Устройство для пайки изделий в вакууме Советский патент 1945 года по МПК B23K3/00 B23K3/08 B23K1/06 B23K37/00 

Пайка красной медью (или вообще твёрдым припоем) мелких предметов из чёрных и цветных металлов требует защиты от раскисления поверхностей, подлежащих пайке. Защита от раскисления может быть осуществлена, как известно, в числе других способов путём пайки в атмосфере водорода. Однако применение водорода не всегда удобно, ввиду связанной с ним опасности.

Настоящее изобретение имеет целью осуществление пайки твёрдыми . припоями без применения плавней и водорода. Устранение окисления и восстановление окисленных поверхностей здесЬ соверша ется путём ведения процесса пайки в достаточно высоком вакууме, порядка 10-HiM Hg.

Помимо защиты от окисления, ведение процесса в вакууме в большой степени уменьшает охлаждение нагреваемых предметов во время нагрева.

Значительным затруднением при проведении процесса в вакууме является достижение достаточно быстрого нагрева и быстрого охлаждения запаиваемых предметов. Первое затруднение устраняется Л1рименением нагрева током высокой частоты с помощью индуктора, располагаемого вокруг сосуда, в котором разогреваются спаиваемые предметы. Второе затруднение устраняется, согласно изобретению, путём охлаждения запаиваемых предметов передачей тепла медным частям, на которых эти предметы укрепляются. Части эти, в свою очередь, охлаждаются водой.

На чертеже фиг, 1 изображает в разрезе предлагаемое устройство, фиг. 2- автоматический станок для массовой пайки изделий с использованием устройства по фиг. 1, фиг. 3-частичный поперечный разрез станка по фиг. 2; фиг. 4 поясняет цикл работы станка. В предлагаемом устройстве (фиг. 1) запаиваемое изделие 1 устанавливается на оправку 2 из красной меди, охлаждаемую водой непосредственно или путём теплопередачи охлаждаемому основанию 3 из красной меди или латуни, которое, в свою очередь, охлаждается водой, проходящей по каналам 4. Для получения вакуума вокруг запаиваемого изделия оно накрывается колпаком 5 из стекла пиреке, или кварца, или вообще из другого стекла, достаточно стойкого для температурных изменений

Откачка осуществляется масляным насосом или, в случае надобности, насосом Лангмюра через каналы 6.

Нагревание запаиваемого изделия 1 и припоя 10 производится индуктором 8. выполненным в виде, кольца (или спирали), по которому пропускается ток высокой частоты от лампового, искрового или машинного генератора.

После нагрева и расплавления припоя изделие 1 охлаждается путём теплопередачи тепла оправке 2 и основанию 3. Для ускорения охлаждения применяется экран 9 из красной меди.

Если число запаиваемых изделий велико, то устройства, показанные на фиг. 1, располагаются на вращающемся столе, в числе нескольких десятков, что позволяет производить операцию пайки непрерывно. Если нужно, то откачка и нагрев могут быть автоматизированы. При этом открытие и закрытие вакуумных кранов также связываются с поворотом стола.

Такой автоматический станок с вращающимся столом изображён на фиг. 2.

Основание 11 в верхней своей части заканчивается конусной втулкой 12 распределительного крана, на которую свободно насажен корпус крана (палец) 13. К корпусу крана крепится промежуточное кольцо - вращающийся стол 14, к которому равномерно по всей окружности прикреплены рабочие гнёзда 15, изготовленные из хорошо отводящего тепло металла. Число рабочих гнёзд выбирается в зависимости от требуемой производительности станка, а также от времени, потребного на остывание данного изделия после пайки. Верхняя поверхность гнёзд хорошо притирается, а в центре имеется отверстие, в которое ввинчиваются оправки 16, снабжённые сквозным отверстием 17.

Форма оправок зависит от кон фягурации обрабатываемых изде.лий; назначение оправок- укреплять изделие и отводить тепло от частей изделия, нагрева которых не требуется. Отверстия каждого гнезда с помощью трубок 18 соединяются с корпусом крана (фиг. 2 и 3). С нижней стороны к гнёздам припаяна кольцевая камера 19, которая с помощью двух трубок 20 и 21 соединяется с корпусом крана. Через эту камеру пропускается вода для охлаждения гнёзд и оправок. К нижней части корпуса крана прикреплено зубчатое колесо 22, сцепленное с щестеренкой 23, сидящей на валу 24. Последний приводится во вращение электродвигателем 25 через редуктор 26. Вращение станка может производиться также и другими способами, например,электромагнитом с храповиком.

