Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 118
Текст из файла (страница 118)
Затвердевшая ранее шлаковая корка не допускает приварки термитного металла к основному металлу, однако через нее перегретый термитный металл за 3 — 4 мин нагревает стык до !400 †14' С. После нагрева производят осадку стыка сжимным прессом, затем сбивают формы и удаляют металлический облив. При этом способе сварки наблюдается значительный рост зерна, что требует применения последующей термической обработки. Механические свойства сварного соединения получаются низкими. Способ термитной сварки давлением для рельсов в настоящее время почти не применяют. Наиболее распространена сварка способом промежуточного литья (рис.
120, о). При этом способе торцы рельсов сближают и устанавливают с зазором 12 — 14 мм, стыку придают конструктивный изгиб на 1,5 — 2 мм и устанавливают две половинки сварочной формы. На головку рельса устанавливают вкладыш. Закрепленные формы и вкладыши промазывают огнеупорной глиной. В отверстие наружной половинки формы вставляют горелку для предварительного нагрева концов рельсов до 850 — 900' С. Время нагрева составляет !5 — 30 мин в зависимости от мощности горелки и типа рельсов.
Термитный металл, расплавленный в тигле за 18 — 20 с, после выдержки 4 — 6 с выпускают в форму. Расплавленный перегретый металл оплавляет основной металл у стыка и образует с ним сварное соединение. Через !Π— 15 мин после выпуска металла формы можно снять. Этот способ также не лишен недостатков: повышенный расход термита, образование литой структуры с дефектами и значительный облив сечения стыка термитным металлом. При комбинированном способе (рис. 120, в) головки рельсов со вставленной между ними пластиной из малоуглеродистой стали сваривают способом давления, а шейку и подошву рельсов, между которыми имеется зазор, сваривают способом промежуточного литья. При качественном выполнении технологических операций этим способом сварки прочность стыка может достигать 80 кгс1мм'.
Этот способ сварки можно применять при строительстве новых линий и капитальном ремонте, но вследствие громоздкости оснастки и сложности технологии он требует тщательного подхода, В электромонтажном производстве применяют термитно-тигельную и термитно-муфельную сварку (рис.
121). Термитно-тигельная сварка (рис. 121, а) может быть использована для соединения стальных стержней и полос при выполнении заземляющих устройств в местах, где отсутствует электроэнергия, например прн строительстве высоковольтных линий. Разработаны оборудование и технология для сварки стержней диаметром 12 — 16 мм и полос сечением 40 ус 4 мм. Термитно-муфельную сварку применяют для соединения проводов линий связи и электропередачи. При этом используют магниевый термит (25о4 магния и 75% окиси-закиси железа), который прессуют со связующим веществом в цнлинд ические муфели (рис.
121, б, в, г). варку проводов линий связи диаметром до 6 мм производят с использованием полых цилиндрических муфелей. Концы стальных проводов, введенные в муфель, при горении термита разогреваются, частично оплавляются и свариваются при сдавливанин специальными клещами (см. рис. 121, б). Для соединения неизолированных сталеалюминиевых и медных проводов воздушных электролиний используют способ термитно-муфельной сварки, когда концы проводов расплавляют в формочке, заключенной в муфель, и затем сдавливают при помощи специального приспособления (см.
рис. 121, в). Термитно-муфельную сварку ка- белен н изолированных проводов с алюминиевыми жилами производят без давления с введением присадочного металла в формочку через специальное отверстие (см. рис. 121, г),Разновидностью последнего способа является сварка по торцам двух или нескольких алюминиевых изоли; ованных проводов (см. рис. 121, д). Ю 9 1г ь! 74 1Х а) г) Рис.
121. Принципиальные схемы термитной сварки проводников и стержней: а — термитно-тигельная сварка;  — термитно-муфельная сварка; в — термитно-муфельная сварка с осадкой проводов; г — термитно-муфельная сварка с присадкой; д — термитно-муфельная сварка по торцам; 1 — тигель; а — термит; Э вЂ” литниковое отверстие; 4 — форма;  — стальные стержни;  — термитный металл; 7 — шлак; г — сварочное соединение; У вЂ” термитный муфель (шашка); 10 — провода; 11 — клещи; 11 — термитный муфель; 1Э вЂ” алюминиевый вкладыш; 14 — кокиль; 1Э вЂ” сталеалшминиевйе провода; 1б — алюминиевый колпачок; 17 — асбестовое уплотнение; 1г — провода алюминиевыми жилами; 1У вЂ” литниковое отверстие; 20 — прнсадочный пруток Наибольшее применение термитная сварка нашла в городском хозяйстве при строительстве и ремонте рельсовых трамвайных путей, меньше — железнодорожных путей н железобетонной арматуры в строительстве.
