Лазерная пайка. Технология пайки, преимущества, область применения

• Основные способы пайки
• Дуговая точечная пайка
• Контактная пайка
• Лазерная пайка
• Диффузионная сварка
• Технология процесса лазерной пайки
• Устройство лазерного пайщика
• Преимущества пайки лазером
• Область применения лазерной пайки
• Оборудование для лазерной пайки

Основные способы пайки

Дуговая точечная пайка

Это традиционный способ спаивания металлических деталей, выполняемый с помощью сварочного устройства, на горелке которого закреплен тугоплавкий электрод. В результате его подачи образуется электрическая дуга, при помощи которой и происходит сварка деталей. Но работать с драгоценностями, не повредив их, обычным сварочным аппаратом невозможно. Для этого применяется специализированный аппарат, работающий в импульсном режиме.

Устройство аппарата для работы с драгоценными металлами отличается от конструкции обычного сварочного оборудования. Действующим элементом является аккумулирующий конденсатор. При включении он вырабатывает электрические импульсы. Благодаря этому аппарат применяется для точечной сварки. Импульс успевает расплавить материал сплава, не нарушая при этом целостности детали.

Новые модели оборудованы специальными бинокулярами, с помощью которых видно мелкие элементы, более точно подается импульс. Дополнительно к месту пайки подается аргон, который защищает соединение от образования оксидной пленки.

Рис. 1. Дуговая точечная пайка

Контактная пайка

Технологический процесс, подобный промышленному методу. Две разные детали прижимаются друг к другу, и на них воздействует электрический ток. Контактная пайка осуществляется как промежуточная процедура перед основной частью соединения отдельных частей. Станок состоит из двух пробойников, через которые подается напряжение. Детали зажаты между ними и прижимаются друг к другу. 

Рис. 2. Контактная пайка

Лазерная пайка

Лазерная пайка (сварка) - это бесконтактный способ пайки (сварки), осуществляемый мощным лазерным лучом. Данный тип пайки позволяет восстановить швы и стыки множества материалов и любых металлических сплавов (в том числе титана). Лазерный луч передает энергию к месту пайки и поглощенная энергия нагревает припой до достижения им температуры плавления. 

Излучатель - это исполнительный механизм, на который крепится алюмо-иттриевый гранат. Проходящее через этот минерал излучение обеспечивает оптимальное воздействие при работе с благородными металлами.

Нагрев происходит с большей эффективностью. Возможно воздействовать на небольшие участки, не перегревая остальную часть изделия. 

Регулятор мощности и генерирующий нагревательный луч, позволяет работать с различными сплавами и однородными металлами.

Рис. 3. Лазерная пайка (сварка)

Диффузионная сварка

Представляет собой промышленный вариант соединения деталей разных размеров. Поверхность шлифуется, чтобы на ней не осталось неровностей, грязи, ржавчины и защитного покрытия.

После шлифовки детали зажимают тисками так, чтобы они визуально представляли готовое изделие.Полученную конструкцию помещают в муфельную печь для нагревания. Определенное время заготовки находятся при определенной температуре. В это время в месте соединения атомы двух деталей смешиваются и образуют прочное соединение. Изделие достают из печи и дают ему остыть без использования охлаждающих растворов.

Рис. 4. Диффузионная сварка

Технология процесса лазерной пайки

В излучателе лазерного пайщика образуется мощный энергетический поток. При прохождении через оптическую систему он превращается в узкий и точно направленный луч. Он точечно воздействует на материал, нагревая его до температуры плавления. После нагревания детали соединяются в месте пайки. Когда материал остывает он снова твердеет, создавая очень прочное соединение. Простота управления формой и расположением области нагрева дает надежное соединение с минимальным нагревом компонентов. 

Использование лазерной технологии обеспечивает точный нагрев, предотвращая тепловые нагрузки на высокочувствительные компоненты. Применение фокусирующей оптики позволяет паять в небольших пространствах, а также детали маленького размера. Моторизованная оптика оптимизирует фокусную точку для каждого соединения.

Устройство лазерного пайщика 

Лазерное паяльное оборудование состоит из: 

• лазерного генератора;
• волоконно-оптического модуля;
• фокусирующей оптики;
• модуля компьютерного зрения с камерой;
• осветителя и модуля движения; 
• позиционирующей X-Y ступени с сервосистемой управления.

Рис. 5. Устройство лазерного пайщика 

Преимущества лазерной пайки

Пайка с помощью лазерного луча может использоваться в полностью или частично автоматизированных процессах производства. Данный вид пайки имеет ряд преимуществ:

Температура

Лазерный луч нагревает поверхность в определенном месте. Чувствительные к температуре компоненты не деформируются, поскольку нагрев осуществляется локально.

Бесконтактный метод пайки

По сравнению с другими типами лазерная пайка может производиться в труднодоступных местах. Необходимо подавать только тонкую проволоку припоя, а тепло передается бесконтактно через лазерный луч.

Высокая точность

Пайка миниатюрных элементов производства возможна только благодаря бесконтактной пайке с помощью лазера, поскольку бесконтактная пайка повышает точность и не повреждает поверхность. Такая точность необходима для сборок или компонентов, которые на следующем этапе должны проходить через корпус, например, светодиоды.

Быстрое управление количеством тепла

Лазер можно настраивать индивидуально для каждого материала. Любая точка пайки может быть спаяна с индивидуальными настройками температуры нагрева. Это позволяет паять компоненты и паяльные площадки разных размеров друг за другом. Мощность лазера и диаметр лазерного луча можно регулировать индивидуально.

Время пайки

Время пайки может быть значительно сокращено благодаря лазерному пайщику. Часто производственные этапы могут быть объединены путем пайки различных компонентов за один технологический этап, например, SMD-компонентов, штырьков, контактных пружин батарей, штампованных деталей, галтелей, соединения двух печатных плат, двух паяльных площадок под углом 90° друг к другу.

Размещение компонентов

Так как поверхность нагревается бесконтактно, можно не прикреплять материалы и свободно размещать их в гнезде, что экономит время и затраты.

Область применения лазерной пайки 

Пайка соединений и деталей с помощью лазера сегодня широко применяется во многих отраслях:

• производство изделий из цветных металлов;
• работа с различными видами нержавеющих сталей;
• соединение контактов на печатных платах;
• пайкапластика и пластиковых деталей;
• работа с чугунными заготовками;
• пайка алюминиевых деталей и изделий из титана;
• пайка ювелирных украшений (цепочек, сережек, колец).

 

 

Рис. 6. Ремонт очков лазерной пайкой

 

 

Рис. 7. Лазерная пайка ювелирных украшений

 

При помощи лазерного оборудования можно выполнять пайку различных металлов и их сплавов: титана, стали, меди, серебра, золота, платины, биметаллов, тугоплавких и пр. Также есть возможность соединять металл и драгоценные камни.

Оборудование для лазерной пайки

Аппарат лазерной пайки / сварки TORWATT 100

 

 

• Тип конструкции: настольная;
• Монитор: сенсорный, с выводом картинки из рабочей зоны;
• Настройка интенсивности подсветки: да.