На том же валу 24 укреплён распределитель 27, управляющий остановкой электродвигателя после поворота станка на нужный угол.

Качающийся индуктор 28, питаемый током высокой частоты от лампового или мащинного генератора, укреплён на кронщтейне, вделанном в стену.

Электрическая схема станка может быть осуществлена любым способом и должна производить следзющие операции:

а)при выключенном двигателе привести индуктор в горизонтальное положение, что осуществляется соленоидом 29;

б)включить в индуктор ток от генератора высокой частоты на определённое число секунд через реле времени;

в)вьжлючить соленоид и индуктор, который после этого приподнимается пружиной 30;

г)повернуть станок двигателем 25 через распределитель 27 на определённый угол, соответствующий подходу под индуктор следующего рабочего гнезда; после этого цикл операций должен повторяться.

Распределительный кран, служащий также осью вращения станка, состоит из двух частей - вакуумной и водяной, разделённой на втулке крана кольцевым пазом 41. На уровне этого паза в корпусе крана высверлено несколько отверстий 42 для сообщения паза с атмосферой.

Вакуумная часть устроена следующим образом.

В корпусе крана равномерно по всей окружности высверл ы отверстия 31 (фиг. 3), в которые впаяны трубки 18, идущие от рабочих гнёзд. На уровне этих отверстий имеются пазы 32, 33, 34. Паз 32 занимает по окружности два отверстия и сообщается с атмосферой отверстием 35. Паз 33 занимает также два отверстия и соединяется с воздушным форвакуумным насосом трубкой 36 через кран 37. Паз 34 занимает все остальные отверстия, кроме двух последних, и сообщается с насосом высокого вакуума трубкой 38 через кран 39.

Вследствие наличия этих пазов, каждое рабочее гнездо при вращении станка последовательно проходит через положения, показанные на фиг. 4. Оно два раза соединяется с атмосферой, два раза соединяется с форвакуумным насосом, во всех остальных положениях, кроме двух последних, соединяется с насосом высокого вакуума; два раза гнездо будет перекрыто.

Изделия, установленные в оправке, накрываются стеклянными колпачками 43 с притёртым бортиком. Для получения лучщего уплотнения бортики колпачков и притёртая поверхность гнезда смазывается вазелином. Пайка деталей производится в том месте, где они выходят под высокий вакуум. Во всех остальных положениях, вплоть до выхода на воздух, изделия остывают под вакуумом, так как в противном случае они бы покрылись слоем окиси.

Смена готовых изделий на новые, подлежащие пайке, производится в том месте, где рабочие гнёзда соединяются с атмосферой. Рабочие гнёзда охлаждаются водой, поступающей через кран 40 в кольцевой паз 44, откуда при любом положении станка по трубке 21 вода попадает в кольцевую камеру 19, обойдя которую, по трубке 20 через кольцевой паз 45 по трубке 46 попадает в сливную воронку.

Предмет изобретения

I. Устройство для пайки изделий в вакууме с индукционным разогревом при помощи индуктора, располагаемого вокруг сосуда, в котором разогреваются спаиваемые предметы, отличающееся тем, что сосуд выполнен в виде колпака, изготовленного из кварца, пирекса или тому подобного температуростойкого материала и свободно устанавливаемого на металлическом основании, снабжённом каналом для откачки воздуха.

2.В устройстве по п. 1 применение, с целью быстрого охлаждения запаиваемых изделий, оправки для установки последних, выполненной из цветного металла и охлаждаемой водой.

3.В устройстве по п. п. 1 и 2 применение д.тя массовой пайки стола с несколькими рабочими местами, вращаемого вокруг конусного или цилиндрического пальца, служащего одновременно распределителем, поочерёдно сообщающим рабочие места с форвакуумом и атмосферой, а также подводящим и отводящим водуДЛЯ охлаждения рабочих AtecT и оправок запаиваемых изделий,

4.Форма выполнения устройства поп. п. 1-3, отличающаяся тем, что, с целью автоматизации процесса непрерывной последовательной пайки нескольких изделий, стол приводится во вращение электродвигателем, на валу которого сидит распределитель, управляющий поворотом стола на определённый угол и включением соленоида, осуществляющего автоматическое надвигание и снятие с рабочего места высокочастотного индуктора.