СПОСОБ ИНДУКЦИОННОЙ ПАЙКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2007 года по МПК B23K1/02 B23K3/04 

Изобретение относится к индукционной пайке металлических деталей и может найти применение в способах и устройствах для изготовления волноводов, например в устройствах для пайки фланцев волноводов.

Известен способ пайки с использованием косвенного индукционного нагрева деталей. Этот способ реализован в индукторе для нагрева плоских поверхностей [1], содержащем токопровод, уложенный в виде плоской спирали под теплоаккумулирующей, металлической пластиной из ферромагнитного материала, например стали, к поверхности которой прижаты нагреваемые детали. При подключении индуктора к источнику тока высокой частоты в теплоаккумулирующей, металлической пластине из ферромагнитного материала наводятся вихревые токи, вызывающие нагрев пластины. Далее за счет теплопроводности происходит нагрев прижатых к пластине деталей.

Недостатком рассмотренного индукционного способа нагрева деталей под пайку является невозможность нагрева места соединения деталей выше температуры поверхности теплоаккумулирующей пластины. Этот недостаток затрудняет пайку деталей припоем, температура плавления которого близка к температуре плавления материала деталей. Например, при пайке алюминиевых фланца и трубы волновода (температура плавления алюминия 660°С) припоем АК12 (температура плавления 600°С) из-за неоднородности температурного поля возможно появление на фланце оплавленных участков, приводящих фланец в негодность.

Известны способ индукционной пайки и устройство для его реализации, раскрытые в источнике информации [2]. При этом данный известный способ включает нагрев соединяемых припоем деталей с помощью индуктора до расплавления припоя. Реализующее этот способ устройство содержит индуктор, выполненный в виде токопровода, изогнутого по форме контура места соединения деталей.

Способ и устройство для его реализации по [2] взяты заявителем в качестве прототипа.

Недостаток известного способа индукционного нагрева металлических деталей под пайку и устройства для его реализации [2] заключается в том, что при небольшом различии температур плавления материалов деталей и припоя появляется трудность удержания температуры соединяемых деталей в интервале выше температуры плавления припоя и ниже температуры плавления материала соединяемых деталей. Наличие этого недостатка обусловлено тем, что с ростом температуры удельное сопротивление материала соединяемых деталей растет, а следовательно, увеличивается и величина мощности, отдаваемая индуктором нагреваемым деталям. При постоянстве подводимой к индуктору мощности и недостаточном отводе тепла от нагреваемых деталей процесс нагрева приобретает лавинообразный характер, приводящий к расплаву соединяемых деталей.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности пайки деталей припоем, температура плавления которого близка к температуре плавления материала деталей.

Технический результат достигается тем, что в способе индукционной пайки, включающем нагрев соединяемых припоем деталей с помощью индуктора до расплавления припоя, соединяемые детали размещают на электропроводной подложке, которую одновременно с соединяемыми деталями нагревают с помощью индуктора, при этом обеспечивают преимущественный нагрев индуктором подложки. А устройство, реализующее этот способ, содержащее индуктор, выполненный в виде токопровода, изогнутого по форме контура места соединения деталей, снабжено электропроводной подложкой для размещения на ней соединяемых деталей. При этом токопровод помещен в паз соосного магнитопровода, установленного так, что его рабочая поверхность одновременно обращена к поверхностям соединяемых деталей и к поверхности электропроводной подложки с обеспечением преимущественного нагрева индуктором подложки.

В заявленных в качестве изобретения способе и устройстве для его реализации основной нагрев соединяемых деталей до температуры плавления припоя происходит за счет теплопередачи от нагретой индуктором электропроводной подложки. Кроме того, электропроводная подложка выполняет функцию теплового балласта, отводящего избыток тепла от соединяемых деталей. Все это обеспечивает соединение деталей пайкой припоем, температура плавления которого близка к температуре плавления материала деталей.

На фиг.1 схематично показано устройство для пайки фланца и трубы волновода предлагаемым способом. На фиг.2 показан вид устройства сверху.

