SU806235A1 - Способ непрерывного лить олов нно- СВиНцОВыХ пРипОЕВ - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ НЕПРЕРЬВНОГО ЛИТЬЯ ОЛОВЯННОСВИНЦОШХ ПРИПОЕВ

Изобретение относитс  t получению олов нно-свинцовых припоев, примен емых при пайке и коммутации элект оиной и радиотехнической аппаратуры , методом непрерывного лить . Известен способ непрерывного лить  сплавов в поле ультразвука, состо щий в том, что Б кристаллизатор помещают излучатель ультразвука, а также ввод т в расплав компоненты в твердом диспергированном виде }. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ, включающий размещение в кристаллизаторе одного или нескольких симметричных излучателей ультразвука с общей поверхностью излучени  5-20% площади зеркала лунки и -погружение и в расплав на 1/3-2/3 глубины лунки 2. Однако известные способы непрерывного лить  в поле ультразвука не позвол ют получить слиток, имеющий однородный химический состав и микроструктуру по его длине и сечению. Это обусловлено тем, что в расплавах с большой плотностью и в зкостью происходит сильное затухание энергии кавитационных полостей из-за их низких микроударных действий. При погру жении излучателей в расплав происходит снижение акустической мощности и изменение резонансной частоты, что приводит к неустойчивости ультразвуковой обработки расплава в процессе криста.плизации. Така  неустойчива , работа колебательной системы влечёт за собой неоднородное распределение компонентов как по длине, так и по сечению слитка. Цель изобретени  - повышение качества припо  за счет уменьшени  ликвации олова. . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе лить , включающем охлаждение расплава при одновременном воздействии на него Ультразвуковых колебаний на границе раздела твердой и жидкой фаз , ют давление, равное - ЗЮ н/м, причем интенсивность ультразвуковых колебаний составл ет 8-10 Вт/см , скорость охлаждени  - град/с. Пример. Процесс получени  олов нно-свинцовых припоев в виде слитков диаметром 70-80 мм, осуществл етс  на горизонтальной установке непрерывного лить . Установка состоит из плавильной печи, металлопровода , расплавосборника,, волцоводно-излучающей системы со специальной камерой дл  создани  давлени , охлаждаемого кристаллизатора и выт гивающего устройства. В качестве магпито-стрикционного преобразовател  используют серийно-выпускаe ый преобразователь марки ПМС-15 А 18 с частотой колебаний 18 кГц, питание которого осуществл ют от ультразвукового генератора марки УЗГ-2- 10. Волновод изготавливаетс  и нержавеющей ста,ли и титана. В качестве исходного материала дл  получени  припо  используют марочные металлы - олово Q1 и 02 и свинец С-2.

Расплав из плавильной печи по металлопроводу подаетс  в расплавосборник , где уровень металла подд рживаетс  автоматически. Расплавосборнин соедин етс  с кристаллизатором при помощи специальной камеры , где создаетс  давление на фронте кристаллизации (на разделу жидкой и твердой фаз ) и размещаетс  торец волноводно-излучающей системы. Давление на Лронте кристаллизации . созда етс  ; столбом расплава{ возможно и газом) наход щимис  в расплавосборнике .

Усредненные значени  результатов химического анализа, полученных слитков по содержанию олова представлены в табл. 1 и 2.

Оптимальное избыточное давление, при котором наблюдаетс  максимальное микроударное действие кавитационных полостей, определ етс  на основании зависимости величины кавитационной эрозии алюминиевой фольги, помещенной в расплав припо , от статическог давлени  при различных значени х интенсивности колебаний. Максимальное микроударное действие кавитационных полостей оценивали по эрозии убыли массы алюминиевой фольги, как с наложением избыточного давлени , так и без него при одинаковом времени озвучивани  (30 с).

Результаты .представлена в табл.3 Как видно из табл. 3, максимальный эффект эрозии алюминиевой Лольг наблюдаетс  при избыточном давлении и интенсивности ультразвука 8-10 Вт/см, следовательно микроударное действие кавитационных пузырьков максимально при данных значени х статического давлени  и интенсивности ультразвука.

Увеличение избыточного давлени ; более 3-10 н/м при тех. же режимах обработки расплава ультразвуком (см. табл. 1 и 2) приводит к задавливанию амплитуды колебаний и, следовательно , к снижению микроударного действи  кавитационных полостей, необходимых дл  создани  интенсивных микро- и макро- потоков на Фронте кристаллизации. Это вызывает увеличение неоднородности распределени  олова по сечению заготовки. Уменьшение избыточного давлени  менее н/м приводит к ослаблению микроударного действи  кавитационных полостей за счет уменьшени  энергии , отдаваемой кавитационными полост ми в Фазе захлопывани , что также вызывает увеличение неоднородности распределени  олова по сечению заготовки.