Термитную сварку можно применять при ремонте литых стальных и чугунных деталей. Для сварки чугуна используют термит с высоким содержанием кремния (2,5 — 3,5%), который необходим для предотвращения отбеливания чугуна. Ведутся работы по термитной наплавке изношенных поверхностей. СВАРКА В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ Основные способы сварки электронных схем. Метод соединения микросхем должен удовлетворять следующим требованиям: прочность соединения должна быть близка к прочности соединяемых элементов микросхем; соединение должно иметь минимальное омическое сопротивление; основные параметры процесса соединения (температура нагрева, удельное давление и длительность выдержки) должны быть минимально возможными, с тем чтобы не повреждались элементы 481 Сварка в микроэлектронике Специальные виды сварки схемы; выполнять соединение материалов разнообразных сочетаний и типоразмеров; после соединения не должно оставаться материалов, вызывающих коррозию; качество соединений должно контролироваться простыми и надежными методами.
Из общеизвестных способов сварки при производстве микроэлектронных схем применяют контактную точечную, ультразвуковую, холодную, диффузионную, электронно-лучевую, лазерную, аргонодуговую и микроплазменную. Специально для целей монтажа микросхем разработано несколько оригинальных способов микросварки давлением: термокомпрессия, сварка давлением с косвенным импульсным нагревом (СКИН), ультразвуковая сварка с косвенным импульсным нагревом (УЗСКН), односторонняя контактная сварка (точечная и шовная). е Термокомпрессия — способ соеди- нения металлов с металлами и немев таллами давлением с подогревом при относительно невысоких удельных дав/ ален иях.
По терминологии, принятой в сварке, более правильно термокомпрессию называть микросваркой давлением с подогревом соединяемых деталей. Один из соединяемых материалов (обычно вывод) при термокомпрессии должен обладать достаточно высо! кой пластичностью. Температура при Рис. 122. Основные типы термокомпрессионных соединений: и — соединение в виде плоской сварной точки (термокомпрессия клином): ) — инструмента 2 — проволока; Э вЂ” подложка; б — соединение встык с образованием шарика; г — соединение с ребром жесткости (термокомпрессия инструментом с канавкой); г — соединение типа грыбий глаз» (термокомпрессия инструментом с выступом) г) термокомпрессии не превышает температуры образования эвтектики соединяемых материалов и обычно равна температуре отпуска или отжита более пластичного металла.
Термокомпрессией можно соединять мягкие высокоэлектропроводные материалы в виде круглых и плоских проводников с полупроводниковыми материалами и электропроводными тонкими пленками, напыленными на хрупкие диэлектрические подложки. Основные типы термокомпрессионных соединений показаны на рис. 122. Термокомпрессия является наиболее распространенным способом монтажа полупроводниковых микроприборов и интегральных схем в разнообразных корпусах гибкими проволочными проводниками.
Основными параметрами режима термокомпрессии с использованием статического нагрева являются усилие сжатия (давление р), температура нагрева соединения или инструмента Т, длительность выдержки под давлением г. Выбор давления определяется допустимой деформацией присоединяемого проводника и допустимым механическим воздействием на полупроводниковый прибор. Усилие сжатия выбирают в зависимости от пластичности проводника, соче- тания свариваемых материалов, диаметра проволоки и торца инструмента.
Давления при сварке алюминиевого проводника составляют 4 — 8 кгсlммз и при сварке золотого проводника 10 — 14 кгс/ммв. Длительность выдержки устанавливается в зависимости от сочетания свариваемых материалов и определяется экспериментально путем оценки прочности соединений и может колебаться от О,! с до нескольких секунд. Сварка давлением с косвенным импульсным нагревом (СКИН), Схема СКИН Ч-образным инструментом (пуансоном), нагреваемым импульсно проходящим по нему током, показана на рис. 123. Способ можно с успехом применять при монтаже гибридных интегральных схем. Он находит широкое применение в интегральных микросхемах, которые не допускают общего разогрева. Этим способом можно сваривать золотые, алюминиевые и медные проводники диаметром 20 — 100 мкм с разнообразными пленками, напыленными на диэлектрические или полупроводниковые подложки.
При правильно подобранном режиме можно обеспечить высокое качество соединений и достаточно хорошую стабильность. Односторонняя контактная сварка (рис. 124) — распространенный способ соединения различных электронных компонентов. Рис. 123. Схема сварки давлением с косвенным импульсным нагревом Ч-образным инструментом: ! — рабочий столик; 2 — подложка или полупроводниковый кристалл;  — проводник; 4— р-образнйй инструмент (пуансон); Э вЂ” сварочная головка для создания давления; 6 — источник питания; 7 — реле времени Юпг ЯЯВВ При односторонней точечной контактной сварке (рнс. 124, а) один электрод прижимает проволоку или ленту к контактной площадке, а второй электрод служит для подвода сварочного тока к контактной площадке. Этот способ применяют для сварки весьма тонких проводников (круглых и плоских) с относительно толстым материалом и для сварки проводников с электроосажденными пленками толщиной около 20 мкм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
