感应式电磁泵波峰焊技术的发展及对环境保护樊融融信息产业部电子第十研究所。陕西西安710068石。摘甘要传统的波4焊接设备技礼在使用锡铝纤料时将对环境造成明显的污染感应式电磁乘波峰焊接设备技术，在抑制高温，状态下得结汗料氧化能力效果明显重点分析单相交流感应式液态金属电磁泵波峰焊接设备技木的工作原理技禾特枉；论述了其抑制纤料氧化技札机理1环保要求对新型波峰焊接机的呼唤1.1波峰焊接中环保问的提出1987年国际标准化组织150颁布1世界上第和设备。清洁产品在使用过程中以及使用后不会危害人体健康和生态环境，即产品的整个4命期都不应存在对环境和人类健康有危害的因素。
套质量管理与质量保证标准180并在国际取得成功。1993年仪，起草了令面环境管理系统标准18014000，虽然前者着于产品质量管我国在19年标准草案化阶段就开始进。并在全国范围内试点实施，目前国内己有数百家企业通过认证，在世界范围内全面贯彻执行15014000己理。而后者着重于环境管理。何它们都是养眼于在企业建立科学的规范和程序化的管理系统，通过加强管理达到质量保1正和良好的环境形象。从而促使企业在质量管理达到609000，同时在环境荇理上达到，14000.强调清洁生产就是要在追求经济效益的前提下解决对环境的沁染问。它耍求在生产全过程中节能。降耗。减7.从而在源头领防和削减污染。清洁生产过程要求尽量少用或不用有毒有害的原料；无毒无害的中间品；少废无废的工乙经是势在必行。
传统的波峰焊接系统设计，都是只考虑运行的功能性要求为前提的，而没仃考虑如何从系统设计阶段，就把环保问作为1秣要的设计因真来6虑。因而在环保面潜伏厂不少隐出，随着18014300的贯彻执行，波峰焊接设备上潜在的有背于清洁生产的隐患也就日益显露出来，从而构成了电子产品装联工艺中对环境保护的*大污染源。
1.2波峰焊接中铅污染的形成截止目前为止，在波峰焊接工艺中普遍采锡铅合金作钎料。由于铅及其化合物属有毒物质，处理不当不仅会严重影响操作人员的身体健康，而还将给人类的牛态环境带来严屯的危害。在波峰焊接铅污染的形成，现为下述儿个形式⑴铅蒸汽的逸出所形成的污染通常情况下，铅几乎不蒸发，但有些文献介绍，当奸料槽的温度超过300以后，将有大量铅蒸汽逸出，加上铅蒸汽无色无臭难以被人发觉，因而其危害性就更大；⑵钎料氧化渣所形成的污染在波峰焊接中，特别是采用机械泵的设备工作中要产生大量的氧化渣。这些氧化渣中含有大量的剧毒的金属铅盐，这些有害物质的排放，将对地球水资源造成严重的污染，从而危害人类健康。波峰焊接中这些有害物质面氧化渣；奸料槽中的钎料在工作的高温通过其在空气中的暴露面和空气中的氧相接触，在氧的侵蚀下形成浮渣。这种覆盖在液面上的呈银灰色的氧化浮渣，虽然其主要成分是5，但由于其中也混杂着剧毒的金属铅盐。这种氧化渣的形成过，是发卞。在液而的，通常，皮膜状，只要液面状态不被破坏，它就能起到隔绝空气的作用而保护内层奸料不被继续氧化。这种氧化浮渣通常只占氧化渣总量的10以下；⑶黑色粉末产物在液面上的涡流点与机械泵轴的周围所形成的黑色粉末状产物，这是另种含有氧化铅的残留物。铅虽然在波峰焊接温度下通常不氧化但摩擦会使奸料颗粒的面能，高，导致铅氧化而形成黑色粉末状的铅盐浮在泵轴的周围，半氧化渣由于传统机型所采用的机械泵波之生器中。存在着刷烈的机械揽拌作用，在钎料槽内形成强烈的漩涡运动，再加上设计的不合理而形成的液面剧烈翻滚。正是这些漩涡和翻滚运动所形成的吸氧现像，空气中的氧被不断地吸入钎料内部。
由于吸入的氧数量有限，不能使内部钎料的氧化过程进行得像液面上那样充分，因而在钎料内部产生大量的银白色砂粒状或称豆腐渣状的半氧化态淹。这种渣的形成是发生在钎料的内音然后再浮向液面，在液面附近大量堆集，甚至发展到占住钎料，的大部分空间阻塞贷腔和流道后导致波峰高度不断下降，甚至损坏栗叶和粟轴。这种渣甚至可害也是*严重的。