При увеличении интенсивности колебаний более 10 Вт/см при посто нстве других параметров режима, однородность распределени  олова не повышаетс  (т.е. ликваци  не уменьшаетс ), уменьшение интенс вности колебаний менее 8 -Вт/см приводит к затуханию энергии кавитационных полостей, привод щий к повышению неоднородности распределени  олова в заготовках.

Было установлено,также, что повышение СКОРОСТИ охлаждени  сверх 40 град/с приводит к смещению фронта кристаллизации к торцу излучател  и к ухудшению его работы, вследствие захвата волновода. Снижение скорости охлаждени  менее 25 град/с приводит к удалению фронта кристаллизации от торца излучател , и к уменьшению интенсивности воздействи  ультразвука и производительности процесса.

Металлографический анализ микроструктуры озвученных припоев показал однородную и более мелкозернистую, структуру по длине и сечению слитка .

Из анализа табл. 1 и 2 видно, что предлагае влй способ йозвол ет уменьшить ликвацию олова в среднем на 0,5-1,0% по сравнению с известным способом.

Уменьшение ликвации при кристаллизации позвол ет закладывать олово в рафинировочный котел с содержаниег близким к нижнему пределу. За счет этого достигаетс  экономи  олова.

1 58,65 62,30 -1,35

2 57,80 62,25 -2,20

3 58,35 61,85 -1,65

и 

1 58,82 61,21

2

3 58,7561,35 -1,25

1 58,1 62,25 -1,9 2 61,15 -1,15 3 58,45 60,25 -1,55

- 1 59,65 -0,35 2 59,75 -0,25 3 60,15 59,80 ,15

Т а б л и ц а 1

+ 2,30 + 2,25 + 1,85

+ 1,21 + 2,0 + 1,35

+ 2,25 + 1,15 + 0,25

+ 2,0 + 1,25 -0,65

+ 0,15 + 0,35 + 0,2

Кристаллизаци  при непрерывном литье без воздействи  ультразвука (контрольные )

Кристёшлиэаци  при непрерывном литье с воздействием ультразвука без статичекого давлени  при ИУЗК 9 Вт/см и скорости охлаждени  30 град/с

Кристаллизаци  при непрерывном литье с воздействием ультразвука при избыточном Павлеции более 410 10 Вт/см и скорости охлаждени  40 град/с

Кристаллизаци  при непрерывном литье с воздействием ультразвука при изйлточном давлении 1,5-10 н/м , ИУЗК - 8 Вт/см 2 и скорости охлаждени  25 град/ :

Кристаллизаци  при непрерывном литье с воздействием ультразвука при избыточВоздействие ультразвука на процесс разруие- . j

ни  алюминиевой5-10

фольги в распла-4-10

не при избыточ-3-10

ном статистичес-2- 10

1,5-10

ком давлении

Таблица 2

+3,20

2,75 + 2,45 -1,85 -3,70 + 3,15

-1,75

+ 2,30 -1,25 + 2,15 -2,55

+ 1,75

+ 1,2

-0,9 + 1,35

-1,25 -0,85

-2,15

+ 1,45

-0,55 + 1,10 -1,85 + 0,9 -1,35

14

15 35 75 60

12

2, 510

10

8 25

6

Claims (2)

1. i::i: Формула изобретени  Способ непрерывного лить  олов нно-свинцовых припоев, включакхгшй с охлаждение расплава при одновременном воздействии на него ультразвуковых колебаний, отличающийс   тем, что, с целью повышени  качества припо  за счет уменьшени  ликвидации олова, на границе раздела твердой и жидкой фаз создают давлени

   Продолжение табл. 3

   :E:i:::3i:: ::::: r:::2:::::::

   1--4гравное 2 «10 - З-Ю н/м, причем интенсивность ультразвуковых колебаний составл ет 8-10 Вт/см, а скорость охлаждени  - 25-40 град/с. Источники информации, прин тые во. внимание при экспертизе 1.Автсчэское свидетельство СССР 121912, кл. В 22 D 11/00, 1959.
2. 2.Авторское свидетельство СССР ,214753, кл. В 22 Ц 11/00, 1968.