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烙鐵的選擇與參數設定驗證

文章出處:深圳市龍合自動化設備有限公司發表時間:2018/9/17 15:27:11【

 背景:
焊接的工藝中,手工焊接/維修是一個必不可少的重要作業內容,而手工焊接又是相對更容易發生不良的重要控制點。
手工焊接需要控制的內容比較多,歸納下來有以下必要的項目:
作業人員的資質;
烙鐵的選擇;
烙鐵頭的選型;
烙鐵的接地(靜電及感應電的控制);
烙鐵溫度的控制;
焊接時間的控制;
焊接壓力的控制;
焊料/助焊劑的控制;
焊接手法。

我們在這里討論的是烙鐵的選型驗證及參數設定。


問題:
    舉一個例子說明問題,測試烙鐵溫度使用的儀器一般選擇是HAKKO 191及兼容儀表,配合Sensor 191-211進行測試。
    在一般的資料中,有鉛錫焊接的推薦溫度為260℃;而元件的Datasheet也同樣明文要求自動焊接不得超過260-10s,手工焊接260-3s
    在實際生產過程中,使用63Sn37Pb的錫絲進行焊接時,烙鐵溫度實測為260℃,焊稍大一點的焊盤時,會發現熔錫很困難,焊接時間會很長,反而可能造成更多的不良。在不得已的情況下,只能提高烙鐵的溫度——350℃,甚至更高。


問題點:用符合規定的溫度焊接,會影響生產效率,也可能會影響質量;提高溫度——提到多少?這個行為經不得推敲,同時更可能影響質量,還會讓作業人員養成不守規則的不良習慣,我們將何去何從?


 
分析:
我們回顧一下焊接的全過程:

  •     烙鐵接觸焊盤(預熱)→⑵焊料接觸烙鐵頭→⑶焊料熔化→⑷烙鐵頭游動(讓焊料填充焊盤)→⑸焊料脫離焊盤→⑹烙鐵頭脫離焊盤→⑺焊點冷卻。

    在這個過程中,步驟⑴⑵⑶,烙鐵頭的熱量迅速轉移到焊盤及焊料上,烙鐵頭的溫度快速下降;步驟⑷⑸烙鐵頭的熱量對焊盤焊料進行補充,補償其自然散熱,這個過程烙鐵頭的溫度視其熱補償能力,可能下降也可能上升;步驟⑹,烙鐵發熱只需要補償其散熱,烙鐵頭溫度快速上升;⑺此過程與烙鐵頭無關,烙鐵頭溫度繼續上升至穩定。

 

    在連續焊接的過程中,烙鐵的溫度呈周期性地起伏變化,在停止焊接達到一定時間后,烙鐵溫度達到穩定(1),而在焊接的過程中,溫度處在低位波動中,這里的低位波動(2),就是焊接時烙鐵及焊點的實際溫度,換言之就是“有效溫度”。
    此曲線溫度變化的幅度,取決于烙鐵的功率、加熱方式、烙鐵頭的形狀、烙鐵頭材質及使用的時間、焊料成份、焊盤設計及元件管腳。而烙鐵的熱補償性高時,可以減小這個曲線的振幅。


結論:
    在手工焊接的過程中,烙鐵的溫度會在作業時下降,對不同的烙鐵狀況和不同的焊接對象,焊接時的實際溫度可能會下降60~140℃(若元件管腳很大時會下降更多),我們用HAKKO 191(兼容)的測溫儀測試的結果,與實際作業的溫度有較大差別,在用這樣的方法測量,而按“正確的”參數(如260℃)設定時,實際焊接溫度甚至可能低于錫絲的熔點,作業人員的第一感覺就是“難焊”,而工藝人員在不仔細分析時,也會簡單地把問題歸結到“參數不合適”上,只好憑著作業的感覺來調整。
    久而久之,大家就不把規定的參數放在心里,而是根據感覺來做。而工藝人員做的,往往也只是將工藝文件的規定參數進行修改。
    其實,這樣的工藝人員是負責任的,但是,他應該怎樣確定“合適的參數”呢?要知道,對不同焊點,在相同設置的情況下,焊點的實際溫度也是不一樣的,不管你用HAKKO 191(兼容)測試的情況怎樣。


問題處理:
    解決這個問題的關鍵,是對焊接對象分類,并且對每一個烙鐵進行測試,確定其焊接時有效溫度的降幅。
在不同對象的焊接中,可選用不同的烙鐵,要求(1)- (2)的差值應<80℃,對大焊點焊接不合格的烙鐵,可以嘗試用來焊小焊點(同樣需要驗證),實在不合格,為保證產品后續的可靠性只能淘汰。


    用這樣的方法,應對每一個烙鐵編號管理,驗證并確定其可以焊接的元件及相應的穩定溫度(1),在確定后,可以管理這個參數,并用HAKKO 191(兼容)測試穩定溫度(1)進行控制。


    這些測試記錄應予保存,并定期重新測試,作為溫度設定的依據。
    按這個參數嚴格執行,現在我們不必再擔心這個參數會損壞(或潛在損傷)元件,也不必害怕這樣會降低生產效率了,只要堅持執行,我們產品的質量及可靠性會更上一個臺階!

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