Tổng quan về máy hàn sóng
Sự thiết kế bao gồm các lựa chọn nhiệt độ cho khu vực thích hợp với tốc độ di
chuyển của băng tải. Cần xét các vấn đề sau như vật liệu, độ dày, kích thước
hình dạng của tấm hàn và khu vực hàn để hiệu chỉnh nhiệt độ của các khu vực
và tốc độ băng tải. Bo mạch đi qua khu gia nhiệt trước sau đó là khu sấy duy trì
nhiệt độ tùy theo điều kiện của vật liệu mà nhiệt độ có thể tăng hay giảm, di
chuyển nhanhhay chậm
Các khu sưởi ấm:
+ Khu làm nóng: khu tăng nhiệt nhanh chóng chuẩn bị cho quá trình hàn nó
làm khô khu vực , có cần thiết để sưởi ấm với tỷ lệ dưới 3
*
C/s . Chú ý các thành
phần nhạy cảm có thể bị hư hỏng.
+ Khu sấy khô: các mối hàn nhiệt được tăng lên từ từ trong khu vực này mối
hàn sẽ triệt để về vật lý và hóa học theo nhiệt độ và chuẩn bị cho khu vực hàn.
Ở đây không khí ẩm sẽ được bốc hơi.
14 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 3547 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tổng quan về máy hàn sóng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ MÁY HÀN SÓNG
Máy hàn sóng là một máy hàn quy mô lớn mà các linh kiện điện tử được hàn vào
một bảng mạch in (PCB) để tạo thành một bo mạch điện tử. Tên máy hàn sóng bắt nguồn
từ việc sử dụng sóng của dung dịch hàn nóng chảy để đính các thành phần kim loại vào
PCB. Quá trình này sử dụng một bể để chứa một lượng dung dịch hàn nóng chảy, sau đó
máy bơm sẽ bơm dung dịch thành sóng vào phía đáy của bo mạch.Những khu vực tiếp
xúc được dính ướt các dung dịch hàn rồi nguội lại tạo thành một kết nối cơ khí và điện tử
bền. Quá trình này nhanh hơn nhiều hơn so với hàn các thành phần điện tử bằng tay.
Máy hàn sóng được sử dụng cho cả mạch linh kiện lỗ và linh kiện dán. Với mạch linh
kiện dán, các linh kiện được cố định bởi các thiết bị xếp lớp lên bề mặt bảng mạch in
trước khi chạy qua sóng hàn nóng chảy.
I. CẤU TẠO
Có rất nhiều loại máy hàn sóng, tuy nhiên các thành phần cơ bản và nguyên tắc của
các máy này đều giống nhau. Một máy hàn sóng tiêu chuẩn bao gồm ba khu vực:
khu vực sấy sơ bộ, khu phun, và khu vực hàn. Có thể bổ xung thêm khu vực làm
sạch, được sử dụng tùy thuộc vào loại chất trợ hàn được sử dụng. Thiết bị cơ bản
được sử dụng trong quá trình này là một băng tải di chuyển PCB đi qua các khu
vực khác nhau, một bể được sử dụng trong quá trình hàn, một máy bơm tạo sóng,
phun chất trợ hàn và khu sấy sơ bộ. Dung dịch hàn thường là một hỗn hợp của
nhiều kim loại. Một dung dịch điển hình có cấu tạo hoá học gồm thiếc 50%, chì
49,5%, và antimon 0,5%. Có ba loại sóng hàn: sóng bình thường có tốc độ trung
bình, sóng dẫn dài sử dụng cho hàn ngang; sóng kiểu thác có tốc độ cao, sóng dẫn
ngắn, được sử dụng cho hàn nghiêng; và sóng phẳng mở rộng có tốc độ trung bình
đến cao, sóng dẫn dài được sử dụng cho hàn ngang.
II. ĐẶC ĐIỂM
Sau đây là đặc điểm của quá trình hàn sóng:
Mối hàn sạch và chắc.
Quá trình hàn là tự động
Tái sử dụng được chất trợ hàn và chất hàn.
Cần phải kiểm tra, phản hồi tín hiệu và thử nghiệm.
Năng suất hiệu quả cao.
III. CẤU TẠO
1. VÙNG PHUN
PCB đầu tiên đi vào vùng phun, chất trợ hàn được phun vào bên dưới của bo
mạch. Ba hình thức phun chất trợ hàn là phun dạng sương, phun dạng bọt và phun
quay(ít sử dụng).
Phun dạng sương.
Hệ thống phun sương sử dụng một cánh tay robot đi từ bên này sang bên kia vùng
phun và phun chất trợ hàn dạng sương mù vào phía dưới của bo mạch. HÌnh thức
phun sương khác sử dụng một ống dài với nhiều vòi phun sương nằm trên
ống. Ngoài ra hệ thống có thể bao gồm một cảm biến siêu âm.Một số hệ thống sử
dụng khí nén để loại bỏ chất trợ hàn dư thừa hoặc loại bỏ hoàn toàn chất trợ hàn tại
một số khu vực.