1.3在波峰焊接机消除铅污染的技术途径1.3.1加速对无铅钎料的科研汗发在波峰焊接中沏底解决铅，染的技术途杼就是采目对环境尤污染的新型无铅钎料，对这类无，染投入了不少人力物力进行开发。对这类新型钎料不管其组成成分如何，但都必须符合下列基本要求无毒性对环境无污染；2洛项理化特1.应与816337接近波峰焊后形成焊点的机电热等特性应不低于3必3斤137钎料所形成的焊点；1.3.2设备防铅污染设计在新甩尤铅钎料尚未大量投入工业应用之前，应先着力推行设备的绿色化设计方法，以减少设备工作时污染物的生成。从目前来看，比较有效的技术措施是采用感应式液态金属电磁泵技术。用感应电磁泵奸料波峰发生器替代机械泵式钎料波峰发生器，就可以消除钎料槽内所有的漩涡运动及液面明显翻滚现像。不仅彻底消除了，勰┳囱趸，纳，桑，褂行У匾种屏思榱喜畚，跸窒蟮姆⑸，从而极大地缓解了氧化态淹的形成采用氮气保护技术。在氮气氛保护下进行波峰焊接，己经成为当今世界上流行的技术之。它低固或超低固助焊剂胯涂莅等技术的结合。
就能较理想地夫掉波峰焊接后的清洗工序。它所带来的好处是节省了清洗设备和占地的投资；⑴节省了清洗设备所需要的材料和操作费；0省工省，在低氧环境下焊接，可以获得更好的润湿角润湿力润湿率润湿时间。焊接润湿力的提高，有助子减少焊接缺陷。气下焊接可以从根本上诮除焊接氧化渣的形成3合理地设计钎料槽流体稳流系统喷嘴等结构及钎料波形，2种全新概念的波峰焊接系统的诞生60年代中期1956年英国8，31公司发明了印制电路板波峰焊接法，使得汉的软钎接工艺才真正进了自动化的新阶段它在减少炸接疵病提高电子产品的可靠性。降低生产成本改善工人的劳动强度提高生产效率等方面所作出的贡献是大的。波峰焊接技术的发明及其普及推广应用，是20世纪电子产品装联技术中*辉煌的成就，它对电子工业发展的促进作用和所创造的经济效益足无法估沾妁。
以8细1的发叫为站础的机械栗式波峰焊接设备。虽然乃山悠久。似结构复杂旋转零件名机件极易磨损可靠性低维修困难。由于机械泵的强烈搅拌作用，处于高温融溶状态下的钎料氧化厉害。
钎料梢容积大。浸没钎料1内的旋转零件多，1料受其它金属杂质污染的可能性大，钎料槽中的钎料需定期更新，资源浪费大，使用成本高，这切都是长期困扰着其技术完善的障碍。60年代末国外有人开始寻求解决机械泵式问的新途径，1969年瑞士人1.1；先捉出了用于泵送液态金屈软奸料的传导式液态金属电磁泵的新方案，同时在12个国家申请了发明专利。70年代中期，瑞士，顶公司利用此技术在世界上首先推出了单相交流传导式电磁泵波峰焊接机系列产品剪系列。1982年法国也有类似的技术获得专利权。
展到去掉电刷和换器的感应式电动机1样，在技术是人进步感应式液态金属电磁泵波峰焊接设备与机械栗和传导式液态金属电磁泵波峰焊接设备相比不仅结构简单制造容易永不磨损寿命几乎是无限的维修极便比推力大热工特性好热效率高功耗小节省资源。更重要的是它的优异的环保性能，将是它替代现有技术的大闪素2.2感应式液态金属电磁泵的物可梭喂及其数学描述2.2.1液态金屈屯磁泵的分类液态金属电磁栗是种输送导电流体的装置，它利用液态金属中的电流外加的或感应的和磁场根据供屯屯源类型和结构形式的不同。大致可以将其进行如下的分类，1.
r相夂流单面铁芯单面绕组双面铁芯单面绕组双面铁芯双面绕组圆柱感应泵面传导泵面感应菜环形感应泵平面式传导式浪态金，屯磁针料波峰动力技术的应甩虽然为托自动化软钎接设备技术开创了新的领域。它在简化结构减少磨损，加寿命减小奸料槽容积等方面，无疑是创新的。然而其在应用中所暴露出的问明它也并不是很**的。由于在这种泵结构中，用于产生传导电流的升流变压器系统是必+可少的，特别是电极村料要求特殊，+仅电阻率要小，化学稳定性要好，无磁性，而且要求能长期耐受大电流，10和高温钎料流体的长期冲刷而不溶蚀。对高；钎料亲和性要好。接触电肌要小8，年代末由我国发明的单相感应式液态金属电磁泵，为波峰焊接设备中产生钎料波峰动力技术有旋转零音件含电机，与瑞士人发明的传导式电磁栗的不同，就在于它完全去掉了传导电流及其产生系统。山传导式液态金屈屯磁泵发展到感应式液困1液态金属电砝泵分奘由于在波峰焊接设济中工作条件比较苛刻。位于设备中的环境也比较总故要求电磁泵的结构应尽可能简单，工作可靠，因而在波峰焊接设备中，通常都采用交流平面感应泵，液态金属电磁泵发展的理论基础是电磁流体力学，它是将流体力学和电动力学结合起来的门边缘学科。窄看起来，电磁泵和电动机很相慨但由于电磁泵所输送的介质是液态的连续的，故必须以电磁流体力学的方法去分析，才能正确掌握它的系列工作特点，并由此建立套电磁泵的工作原理和设计理论。因此，在设计思想方法和参数的选择等方面，几乎与电动机完全不同。
2.2.2单相交流平面感应电磁泵的物理模型及数学描述2.2.2.1物理模型单相交流平面感应电磁泵的简化物理模型态翩字舰就，1油。扁，靡1.
