RU2284883C2

RU2284883C2 - Method for eliminating defects in soldered joints

Info

Publication number: RU2284883C2
Application number: RU2004136784/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Гаврилович Астафьев (RU); Анатолий Гаврилович Астафьев
Original assignee: ОАО "Научно-производственная корпорация "ИРКУТ" (ОАО Корпорация "ИРКУТ")
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-10-10
Also published as: RU2004136784A

Abstract

FIELD: aviation, automobile construction and mechanical engineering, in particular, processes for eliminating defects in soldered joints, more particular, pipeline system joints.

SUBSTANCE: method involves heating defective soldered joint to solder melting temperature; additionally exposing said soldered joint to supersonics providing frequency of 20-30 kHz during 15-30 s. Method allows standard supersonic equipment of domestic production to be used.

EFFECT: substantial reduction in number of rejected joints and reduced production costs by utilizing easily available equipment.

2 dwg, 1 tbl

Description

Предложенный способ относится к пайке, в частности к способам удаления дефектов паяных соединений преимущественно на трубопроводных системах, и может использоваться в авиационной, автомобильной и других областях машиностроения.The proposed method relates to soldering, in particular to methods for removing defects of soldered joints mainly on pipeline systems, and can be used in aviation, automotive and other fields of engineering.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ исправления дефектов паяных соединений, который заключается в нагреве дефектного паяного соединения до температуры расплавления припоя (Производственная инструкция ПИ-256-82св "Контроль качества паяных соединений трубопроводных систем изделия "10", НИАТ, Москва, 1982 (п.7)).The closest technical solution adopted for the prototype is a method for fixing defects of soldered joints, which consists in heating a defective soldered joint to the melting temperature of the solder (Production instruction PI-256-82sv "Quality control of soldered joints of piping systems of the product" 10 ", NIAT, Moscow 1982 (p. 7)).

Недостатком известного способа является то, что при нагреве дефектного паяного соединения не всегда удается исправить существующие дефекты. Основными причинами возникновения дефектов, таких как непропаи, газовая пористость, усадочные поры и раковины, эрозионно-флюсовые включения, кристализационные трещины и т.п., являются различные отклонения в подготовке и ведении процесса пайки. Реализация данного известного способа часто приводит к возникновению вторичных дефектов и, как следствие, выбраковке продукции.The disadvantage of this method is that when heating a defective soldered joint, it is not always possible to fix existing defects. The main reasons for the occurrence of defects, such as nepropy, gas porosity, shrinkage pores and shells, erosion flux inclusions, crystallization cracks, etc., are various deviations in the preparation and conduct of the soldering process. The implementation of this known method often leads to the occurrence of secondary defects and, as a consequence, the rejection of products.

Задачей данного изобретения является создание способа, позволяющего повысить эффективность удаления дефектов в паяных соединениях.The objective of the invention is to provide a method that improves the efficiency of removing defects in soldered joints.

Решение задачи достигается тем, что при нагреве дефектного паяного соединения до температуры расплавления припоя дополнительно осуществляется ультразвуковое воздействие на данное паяное соединение частотой 20-30 кГц в течение 15-30 с.The solution to the problem is achieved by the fact that when a defective solder joint is heated to the melting temperature of the solder, ultrasonic treatment of this solder joint is additionally carried out at a frequency of 20-30 kHz for 15-30 s.

Предложенный способ удаления дефектов в паяных соединениях позволяет при помощи ультразвуковых колебаний разрушать окисную пленку в местах непропаев, заполнять припоем различные пустоты (поры, раковины, трещины) и создавать условия для выхода газовых и иных включений. Реализация данного способа позволяет существенно снизить количество бракованных паяных соединений, так как применение ультразвукового воздействия на нагретое до температуры расплавления припоя дефектное паяное соединение способствует более эффективному удалению дефектов из паяных соединений, в отличие от известного способа, который заключается в простом нагреве дефектного паяного соединения до температуры расплавления припоя. При удалении дефектов с применением ультразвука припой и соединяемый металл находятся под влиянием двух основных внешних факторов: ультразвуковых колебаний и температуры нагрева, которые вызывают при этом ряд процессов: разрушение, коагуляцию и частичное удаление из зоны дефектов оксидных пленок, вытеснение адсорбированных молекул газов и других загрязнений. При этом в результате ультразвукового воздействия на паяное соединение в нем происходит релаксация напряжений, что в конечном итоге приводит к увеличению ресурса срока эксплуатации данного паяного соединения.The proposed method for removing defects in soldered joints allows using ultrasonic vibrations to destroy the oxide film in places of non-soldering, to fill various voids with solder (pores, shells, cracks) and create conditions for the exit of gas and other inclusions. The implementation of this method can significantly reduce the number of defective soldered joints, since the use of ultrasonic treatment on a defective soldered joint heated to a melting point of the solder contributes to more efficient removal of defects from soldered joints, in contrast to the known method, which consists in simply heating the defective soldered joint to a temperature melting solder. When defects are removed using ultrasound, the solder and the metal being joined are influenced by two main external factors: ultrasonic vibrations and heating temperature, which cause a number of processes: destruction, coagulation and partial removal of oxide films from the zone of defects, displacement of adsorbed gas molecules and other contaminants . In this case, as a result of ultrasonic action on the soldered joint, stress relaxation occurs in it, which ultimately leads to an increase in the service life of this soldered joint.

