Ультразвуковая пайка – Безфлюсовое соединение твердых металлов со сталью

Ультразвуковая пайка революционизирует способ соединения твердых металлов, предлагая более чистую и эффективную альтернативу традиционным методам. Применяя ультразвуковые волны высокой интенсивности, этот передовой метод устраняет необходимость в токсичных флюсах, которые обычно используются для разрушения оксидов и обеспечения склеивания. Ультразвуковая пайка особенно эффективна для сложных материалов, таких как карбид вольфрама, повышает прочность соединения, снижая риски для здоровья и воздействие на окружающую среду. Этот инновационный подход открывает новые возможности для отраслей, требующих прочных и надежных соединений между твердыми металлами и сталью.

Ультразвуковой аппарат UIP1000HDT для пайки

Институт RIF добился своих революционных результатов пайки с помощью Hielscher UIP1000hdT, ультразвукового аппарата измерительного типа мощностью 1000 Вт, известного своей точностью и мощностью. Это современное устройство генерирует ультразвуковые волны высокой интенсивности, позволяя использовать передовые процессы, такие как кавитация, для эффективного разрушения оксидов и улучшения смачивания материала. Его прочная конструкция обеспечивает стабильную производительность в сложных условиях, а удобный интерфейс сенсорного экрана и программируемые настройки обеспечивают точный контроль над ключевыми параметрами. Способность UIP1000hdT обеспечивать надежные, воспроизводимые результаты делает его незаменимым инструментом для передовых исследований и промышленных приложений, включая пайку с помощью ультразвука.

В поисках инновационных и устойчивых производственных решений Институт исследований и трансфера РИФ (Дортмунд, Германия) совершил прорыв в ультразвуковой пайке для соединения твердых металлов со сталью. Этот передовой подход устраняет необходимость в токсичных флюсах, обеспечивая преимущества для здоровья и окружающей среды, сохраняя при этом надежную работу суставов.

Сложность пайки твердых металлов

Твердые металлы, такие как карбид вольфрама, как известно, трудно паять из-за их структурных свойств и химического поведения. Традиционной пайке сталью препятствуют два основных фактора:

• Дифференциальное тепловое расширение: Несогласованные скорости расширения твердых металлов и стали в процессе пайки могут нарушить целостность соединения.
• Образование оксидов: Оксидные слои естественным образом образуются на металлических поверхностях во время пайки, препятствуя процессу смачивания и снижая прочность сцепления.

Чтобы решить эти проблемы, традиционные методы пайки в значительной степени полагаются на химически агрессивные флюсы. Однако эти флюсы представляют значительный риск для здоровья и со временем могут повредить материалы. Альтернативы, такие как вакуумная пайка или пайка защитным газом, эффективны, но сопряжены с высокими затратами на оборудование и длительным временем обработки.

Ультразвуковое решение: бесфлюсовая пайка

Ультразвуковая пайка представляет собой революционную альтернативу. Этот метод, уже используемый для легких металлов, использует ультразвуковые волны для повышения производительности пайки при более низких температурах.

Как работает ультразвуковая пайка

Когда ультразвуковые волны прикладываются к процессу пайки, они создают явление, называемое кавитацией. Это связано с образованием в припое микроскопических пузырьков газа, которые разрушаются под высоким давлением и температурой. Это имплозивное действие имеет несколько преимуществ:

• Разрушает и удаляет оксидные слои с металлических поверхностей.
• Распределяет оксидные фрагменты по всему шву припоя.
• Усиливает смачивание твердого металла припоем.

Устраняя необходимость во флюсе, ультразвуковая пайка значительно снижает химическую опасность при достижении высокого качества соединений.

Передовая технология пайки

В Институте РИФ исследователи оптимизировали ультразвуковую пайку с использованием ультразвукового аппарата Hielscher модели UIP1000hdT для обработки твердых металлов в сталь. Ключевые достижения включают в себя:

• Индивидуальная паяльная станция: Специализированная установка, в которой стыковочные узлы индукционно нагреваются, а ультразвуковые волны точно прикладываются.
• Мониторинг процессов: Усовершенствованные системы измерения и управления обеспечивают воспроизводимые результаты при работе с различными комбинациями сталей и твердых металлов.
• Тщательное тестирование: Паяные соединения проходят тщательную неразрушающую визуализацию и механические испытания для подтверждения прочности и надежности.

В результате тщательных экспериментов институт RIF определил важнейшие параметры процесса, такие как температура пайки и время активации ультразвука. Результаты впечатляют:

• Усиление силы: Ультразвуковая пайка давала соединения с прочностью до 368 МПа, что на 347% больше по сравнению с пайкой без флюса и ультразвука (106 МПа).
• Соревновательные показатели: Прочность соединения, достигаемая при ультразвуковой пайке, конкурирует с традиционными методами на основе флюса.

Хенрик Улицка, ведущий научный сотрудник RIF, подчеркнул важность этих выводов:
“Наши испытания показали критическое влияние параметров процесса. Благодаря точной настройке температуры и времени активации ультразвука мы раскрыли весь потенциал ультразвуковой пайки для соединений твердых металлов со сталью.”

Будущее ультразвуковой пайки

Обладая способностью создавать прочные, не подверженные флюсу соединения, ультразвуковые аппараты Hielscher для пайки представляют собой многообещающее достижение для различных отраслей промышленности, от автомобилестроения до аэрокосмической.
Работа Института RIF демонстрирует, что инновации и устойчивое развитие могут идти рука об руку, устанавливая новый стандарт для технологии пайки.

Проектирование, производство и консалтинг – Качество «Сделано в Германии»

Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и дизайна. Надежность и простота в эксплуатации позволяют без проблем интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные объекты. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательными условиями окружающей среды.

Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной по стандарту ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством в использовании. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.