Phun dạng bọt
Hệ thống phun bọt bao gồm một bình chất trợ hàn chứa một hình trụ bằng nhựa có
lỗ nhỏ xíu.Xi lanh nhựa được phủ bằng một ống kim loại ống .Không khí được
thông qua thông qua xi lanh gây ra thông lượng bọt tăng lên ống, tạo thành một
tầng đầu của bọt. Khi PCB đi qua đầu bọt, chất phụ gia sẽ bám vào PCB.
Đối với cả hai phương pháp trên, kiểm soát chính xác lượng chất trợ hàn là yêu cầu
cấp thiết. Quá ít chất trợ hàn sẽ gây ra thiếu kim loại, trong khi quá nhiều có thể
gây ra các vấn đề về thẩm mỹ, vệ sinh…Một vòi phun khí được sử dụng đảm bảo
chất trợ hàn bám đều vào bảng mạch và loại bỏ chất trợ hàn dư thừa. Ngoài ra các
loại chất trợ hàn ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng. Có hai loại chất trợ hàn, ăn mòn
và không ăn mòn. Chất trợ hàn không ăn mòn yêu cầu làm sạch bo mạch trước và
được sử dụng khi được yêu cầu. Chất trợ hàn ăn mòn là chất trợ hàn nhanh và yêu
cầu về độ sạch ít, nhưng có độ axit cao hơn.
2. VÙNG SẤY SƠ BỘ
Sau khi qua vùng phun, PCB vào khu vực sấy sơ bộ. Khu vực sấy sơ bộ bao
gồm máy sưởi đối lưu thổi không khí nóng lên PCB để tăng nhiệt độ của nó. Đối
với các PCB dày hoặc nhiều linh kiện, có thể phải sử dụng một bộ sấy bên
trên. Các bộ sấy trên thường là một nguồn hồng ngoại.
Gia nhiệt giúp kích hoạt các chất trợ hàn, và để loại bỏ dung môi của chất trợ
hàn. Sấy sơ bộ cũng để ngăn chặn sốc nhiệt . Sốc nhiệt xảy ra khi một PCB tiếp
xúc bất ngờ với sóng hàn nóng chảy.
3. VÙNG HÀN
Các thùng của hàn nóng chảy có một mô hình của sóng đứng (hoặc, trong một số
trường hợp, sóng liên tục) trên bề mặt của nó. Khi PCB được di chuyển trên thùng
này, các sóng hàn bám vào phía dưới của bo mạch, và dính vào miếng hàn và chân
linh kiện thông qua sức căng bề mặt.Cần phải kiểm soát chính xác chiều cao sóng
là để đảm bảo hàn được bám vào tất cả các chân linh kiện nhưng không tràn lên bề
mặt của bo hoặc bám vào các khu vực không mong muốn khác. Quá trình này có
thể được thực hiện trong môi trường nitơ (N2 ) để tăng chất lượng của các mối
hàn. Môi trường nitro cũng làm giảm sự oxy hóa gây ra xỉ hàn.
4. VÙNG LÀM SẠCH
Một số loại chất trợ hàn không ảnh hưởng tới đặc điểm của mối hàn. Tuy nhiên
phần lớn chất trợ hàn cần phải làm sạch. Khi đó PCB được rửa sạch bằng dung
môi hoặc nước khử Ion hóa để loại bỏ dư lượng chất trợ hàn.
MÁY HÀN THỰC TẬP –LEAD FREE WAVE SOLDERING MACHINE
H-HPCEG - 010572
Máy hàn sóng thực tập gồm 2 vùng chính là vùng sấy và vùng hàn. Vùng phun và
vùng làm sạch được giảm bớt. Máy sử dụng hệ thống phun sóng đơn.
THÔNG SỐ KỸ THUẬT
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PLC
MOTOR BĂNG TẢI PANASONIC M91A40GD4W1 220V-50HZ-
40A, 4B-40W-CONT2,5MF
TỐC ĐỘ BĂNG TẢI
KÍCH THƯỚC PCB 50-350mm
NHIỆT ĐỘ SẤY 80-4000C
NHIỆT ĐỘ HÀN
SỨC CHỨA BỂ HÀN
ĐỘNG CƠ TẠO SÓNG
NGUỒN
CÔNG SUẤT LÀM VIỆC THỰC
MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG
Biến tần : Hệ thống điều khiển động cơ bằng biến tần gồm có 4 biến tần của
hãng LATVIA 31 . 0,37KW/0,5HP . 200/240V~,
Động cơ :
- DC KÉO BĂNG TẢI : PANASONIC M91A40GD4W1 220V-50HZ-40A, 4B-
40W-CONT2,5MF
- DC BƠM THIẾC : GEAR MOTOR
TIPE GMTA020-18L5TK
INPUT 3FA 0,2KW-4P
- DC BƠM DẦU : MD-10230GS
Biến tần LATVIA 31 . 0,37KW/0,5HP . 200/240V~
- Một số thông số của biến tần LATVIA 31 . 0,37KW/0,5HP . 200/240V~:
Thân thiện với người sử dụng màn hình LCD, bảng điều khiển và
Rõ ràng màn hình hiển thị chữ và số.
