使用螺杆阀控制焊料/焊膏出料_资讯

使用螺杆阀控制焊料/焊膏出料

日期:2010-07-29 14:12 点击:642

概述

在本文件中，EFD指出了影响螺杆阀使用的最关键的因素，并且仔细地解释了如何合理控制这些因素来优化您的焊膏点焊工艺。

· 出料量/焊点尺寸

· 针头类型

· 气压

· 螺杆转速

· 螺杆选择

· 温度

· 工装位置

· 针头位置

· 容器尺寸

· 保养与维护

当调节适当时，螺杆阀可以达到低于毫克的出料量，就精度而言，其点与点之间的公差可以小于5% ，当调节不恰当时，又可能导致各种各样的问题，并可能造成不可接受的出料一致性的变化。

介绍

在高精度点焊锡膏应用中使用螺杆阀已经有超过十年的历史。螺杆阀的速度，灵活性，和低成本使它始终优于其它方案。

螺杆阀是精确地点微小或中等尺寸焊锡膏的极好工具。但是，就象许多其它系统一样，它也可能被不恰当地使用。

在这里值得注意到，当要求精确度非常高且反应迅速的时侯，螺杆阀无法满足要求。如果对出料时间周期要求短并且出料量较大时，螺杆阀可能不够迅速。在这样的条件下，采用气动式点胶机或者选用其它合适的胶阀可能是一种更有效的方案。

出料量/焊点尺寸
开发一个点焊工艺的第一个步骤是确定对焊点尺寸以及出料量的要求。在某些情况中，是否满足焊点尺寸和形状的标准可能只能纯粹靠视觉来判断，但在大多数情况下可能需要采用重复测量技术。

在“靠眼睛判断”的情况下，通常用不断尝试和试错的方法来确定需要的焊点尺寸。此时你是在依赖一名操作工来对工艺流程进行控制。

对于要求较高的工艺流程，我们需要采用试错的方法来确定焊点尺寸，但是这种试错方案的选择应该基于实际的工艺流程。

在这种情况下，选用的试错方案应能够反映出料性能的变化。最终，最理想的螺杆阀点焊方案应该是能够通过控制本文所述及的影响因素，获得满足设定公差范围的焊点尺寸。

针头类型
作为一个选择依据，您应该选择能满足出料量要求的最小口径的EFD GP不锈钢针头。较大口径针头可以提高出料量并减少针头回阻力。因此，在常压下，较大口径针头也较容易产生焊膏滴漏。短针头比长针头的回阻力更小。TT斜式针头也比GP不绣钢针头提供更少的回阻力。TT斜式针头也更容易产生工艺上的误差，因为这种针头更具有柔性。当螺杆的压力加到针头上时，针头会相应扩大和收缩。硬质TT斜式比普通TT斜式针头更不容易变形并提供更一致的出料效果。

¼”不锈钢 ½”不锈钢斜式

就每一个应用确定正确的针头规格和类型是优化锡膏点焊工艺的最关键的步骤之一。

在点焊膏时，使用过于细小的针头会造成过度的回阻力，并导致针头阻塞。而使用太大针头不利于控制焊点尺寸在需要的公差范围内。

当选择针头时，有一个基本规则：出料焊点的直径通常大于针头内径的1.5倍。虽然从纯技术角度来看，可以获得比上述公式更小的焊点直径，但在批量生产中很难做到。

EFD

针头颜色
针头内径
最小的焊点直径


14
橄榄色
0.060”
0.090”

15
琥珀色
0.054”
0.081”

16
灰色
0.047”
0.071”

18
绿色
0.033”
0.050”

20
粉红色
0.023”
0.035”

21
紫色
0.020”
0.030”

22
蓝色
0.016”
0.024”

23
橙色
0.013”
0.020”

25
红色
0.010”
0.015”

27
透明
0.008”
0.012”

30
淡紫色
0.006”
0.009”

每一种特定的应用都需要选择最合适的针头规格和种类。问题是怎样确定对您的应用来说最合适的针头。较长的针头能够达到较远的位置，并且具有较大的回阻力，这样可以避免焊膏从大口径针头滴漏。应用较小的针头可以降低焊膏的流动率，从而可以使单位时间内的出料量变得更少。当焊点尺寸的一致性为首要考虑时，应该使用较小的针头，用牺牲出料周期时间的方法以达到所要求的公差范围。在任何情况下，是否选择到合适的针头都会在很大程度上影响点焊工艺的表现。

气压
螺杆阀在点焊锡膏时通常使用恒定气压。系统依靠螺杆和针头所产生的内在回阻力来防止焊膏被持续挤压出针头，也就是通常所说的漏膏现象。气压应该被调节到刚好能够推动焊膏流动，并使焊膏完全填充螺杆纹路空间。典型的气压应该在4psi-10psi之间变化，但是对某些特殊的应用场合，气压也会被要求超出这个范围。