Устройство состоит из индуктора, выполненного в виде охлаждаемого токопровода 1, помещенного в паз ферритового магнитопровода 2, и электропроводной подложки 3. В проеме индуктора на подложке 3 размещены: фланец 4 и труба волновода 5 (припой в месте соединения показан на фиг.1 зачернением). Рабочая поверхность магнитопровода 2 одновременно обращена к поверхностям соединяемых деталей 4, 5 и к поверхности электропроводной подложки 3. Соотношение мощностей нагрева индуктором соединяемых деталей 4, 5 и подложки 3 в устройстве устанавливают путем выбора расстояний от рабочей поверхности магнитопровода 2 до поверхностей соединяемых деталей 4, 5 и подложки 3. В частности, в показанном на фиг.1 устройстве эти расстояния установлены так, что обеспечивается преимущественный нагрев индуктором электропроводной подложки 3 и слабый подогрев индуктором фланца 4 и трубы волновода 5. Кроме того, конструкция устройства обеспечивает свободное прохождение фланца 4 через окно, образованное охлаждаемым токопроводом 1.

Устройство работает следующим образом: высокочастотный ток в токопроводе 1 возбуждает в разомкнутом магнитопроводе 2 переменное магнитное поле, индуцирующее в подложке 3, фланце 4, трубе волновода 5 и припое вихревые токи, под действием которых происходит их разогрев. Преимущественно греется подложка 3, от которой за счет теплопередачи происходит основной нагрев фланца 4 и трубы волновода 5 до температуры плавления припоя.

Размещение в способе индукционной пайки соединяемых припоем деталей на электропроводной подложке, которую одновременно с соединяемыми деталями нагревают с помощью индуктора до расплавления припоя, обеспечивая при этом преимущественный нагрев индуктором подложки, и реализация этого способа с помощью устройства, снабженного электропроводной подложкой и содержащего индуктор, магнитопровод которого установлен так, что его рабочая поверхность одновременно обращена к поверхностям соединяемых деталей и к поверхности электропроводной подложки, позволяют соединять детали пайкой припоем, температура плавления которого близка к температуре плавления материала соединяемых деталей. Кроме того, при соединении секций волноводных труб свободное размещение соединительного фланца в проеме индуктора позволяет выполнять пайку фланцев одного типоразмера в автоматическом режиме (без переналадки устройства).

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №714664, кл. В23К 13/00.

2. Вологдин В.В. и др. Индукционная пайка. - Ленинград, Машиностроение, 1989, с 15-17.

Изобретение относится к индукционной пайке металлических деталей и может найти применение при изготовлении волноводов. Для обеспечения возможности пайки деталей припоем, температура плавления которого близка к температуре плавления материала деталей, соединяемые детали размещают на электропроводной подложке, которую одновременно с соединяемыми деталями нагревают индуктором до расплавления припоя. Индуктор выполнен в виде токопровода, изогнутого по форме контура места соединения деталей и помещенного в паз соосного магнитопровода. Рабочая поверхность магнитопровода одновременно обращена к поверхностям соединяемых деталей и к поверхности электропроводной подложки с обеспечением преимущественного нагрева индуктором подложки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ индукционной пайки, включающий нагрев соединяемых припоем деталей с помощью индуктора до расплавления припоя, отличающийся тем, что соединяемые детали размещают на электропроводной подложке, которую одновременно с соединяемыми деталями нагревают с помощью индуктора, при этом обеспечивают преимущественный нагрев индуктором подложки.2. Устройство для индукционной пайки, содержащее индуктор, выполненный в виде токопровода, изогнутого по форме контура места соединения деталей, отличающееся тем, что снабжено электропроводной подложкой для размещения на ней соединяемых деталей, токопровод помещен в паз соосного магнитопровода, при этом магнитопровод установлен так, что его рабочая поверхность одновременно обращена к поверхностям соединяемых деталей и к поверхности электропроводной подложки с обеспечением преимущественного нагрева индуктором подложки.