии в процессе подготовки производства приходится сталкиваться с множеством альтернативных решений, что без использования ЭВМ затрудняет оптимизацию технологии и технологических процессов. Эта проблема достаточно сложна. В данной книге даны принципиальные подходы к ее решению. 2. графическая МОДЕЛЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПАЙКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ОДНОРОДНЫХ И РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Образование паяного соединения происходит в результате развития ряда процессов: теплового воздействия пайки на паяемый металл Мк, физико-химического взаимодействия Мк с припоем М„ и вспомогательными материалами MBcn; термического и химического взаимодействия Мк, Мп, Мвсп с окружающей газовой средой и материалом оснастки и др. Все эти процессы влияют на свойства и качество паяных соединений и изделий. На протекание этих процессов существенно влияют также конструкция изделия и паяных соединений, масштабный фактор и масса изделий, а также особенности нагревательного оборудования и инструмента, режим и термический цикл пайки. Поэтому выбор оптимальной технологии пайки изделия весьма непрост и требует учета влияния всех этих факторов. В соответствии с этим проектирование технологии пайки изделия должно состоять из ряда этапов, на каждом из которых должен быть произведен выбор очередных факторов технологии. Такой выбор прежде всего должен базироваться на теории процессов пайки и современном производственном опыте, достижениях в области технического оснащения процессов и опыте эксплуатации паяных изделий. Для перехода от потока информации в этих областях к управлению качеством паяных изделий и эффективностью их производства необходима информационная модель проектирования технологии пайки. Только на основе такой модели возможно управление качеством изделия. Такая модель должна отражать обоснованную последовательность этапов проектирования. Проектирование технологии пайки изделий должно состоять из ряда этапов, на каждом из которых выбирают соответствующие факторы технологии. Последовательность выбора этапов основана на следующих требованиях. 1 Процесс пайки не должен воздействовать на свойства конструкционного материала в такой степени, чтобы он терял свои эксплуатационные'свойства. Поэтому прежде всего должны быть выполнены температурные условия пайки: тепловое воздействие процесса пайки должно быть таким, чтобы механические, физические, физико-химические свойства паяемого материала после такого воздействия оставались в требуемых интервалах. 2. Процесс формирования паяного соединения и свойства применяемого припоя и способов пайки должны обеспечивать требуемые свойства паяного соединения и изделия в целом. 3. Выбранная технология должна быть оснащена соответствующим оборудованием, оснасткой, инструментом, средствами механизации, автоматизации и роботизации. Только при указанной последовательности этапов проектирования возможен выбор оптимальной технологии, так как каждый последующий этап проектирования базируется на данных, полученных на предыдущем или предыдущих его этапах. Так, оборудование можно выбирать только после того, как обоснованы термический режим пайки и термический цикл пайки; последние могут быть выбраны только после того, как выбран припой и (или) способ пайки по формированию паяного шва и получению припоя, выбраны способы пайки по удалению оксидной пленки, а для этого прежде всего»необходимо знать допустимые температуры плавления припоя и пайки, т. е. интервалы нагрева паяемого материала, в которых он не теряет своих эксплуатационных свойств. На этапах проектирования технологии пайки, на которых существенное влияние могут оказывать конструкция, масса и габариты изделия, необходимо учитывать возможность их влияния при заданных факторах соединений и изделия. В основу поиска оптимальной технологии по входной информации авторами был положен декомпозиционный алгоритм, реализуемый в 15 этапов. На каждом этапе происходит целенаправленное сужение областей допустимых решений с помощью соответствующих этапу ограничений В процессе поиска, при переходе от одного этапа к другому, предыдущие являются отправными для последующего этапа. Графическая модель проектирования технологии пайки базируется на условиях обеспечения качества паяных изделий, задаваемых критерием качества Кк, по которому необходимыми и достаточными условиями на этапе подготовки производства являются единство (взаимосвязь) и совместимость важнейших элементов производственной системы: конструкции К, конструкционного материала Мк и оснащенной технологии пайки Т между собой и с эксплуатационными характеристиками Э изделия. Высокая эффективность производства качественного изделия обеспечивается критерием эффективности Къ, по которому необходимыми и достаточными условиями для этого являются совместимость Мк и Г с экономикой Эи, организацией и управлением ОУ, охраной окружающей среды ООС. Все эти элементы должны быть связаны между собой прямыми и обратными связями (см. рис. 12). Последовательность обеспечения частных совместимостей К, Э, Мк, Т факторов устанавливается рядом предъявляемых требований к технологии пайки в отношении сохранения свойств Мк, образования бездефектных паяных швов и соединений, выбора способов пайки, припоя и вспомогательных материалов, конструкции паяных соединений и изделий, оптимизации свойств паяных соединений по параметрам технологического процесса пайки, по давлению, нагреву, материалу оснастки, нагревательному оборудованию (инструменту), средствам механизации и автоматизации. На качество изделий существенно влияет технология подготовки поверхности Мк, Мп и Мвсп и обработки изделия после пайки, конструкционные факторы паяемого соединения и изделия. Оснащение технологии пайки включает в себя нагревательное оборудование или инструмент, оснастку и средства механизации, автоматизации и роботизации. |
