Электропечи

Печи сопротивления — наиболее распространенный вид нагревательного оборудования, применяемого в производстве паяных изделий. Печи сопротивления разделяют по следующим основным признакам:

1) по роду работы и конструктивным признакам — на печи периодического (камерные, шахтные и колпаковые) и непрерывного (конвейерные, толкательные и карусельные) действия;

2) по атмосфере в рабочем пространстве — на печи с окислительной (воздушной) средой, с контролируемыми (защитными или восстановительными) атмосферами и вакуумные;

3) по рабочей температуре — на низко температурные (до 450 °С), среднетемпературные (до 1100°С) и высокотемпературные (до 1600 °С).

В электропечах периодического действия паяемое изделие через загрузочное отверстие (окно) помещают в. рабочее пространство, в котором изделие, как правило, неподвижно в течение нагрева и выдержки при температуре пайки. Выгружают изделие из печи через то же отверстие.

Камерные печи просты по конструкции, универсальны и позволяют варьировать параметры температурно-временного режима пайки в широких диапазонах. К недостаткам камерных печей относятся трудность обеспечения равномерного нагрева по всему объему рабочего пространства и создания в печи газовой среды заданного состава при кратковременных режимах пайки, сложность механизации загрузки и выгрузки.

Печи сконвективной теплоотдачей снабжены вентиляторами, создающими принудительную циркуляцию газового теплоносителя в рабочем пространстве.

Печи, рассчитанные на работу с контролируемыми атмосферами и в вакууме, полностью герметизированы.

В электропечах непрерывного действия паяемые изделия с помощью транспортирующего устройства передвигаются от загрузочного окна к разгрузочному, нагреваясь до заданной температуры. Печи непрерывного действия имеют большую производительность и их сравнительно просто компоновать в поточные и автоматические линии.

Печи, как правило, имеют несколько тепловых зон с самостоятельным регулированием температуры, что позволяет с достаточной точностью выдерживать различные графики нагрева изделия. Обычно протяженность тепловой зоны составляет 1, 5—2 м, но при необходимости получения точной температуры на небольшом участке размеры зон уменьшают до 1 м. Температура в зонах колеблется в пределах 10—15 °С. В случае необходимости печи комплектуют камерами охлаждения. В зависимости от скорости охлаждения камеры охлаждения конструктивно могут быть выполнены с водоохлаждаемыми стенками, с водоохлаждаемыми стенками и вентиляторами, с обрызгиванием изделия (допустимо при работе в воздушной атмосфере), с футерованными стенками (без нагревателей или с ними).

Печи непрерывного действия рассчитаны на работу в окислительной (воздушной) и контролируемых атмосферах. В последнем случае камеры нагрева и охлаждения выполнены герметичными, для чего они снабжены загрузочными и разгрузочными шлюзовыми камерами. По типу транспортирующего устройства электропечи непрерывного действия подразделяют на конвейерные и карусельные.

Конвейерные печи применяют для пайки мелких и средних изделий массового и крупносерийного производства. По плоскости перемещения изделий печи бывают горизонтальные и вертикальные. Вертикальные печи занимают меньшую площадь, однако не нашли широкого применения вследствие неравномерности распределения температуры по высоте печи, необходимости устройств для крепления изделий и сложности обслуживания, хотя они и удобны для пайки однотипных изделий.

Преимущество карусельных печей заключается в возможности использования их при высоких температурах, так как несущая часть подины может быть выполнена керамической, а рабочая камера печи не имеет металлических деталей, ограничивающих температуру нагрева.

В карусельных печах можно нагревать изделия сложной конфигурации без поддонов, что не всегда возможно в конвейерных печах. Недостатки карусельных печей заключаются в трудности механизации и неудобстве использования их в поточных линиях из-за того, что загрузочные окна расположены рядом.

Для пайки в контролируемых атмосферах используют печи, оконные проемы которых снабжены пламенной завесой.

Вакуумные электропечи подразделяют на садочные и методические.

Садочные печи, как правило, предназначены для единичного или серийного производства. В таких печах изделие в течение всего цикла остается неподвижным, а его загрузку и выгрузку осуществляют через одно окно.

Методические печи предназначены для массового производства; в них паяемое изделие в процессе пайки перемещается непрерывно или дискретно от загрузочного окна к разгрузочному. Существует также группа печей полунепрерывного действия, представляющих собой соединения нескольких камер, через которые последовательно проходит паяемое изделие. К подобному соединению относятся, например, сочетания камер загрузки, предварительного нагрева, рабочей и охлаждения. В этих печах, как и в методических, загрузку и выгрузку осуществляют через вакуумные шлюзы, но перемещение изделия здесь всегда дискретно.

По рабочей температуре вакуумные печи разделяют на среднетемпературные (1100—1200 °С) и высокотемпературные (> 1200 °С), а по остаточному давлению в рабочей камере — на низковакуумные (до 13, 3 Па), средневакуумные (13, 3 —1, ЗЗХ10^-1 Па), высоковакуумные (1, 33-10^-2—1, 33-10^-4 Па) и сверхвысоковакуумные (ниже 1, 33х10^-4 Па). За основной параметр садочных печей приняты размеры рабочего пространства, а методических — размеры прохода вакуумных технологических затворов шлюзовых камер.

Главное требование, предъявляемое к футеровке вакуумных печей, — хорошая способность к дегазации. Поэтому в этих печах широко применяют экранную теплоизоляцию; в случае использования огнеупорных и теплоизоляционных материалов число экранов сводят до минимума. В печах с рабочим давлением до 1, 33-10^-1 Па допустимо применение керамической футеровки, а с давлением 1.33-10^-2 Па и ниже используют металлическую экранную изоляцию.

Для обеспечения длительной и надежной работы нагревателей из тугоплавких металлов необходимо, чтобы при нагреве давление в печи постоянно поддерживалось не выше 1, 33-10^-1 - 1, 33-10^-2 Па, а величина натекания была минимальной.

В паяльном производстве среди садочных печей наибольшее распространение получили камерные, шахтные и колпаковые печи.

При пайке в обычных муфельных печах изделие помещают в металлический контейнер, внутри которого создают вакуум. К контейнеру подсоединяют откачную систему. Поскольку в контейнере, кроме паяемого изделия, нет других предметов, требующих обезвоживания, он может быть откачан быстро и до высокого вакуума. Однако муфельные печи работают при сравнительно низких температурах (800—1100°С); прочность разогретого муфеля невелика. Кроме того, при высоких температурах увеличивается диффузия воздуха через сварные швы и стенки муфеля.