Materiál pájecí vany

Změny v konstrukci pájecích vln

Zařízení pro pájení vlnou bude muset být slučitelné s bezolovnatou technologií. V důsledku vyššího obsahu cínu v bezolovnatých slitinách je hlavním a největším problémem louhování železa z materiálů v pájecí vaně, protože pájka bez olova je agresivnější, než tradiční slitina Sn/Pb. Slitiny bez olova nejen poškozují díly ve vaně, nýbrž v důsledku zvýšené difúzní reakce vyššího obsahu cínu v pájce způsobují rovněž obohacování pájecí lázně železem, zvláště v klidných oblastech trysky.To si vyžádá u některých strojů náhradu pájecí vany, oběžného kola a potrubí materiály nebo povlaky, které brání rozpouštění. Materiály slučitelné s pájkami s vyšším obsahem cínu jsou:

  • nitridovaná ocel
  • titan
  • litina
  • keramické nebo kompozitní povlaky


Na následujícím obrázku je typická porucha nechráněných částí z nerez oceli, jímž protéká bezolovnatá pájka. Došlo k silné erozi a důlkové erozi (lokalizované korozi) kovu a některé oblasti ztratily svoji strukturální integritu. Nejzranitelnější součásti z nerez oceli jsou ty, jež přicházejí do kontaktu s protékající pájkou (rotor čerpadla, potrubí a trysky).

Porucha nechráněných částí z nerez oceli

Vadné potrubí z nerez oceli a), lopatky čerpadla b), nádoba čerpadla c)

Z hlediska bezpečnosti, která musí být na prvním místě, patří závada pájecí nádoby nebo vany k nejvážnějším nebezpečím, převyšujícím prasknutí vnitřních částí, používaných k čerpání a vytváření vlny. Funkční porucha materiálu nádrže může představovat ohrožení bezpečnosti a způsobit zranění. Porucha jiných dílů může vést k prostoji nebo ztrátě výroby, avšak obecně nepředstavuje situaci ohrožující bezpečnost. Pravidelná výměna pájecí nádrže ale většinou může pro uživatele znamenat problémy.

Zařízení vyrobená před zavedením bezolovnatých pájek obvykle používala jako základní materiál nádrže svařovanou nerez ocel řady 300. Někteří výrobci upravovali nerez ocel nitridačním procesem v solné lázni, jiní používali na výrobu dílů nádrže litinu. Většina vnitřních částí trysky a čerpadla byla vyrobena ze slitin nerez oceli řady 300, a tyto materiály prokázaly vynikající životnost při používání pájek Sn/Pb. To bohužel neplatí při použití bezolovnatých slitin s vysokým obsahem cínu.

Instalovaná základna strojů pro pájení vlnou je vzato celosvětově velmi rozsáhlá. S ohledem na tento ohromný počet je pro každého z uživatelů důležité pochopit dopad na tato zařízení dřív, než přejdou na bezolovnatou technologii. Některé vlny mohou vyžadovat jen velmi drobné změny materiálů nebo součástí, zatímco jiné mohou vyžadovat výměnu celé pájecí jednotky ve stroji.

Řešení pomáhající zabránit degradaci a korozi jsou různá. Některé oblíbené materiály pro vnitřní trysku a součásti potrubí jsou:

  • celá konstrukce z titanu
  • nitridovaná nerez ocel
  • nerez ocel s keramickým nebo kompozitním povlakem (Melonite)

Povlak Melonite se nanáší v nitridačním procesu v solné lázni a používá se ke zlepšení povrchových vlastností železných dílů. Skládá se ze dvou odlišných vrstev. Kompozitní vrstva je tvořena nitridem e-železa (Fe3N), což je tvrdý, chemický stabilní materiál, jenž je prvotní příčinou zvýšené odolnosti vůči korozi. Druhá difúzní vrstva je tvořena nitridem g-železa (Fe4N), a je odpovědná za zvýšenou odolnost materiálu k únavě.
Kompozitní materiály jsou schopny také kompenzovat tepelnou roztažnost základních materiálů.
Pro nádrže a vany s pájkou jsou známé tyto alternativy:

  • šedá litina
  • šedá litina s keramickým povlakem
  • nerez ocel s keramickým povlakem
  • nitridovaná nerez ocel


Z hlediska samotné odolnosti vůči korozi je titan daleko nejlepším materiálem. Nákupní cena zařízení pro pájení vlnou, vybavené pájecí jednotkou z titanu by byla podstatně vyšší, než cena jednotky zhotovené z jiného materiálu.

Nechráněná nerez ocel, ať 304 nebo 316, se nehodí pro dlouhodobé používání v bezolovnaté pájce bohaté na cín. Vzorky těchto materiálů se ochotně smáčejí již po poměrně krátkodobé expozici touto pájkou. Na druhé straně, je-li tento materiál chráněn povlakem (keramický, kompozitní, Melonit), ověřování ukazuje, že výsledkem bude prodloužená životnost, přesahující životnost nechráněné nerez oceli. Je důležité poznamenat, že nitridační povlaky nechrání nerez ocel navždy. Ty jen podstatně opožďují případnou korozi. Klíčem k cyklu dlouhé životnosti je vyhýbat se poškrábání nebo poškození ochranného povlaku. Jakmile je povlak poškozen, koroze oceli se v poškozeném místě urychlí.

Šedá litina se rychle smáčí bezolovnatou pájkou, avšak vykazuje blokovací účinek, jenž zpomaluje korozi na velmi nízkou úroveň. Navíc někteří výrobci opatřují litinovou pájecí vanu keramickým povlakem, což ji činí prakticky nezničitelnou (Kirsten).