Một đầu vào tương tự
0,37 đến 2,2 kW (0,5 đến 3 mã lực)
3 pha, 200 để 240 V ± 10%
0,37 đến 2,2 kW (0,5 đến 3 mã lực)
3 pha, 380 để 480 V ± 10%
0,37 đến 4 kW (0,5 đến 5 mã lực)
Điện áp tín hiệu
Hiện tín hiệu
Potentiometer tham chiếu giá trị
Độ chính xác 0 (2) đến 10 V, Rin> 312 kΩ
0 (4) đến 20 mA, Rin = 100 Ω
10 V ± 1% max. 10 mA, R <10 kΩ ± 0,1%
Tần số 48 để 63 Hz
Phụ trợ điện áp 24 V DC ± 10%, tối đa. 200 mA
Hệ số công suất 0,98
Năm kỹ thuật số đầu vào
12 đến 24 V DC với nội bộ hay bên ngoài
Động cơ kết nối cung cấp, PNP và NPN, để tạo xung 0 đến 10 kHz.
Trở kháng đầu vào 2,4 kΩ
Tần số 0 để 500 Hz
Một đầu ra rơle
Thời gian tăng hoặc giảm tốc 0,1 để 1800 s
- Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên,
nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều
bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện.
Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc
vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu)
thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện
thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều
chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán
dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm
giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần
số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy
luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số
điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm
bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm
bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng
lại là hàm bậc hai của điện áp.
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh
kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng
tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
DC KÉO BĂNG TẢI : PANASONIC M91A40GD4W1
220V-50HZ-40A, 4B-40W-CONT2,5MF
DC BƠM THIẾC : GEAR MOTOR TIPE GMTA020-18L5TK
INPUT 3FA 0,2KW-4P
DC BƠM DẦU và QUẠT THỔI KHÍ : MD-10230G
PHẦN II : MỘT SỐ MODULE
I. HỆ THỐNG BĂNG TẢI :
Hệ thống băng tải bao gồm : một động cơ xoay chiều 3 pha PANASONIC
M91A40GD4W1 220V-50HZ-40A, 4B-40W-CONT2,5MF, có điều khiển tốc độ
trên núm điều khiển để điều khiển chuyển động nhanh chậm của băng tải. Hệ
thống băng tải chuyển động dưới sự chuyển động của xích kết nối với hệ thống
trục chuyển động của động cơ.Chúng ta có thể nâng độ cao thấp của băng tải sao
cho hợp lý.
Hệ thống băng tải có khả năng mở rộng từ 100mm đến 500mm để kẹp tấm mạch
chuyển động dọc theo băng tải. Đầu hệ thống băng tải có cảm biến nhận biết bảng
mạch bắt đầu lên hệ thống băng tải.
II. HỆ THỐNG CUNG CẤP THIẾC
Thiếc là kim loại màu trắng bạc, dẻo (dễ cán thành lá mỏng gọi là giấy
thiếc) Nhiệt độ nóng chảy là 232 °C, nhiệt độ sôi 2602 °C Có hai dạng thù
hình :
- Thiếc trắng bền ở nhiệt độ trên 14 °C có D =7,92g/cm3
- Thiếc xám bền ở nhiệt độ dưới 14 °C có D =5,85g/cm3
Thiếc hàn : là hợp kim có điểm nóng chảy khá thấp, khoảng từ 90 đến
450°C (200 tới 840°F), được sử dụng trong việc liên kết bề mặt các kim loại
khác nhau. Chúng được ứng dụng trong kỹ thuật điện, điện tử. Thông thường,
nhiệt độ nóng chảy của thiếc hàn trong khoảng từ 180 đến 190°C. Thiếc hàn có
thể chứa chì hay chất trợ chảy nhưng trong phần lớn các trường hợp hiện nay
thì thiếc hàn không chứa chì
1. Cấu tạo
Bể thiếc được làm bằng vật liệu đặc biệt, phù hợp với yêu cầu công nghệ.
Nhiệt độ được hiệu chỉnh thông qua một bộ phận điều chỉnh nhiệt độ giúp
kiểm soát nhiệt tốt hơn và chính xác hơn.