Анализ физических особенностей применения ультразвуковых колебаний при исправлении дефектов в паяных соединениях позволяет сделать вывод, что этот фактор обеспечивает выполнение условий очистки сопрягаемых поверхностей и припоя в зоне дефекта от окисных пленок и других включений, вывод их на поверхность галтели, а также способствует улучшению растекания припоя с получением качественного паяного соединения.An analysis of the physical features of the use of ultrasonic vibrations when correcting defects in soldered joints allows us to conclude that this factor ensures that the mating surfaces and solder in the defect are cleaned of oxide films and other inclusions, that they are brought to the fillet surface, and also improves the spread of solder with obtaining high-quality soldered joints.

На фиг.1 приведена схема для реализации предложенного способа удаления дефектов в паяных соединениях, на фиг.2 - разрез узла трубопровода. На схемах изображены: узел трубопровода 1, паяное телескопическое соединение 2, внутренний дефект 3, упор 4, расплавленный припой 5, магнитострикционный преобразователь 6, акустический волновод 7.Figure 1 shows a diagram for implementing the proposed method for removing defects in soldered joints, figure 2 is a section of a pipeline node. The diagrams show: pipeline assembly 1, soldered telescopic connection 2, internal defect 3, emphasis 4, molten solder 5, magnetostrictive transducer 6, acoustic waveguide 7.

Предлагаемый способ удаления дефектов в паяных соединениях осуществляется следующим образом: узел трубопровода 1, имеющий паяное телескопическое соединение 2 с внутренним дефектом 3, нагревают источником нагрева (не показан) до температуры расплавления припоя 5. От источника ультразвуковых колебаний - генератора (не показан) электрические колебания ультразвуковой частоты 20-30 кГц подаются на магнитострикционный преобразователь 6 с присоединенным к нему инструментом-волноводом 7. Возбужденные преобразователем 6 упругие механические колебания в единой акустической системе в резонансном режиме передаются через инструмент-волновод 7 и участок трубопровода с узлом 1 на паяное соединение 2 с расплавленным припоем 5 в течение 15-30 секунд. Под действием интенсивных ультразвуковых колебаний происходит разрушение оксидных пленок на поверхности внутренних и наружных дефектов, улучшается растекаемость и проницаемость жидкого припоя в поры, трещины, непропаи и другие дефектные образования. За счет кумулятивной миграции флюидов расплавленного припоя происходит более полное заполнение капиллярных зазоров, активизация процессов диффузии и фазовых переходов.The proposed method for removing defects in solder joints is carried out as follows: a pipe assembly 1 having a telescopic solder joint 2 with an internal defect 3 is heated by a heating source (not shown) to the melting temperature of solder 5. Electric vibrations from a source of ultrasonic vibrations — a generator (not shown) ultrasonic frequencies of 20-30 kHz are fed to a magnetostrictive transducer 6 with an attached waveguide tool 7. Elastic mechanical rings excited by the transducer 6 anija a single speaker in a resonant mode are transmitted through the tool-waveguide 7 and the pipe section 1 to the node 2 at the solder joint with the molten solder 5 for 15-30 seconds. Under the influence of intense ultrasonic vibrations, oxide films are destroyed on the surface of internal and external defects, and the flowability and permeability of liquid solder to pores, cracks, nepapas, and other defective formations are improved. Due to the cumulative migration of molten solder fluids, capillary gaps are more completely filled, diffusion processes and phase transitions are activated.

Примером эффективности удаления выявленных рентген-контролем недопустимых дефектов, по предложенному способу, являются экспериментальные данные, представленные в таблице 1, полученные при пайке телескопических соединений труб с арматурой из материала ст 12Х18Н10Т, запаянных припоем Пср 45 газовой горелкой и припоем ВПр 4 индукционной пайкой в камере с аргоном.An example of the removal efficiency of unacceptable defects revealed by the X-ray control according to the proposed method is the experimental data presented in table 1 obtained by soldering telescopic pipe joints with fittings made of st 12Kh18N10T material sealed with Psr 45 solder with a gas torch and Vpr 4 solder with induction soldering in the chamber with argon.

В качестве источника ультразвуковых колебаний был использован генератор с потребляемой мощностью 0.5 кВт и магнитострикционный преобразователь с частотой колебаний 22 КТУ. Время ультразвукового воздействия при расплавленном припое - 15-30 с. Амплитуда колебаний рабочего торца волновода - 8-10 мкм.A generator with a power consumption of 0.5 kW and a magnetostrictive transducer with an oscillation frequency of 22 CTU were used as a source of ultrasonic vibrations. The time of ultrasonic treatment with molten solder is 15-30 s. The amplitude of oscillations of the working end of the waveguide is 8-10 microns.

Таким образом, предлагаемый способ удаления дефектов в паяных соединениях, в отличие от известного способа, позволяет существенно снизить количество бракованных соединений. Предлагаемый способ легко осуществляется при использовании стандартной ультразвуковой аппаратуры отечественного производства.Thus, the proposed method for removing defects in soldered joints, in contrast to the known method, can significantly reduce the number of defective compounds. The proposed method is easily carried out using standard ultrasound equipment of domestic production.

Claims

A method for removing defects in solder joints, including heating the defective solder joint to the melting temperature of the solder, characterized in that ultrasonic vibrations with a frequency of 20-30 kHz are additionally applied to the defective solder joint for 15-30 s.