为了建立栗沟作用区内电磁推力的状态方程，我们按3的坐标系来探讨泵沟作用区内磁场和电流的分布规律。
上理想的情况下忽略边缘效应端部没流效应假定泵沟作用区内液态金属的流速是均的，根掘这假定可，5和的相互作用，产生的电磁推九使液态金属的压强在经过磁场作用区后升高了，其值可山下列方程确定，泵沟壁的电导率；cV泵沟壁的厚度。
方程4的通解为设在泵的进口义=0处5，=5，由此可求得泵沟沿方向的磁场分布规律为同理，可导出忍和的相互作用产生电磁推九使液态金属下列方程确定在上述理想模型的条件下求解电磁流体相互作用的基本方程是导电流体的导磁率；泵沟作用区内电场强度；5栗沟作用区内磁感应强度；栗沟作用1内电流密度化简后若忽略液态金属流过磁场作用区时由粘性而引起的水力阻力，也就是实际能给出的压头。2.2.3感应式液态金属电磁泵波峰焊接机特性综合上述分拆感应式电磁泵波峰焊接机所具备的技术特征可归纳如下。
1永不磨损寿命很长维修方便。由于取消了机械泵的旋转部件和传导式液态金属电磁泵的传导电流系统，因而克服了机械栗的磨损问和传导性的影响。由于运用了导电流体磁稳流技末简化了流体的稳流结构，而且能自动对消电网电压波动造成对奸料波峰稳定性的影响；3波峰稳。针料氧化轻微而且能动对消电网电压。由于感应式液态金属电磁栗在其磁场作用区内，流体是工作在层流状态，不存在紊流，因此，在奸料槽内部及面均不存在漩涡运动和吸氧现象。
008和奶，节约资源和使用成本，并有利于保护地球生态环垃钎料波峰流体动力学特性好。由于推力磁场的交变变化，在钎料波峰流体中形成了出的微幅机械振动，因而对焊缝和焊接死角的填充性好；能量综合利用，效率高。由于产生推力的磁场和用于栗沟及其周围奸料感应加热的磁场兼容，能量综合利用，热源取自于钎料内部，故加热效率极高，节省电能在运行条件和参数相同的情况下，电磁贷比机械便衫约打屯刃说卞；7良好的奸料波峰动力学特性。良好的钎料波峰动力特性，主要体现在下述两方面；1较佳的钎料槽容积钎料槽容积的设计既不是愈大愈好，也不是愈小愈好。对某特定泵的具体结构和针料波形都存在着个*佳的容积。奸料槽在*佳容积下工作，不仅节电省料，而且不易形成杂质金属在钎料槽中的积累，避免出现因杂质金属含景超标而更新整槽钎料之苦，良好的流体特性液态金属电磁泵在工作中，流体很少出现紊流，液面不存在任何旋涡和滚现象，因此，流体的流态虚保持在稳定的状态下运行；以中波峰钎料温度跌落小⑴于袋在工作中，泵沟交变磁场在泵沟钎料中所形成的涡流电流，是直接作用在泵沟奸料内部，成为奸料槽在保温状态下的主要热源。被直接加热了的钎料从栗沟中流出便被马上送到波峰上，从而确保了波峰奸料中有足够的热量避免了钎料在喷流过程中温度的明显下降。
收稿日期2001欢迎订阅欢迎投稿，全国中文核心期刊全国优秀科技期刊，信息产业部精品期刊省十佳科技期刊电子科技大学学报电子科技大学学，是集学术性创造性。科学性为体重要期刊之本刊主要刊登电子通信。电子测量。电视技术生物电子学雷达电子对抗遥控遥测信息论。电磁场工程天线微波理论与器件激光与光纤技术计算机科学与技术。管理科学系统工程数理化等基础科学理论和应用科学方面的学术论文科吁成果的学术性总结新技术。新工艺的论迷；国内外科技动态的综合评述；不同学术观点的争鸣等。阅读对象主要是从事上迷学科专业类的教学科研人员研究生大学本科生及工程技术人员本刊为，义月刊双月2出版。大16开本。每期7制1张约21万字左右。国内外公开，行。囚内单价每册5.，元需叮，电子科技大学学报的单位和十九请向当地邮局办理订阅手续国内发行代号6234国外发行中国出版对外贸易总公司本刊通信地址成都市东郊建设北路段4号电子科技大学学报〉编辑部邮政编码610054电镀与精饰是电锻与精饰工作者必读刊物欢迎订阅电挝与，饰是天津市电转工学会主办的电转专业技禾刊物刨刊于1973年；本刊主要介绍电转及其它面处理技术领域的动态水平。发展趋势科研成果及专资株贯彻科学技术为国民经济服务理论与实残结普及与提高并重工和。初，技术人员进行辅导，适于从事电镀与精饰工作的工程技私人员科学工作者高等院校师生及广大技术工人生产管理者阅读参考。
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