Thân chính của bể hàn và hộp điều khiển nhiệt độ được tách rời để đảm bảo
an toàn hơn.
Dây điện được bảo vệ trong vỏ bọc, Cầu chì thay thế dễ dàng.
- Kích thước trong thùng thiếc : 190 x 250 x 80 (mm) (D x R x C)
- Kích thước ngoài thùng thiếc : 450 x 380 x 320 (mm)
- Kích thước hộp điều khiển : 261 x 160 x 192 (mm)
- Khối lượng thiếc bể có thể chứa : 13.4 ~ 18 kg
- Dòng điện đầu vào : VAC220V/50Hz
- Công suất : 0,2KW
2. Nhiệm vụ
Bể thiếc có nhiệm vụ chính sau:
Cung cấp thiếc cho hệ thống làm việc theo chu trình kín (cấp và nhận thiếc
chảy về).
Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm thiếc làm việc.
Lắng đọng các chất cạn bã trong quá trình làm việc.
3. Quá trình board mạch đi qua bể thiếc
Sau khi board mạch được sấy khô qua hệ thống sấy sẽ được chuyển tới bể
hàn thiếc. Tại đây nhiệt độ sẽ tăng hơn 100 ° C, sau đó tăng nhanh đến đỉnh
với nhiệt độ khoảng 240-250 ° C trong thời gian hàn. Trong quá trình thiếc
tiếp xúc với board, các vùng của board tiếp xúc với sóng hàn và nhanh đạt
được trạng thái nhiệt nóng chảy,khi đó tất cả các chân hàn sẽ được hàn vào
board. ( Hình 1)
Hình 1: Quá trình hàn sóng
III. HỆ THỐNG SẤY
1. Vị trí :
Được thiết kế dọc theo đường đi của các bo mạch
2. Cấu tạo:
+ hệ thống dây maixo tạo nhiệt
+ Hệ thống quạt tạo luồng khí nóng
+ Hệ thống điều khiển nhiệt
+ Hệ thống hộp chứa
Ưu điểm của hệ thống:
+ Nhiệt độ được truyền trực tiếp vào các chân hàn và tấm bo
+ Ngăn chặn sự quá nhiệt của các thánh phần
+ Phân phối nhiệt tới các thành phần (các linh kiện thánh phần)
+ Phân phối nhiệt trên tới bề mặt bo mạch
+ Giảm thiểu sự oxy hóa của các tấm hàn
Thông số phân bố nhiệt độ trong hệ thống:
Hệ thống cảm biến nhiệt:
Mỗi buồng, mỗi khu sưởi ấm đều có cảm biến nhiệt độ riêng và được hiệu
chỉnh chuẩn bởi các nhà sản xuất nên không lên thay đổi hay hiệu chỉnh các
thông số của cảm biến.
Hệ thống điều khiển nhiệt độ:
Mỗi buồng, mỗi khu sưởi ấm đều có hệ thống điều khiển nhiệt độ riêng nó là
một bộ điểu khiển PID tiêu chuẩn với hệ logic mờ chức năng với driver lớn với
hệ thống rơle
3. Bài toán tính toán và thiết kế:
Sự thiết kế bao gồm các lựa chọn nhiệt độ cho khu vực thích hợp với tốc độ di
chuyển của băng tải. Cần xét các vấn đề sau như vật liệu, độ dày, kích thước
hình dạng của tấm hàn và khu vực hàn để hiệu chỉnh nhiệt độ của các khu vực
và tốc độ băng tải. Bo mạch đi qua khu gia nhiệt trước sau đó là khu sấy duy trì
nhiệt độ tùy theo điều kiện của vật liệu mà nhiệt độ có thể tăng hay giảm, di
chuyển nhanhhay chậm
Các khu sưởi ấm:
+ Khu làm nóng: khu tăng nhiệt nhanh chóng chuẩn bị cho quá trình hàn nó
làm khô khu vực , có cần thiết để sưởi ấm với tỷ lệ dưới 3*C/s . Chú ý các thành
phần nhạy cảm có thể bị hư hỏng.
+ Khu sấy khô: các mối hàn nhiệt được tăng lên từ từ trong khu vực này mối
hàn sẽ triệt để về vật lý và hóa học theo nhiệt độ và chuẩn bị cho khu vực hàn.
Ở đây không khí ẩm sẽ được bốc hơi.
PHẦN III : CÁC BÀI TOÁN CẦN GIẢI QUYẾT
1. Bài toán về điều khiển và khống chế nhiệt độ của hệ thống sấy và nấu chảy
thiếc.
2. Bài toán về điều khiển độ cao sóng hàn .
3. Bài toán về điều khiển di chuyển băng tải.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bao_cao_may_han_song_cong_nghiep_749.pdf