Bezolovnatou pájku bohatou na cín je možno použít ve stávajících a nových zařízení pro pájení vlnou, jsou-li na konstrukci pájecí jednotky použity vhodné materiály. Starší stroje používající pájecí lázně z nechráněné nerez oceli 304 nebo 316, by ve spojení s bezolovnatou pájkou neměly být používány. Nerez ocel pokrytá keramickým nebo kompozitním povlakem nebo nitridovaná je cenově efektivní materiál pro použití na díly pájecího modulu, je však třeba dbát, aby nedošlo k poškození povrchového povlaku během používání a údržby. Takto ošetřená nerez ocel se doporučuje pouze na díly méně kritické z hlediska bezpečnosti, kdy se provádějí časté kontroly s cílem zjistit degradaci materiálu. Kvůli obtížnosti takových kontrolních postupů se doporučuje díly kritické z hlediska bezpečnosti, jako je nádrž s pájkou, vyrábět z titanu nebo litiny, nikoliv však ze zranitelné nerez oceli.
Základní vlastnosti materiálů používaných pro konstrukci dílů přicházejících do styku s bezolovnatou pájecí slitinou shrnuje následující tabulka.

Materiál Výhoda Nevýhoda Doporučené použití Četnost kontrol
Titan Výjimečně odolný vůči účinkům cínu. Velmi drahý. Nepraktický pro řadu dílů v pájecí jednotce. Místa vyžadující častou údržbu nebo čištění, desky trysky, kritické díly. Každé dva roky.
Nerez ocel 304 Levná. Malá až nulová odolnost vůči korozi vlivem bezolovnatých pájek. Vnější povrch hardware. Vnitřní díly, pokud není k dispozici hardware odolný vůči korozi. Nehodí se pro kritické díly. Jednou měsíčně.
Nerez ocel 316 Levná. Malá až nulová odolnost vůči korozi vlivem bezolovnatých pájek. Vnější povrch hardware. Vnitřní díly, pokud není k dispozici hardware odolný vůči korozi. Nehodí se pro kritické díly. Jednou měsíčně.
Nerez ocel 304 opatřená povlakem / nitridovaná Levná. Dobrá odolnost vůči pájce bohaté na cín. Při poškrábání bude degradovat. Díly pájecího modulu, trysky, potrubí, rotory, čerpadla. Nehodí se pro kritické díly. Každých 6 měsíců.
Nerez ocel 316 opatřená povlakem / nitridovaná Levná.Dobrá odolnost vůči pájce bohaté na cín. Při poškrábání bude degradovat. Díly pájecího modulu, trysky, potrubí, rotory, čerpadla. Nehodí se pro kritické díly. Každé 3 měsíce.
Šedá litina Levná. Dobrá odolnost vůči pájce bohaté na cín. Poškrábání není kritické. Obtížné tvarování částí trysky. Díly ve styku s neprotékající pájkou. Díly kritické z hlediska bezpečnosti (hlavní pájecí lázeň). Každý rok.
Šedá litina s keramickým povlakem Levná. Výborná odolnost vůči pájce bohaté na cín. Poškrábání není kritické. Obtížné tvarování částí trysky. Díly ve styku s neprotékající pájkou. Díly kritické z hlediska bezpečnosti (hlavní pájecí lázeň). Každé dva roky.

Z konstrukčního hlediska velmi dobře vycházejí pro použití bezolovnatých pájek duté protiběžné vlny KIRSTEN. Uvnitř lázně nemají žádné pohyblivé díly a z principu jejich činnosti vyplývá, že slitina koluje v celém objemu bez usazování a je ve styku s deskou jen po krátkou dobu při zajištění stejných výsledných parametrů pro pájené spoje jako u dvojitých či vícenásobných vln.

S nástupem bezolovnaté technologie se dostává do popředí také význam energeticky méně náročných vln, které mají menší náplň vany a tím i nižší náklady na provoz. To je zejména zajímavé pro firmy, které nepracují v kontinuálním režimu a pájení na vlně provozují v cyklech. Srovnáním energetické náročnosti mezi vlnou s náplní 200 kg a 40 kg lze jednoduchým výpočtem dospět k velmi podstatným rozdílům, jen za energii určenou k náběhu na potřebnou teplotu náplně. Také energie potřebná na udržování teploty lázně na dané teplotě je nižší u vlny s menším obsahem pájecí slitiny. Zde je jedna z cest jak eliminovat vyšší výrobní náklady spojené s přechodem na bezolovnatou technologii.


Formulář pro dotazy

Výrobky


Představení Modula Visko-mmi Volitelné konfigurace Serie-K5000

Školení

Školení se pořádá na vyžádání zákazníků.

Servis

Firma ABE.TEC, s.r.o. má k dispozici dva servisní techniky, kteří vždy zajistí odstranění případných závad.
tel. +420 466 670 035

Výstavy

18. - 21. března 2014 AMPER 2014

12. - 15. listopadu 2013 PRODUCTRONICA 2013

19. - 22. března 2013 AMPER 2013

Co je Kirsten

Nový model pájecí vlny modula wave® představuje poslední vývoj společnosti Kirsten Soldering AG. Tato vlna nabízí uživateli nejen přednosti duté tryskové vlny, nýbrž také skutečnosou modularitu, takže je možno vždy vyhovět požadavkům výroby na přesnou konfiguraci. Krytí pájecí slitiny zajištěno dusíkem (N2) nebo ADL (protistrusková kapalina).