但是，即使气压设置正确，如果点胶周期间隔过长，也可能出现漏膏现象。此时建议按实际状况释放加在焊膏针筒上的气压。

螺杆阀不推荐使用脉冲气压，但是也可以使用脉冲气压。当需要使用脉冲气压时，要求专门的焊膏配方来适应苛刻的工艺条件。通常，脉冲气压方案能解决一些与出料周期时间有关的问题。

例子：“螺杆阀在推荐的气压设置下不能满足快速出料，这时不得不采用增加气压的方法来增大流量。较高的气压可能导致无法接受的漏膏，这时把恒定气压转换成为脉冲气压可以去除两个焊点之间的漏膏现象。脉冲气压会将额外的能量加入焊膏中，从而导致焊膏产生加热效应，加速助焊剂分解，以及造成助焊剂和合金分离。其结果首先是焊点尺寸减小，而后是流出过量的助焊剂，直到阀和/或者针头被完全阻塞。最后只好把焊膏制造商召来解决这个‘好像是焊膏的问题‘。”但这却是一个综合的工艺问题。

如果在某项应用中看上去必须使用脉冲气压，那么也许螺杆阀并不是最佳选择。在准备使用脉冲气压配螺杆阀之前，请联系您的焊膏和阀的供应商，看看是否有更好的解决方案。

螺杆转速
在确定合适的针头和气压之后，应该调节螺杆转速和出料时间来控制焊点尺寸。螺杆产生的压力与螺杆转速成正比。螺杆转速被定义为每分钟的转数。单位时间转数越多，相应的出料量也就越多。 .

对于任何一种阀、焊膏和针头的组合，在最大的推荐气压下都只能达到一定的流动率范围。这意味着，当气压设定后，即使提高螺杆转速也不会对改变出料速率产生影响。如果用于克服针头回阻力的气压过大，可能会导致两种结果：1）焊膏内的合金颗粒产生冷焊，并阻塞该阀 2）焊膏的温度由于气压的作用及摩擦开始上升。如果气压过低，阀有可能无法运行或者螺杆产生的压力过低以至不能克服针头回阻力，这些都会使焊膏无法正常出料。

为了取得最精确的控制，请尽量采用较低转速和较长的出料时间。为了达到最大的出料速率，可以尽可能用较高的转速，只要焊膏性能不被破坏。

螺杆选择
除了转速之外，还有另一个因素可能对点焊控制有重要影响：这就是螺杆设计。大多数螺杆阀分为两种螺杆类型：每英寸八螺纹和每英寸十六螺纹。螺纹深度也会有不同。通常，在选择螺杆螺纹会考虑兼顾的折衷方案。

对螺杆阀的生产厂商来说，每英寸八螺纹是一个标准的产品，而且适用于大多数应用。其内部回阻力较为适中并且焊膏流动较快速。

当要求螺杆阀具有更高的内部回阻力或更精细的焊点尺寸控制时，会使用每英寸十六螺纹的螺杆。由于螺纹间距缩小一半，锡膏的流程也增加一倍，螺杆旋转一周，点出的焊膏量也减半。

如果在工艺研发过程中能够尽早确定合适的螺杆类型，您将能够节省很多时间和精力。

温度
在点焊锡膏时，温度的影响对于大多数出料方式是一样的，螺杆阀也不例外。温度的变化会产生三种影响：

1) 焊膏粘度发生变化。温度的升高会软化焊膏内的成份，使焊膏变薄，粘度变低。温度降低会产生相反的作用，使焊膏变稠。注：温度超过27˚C (80˚F),这种软化进程将导致焊膏中合金颗粒与助焊剂分离。

2）当温度变化时，焊点尺寸也会发生变化。粘度的变化会影响焊膏流动率，从而在某一组特定参数下，改变出料量大小，使出料量不稳定。保持温度变化在最小范围内，可以尽可能减少因温度变化而引起的出料量的变化。

3）当温度升高时，助焊剂内部的化学反应会加剧。从某种程度上说，即使在低储藏温度条件下，助焊剂仍然具有活性。在温度超过27˚C (80˚F)时，这种化学反应是相当快的。

除非使用温度控制系统，焊膏温度将会因两种原因而上升。一种是环境温度，比方说室温和焊接热源。另一种是在螺杆阀出料周期内应摩擦动能而转换成的热能。

工装位置
这是一个在工艺设计和问题分析过程中经常被忽视的问题。事实上螺杆阀安装位置是一个非常重要的要点。错误的安装方式会导致点焊锡膏的寿命大幅降低。

经常发生的安装位置的错误是把出料设备放置在焊接所需要的热源附近。过于靠近热源会造成焊膏温度的上升，产生相关的不良影响。在无法避免靠近热源时，改善空气流通和屏蔽热量可以作为备选方案来尽可能减小或消除热量对焊膏品质的负面影响。

外部物理上的变化，比如：晃动、撞击和震动，都会对焊膏产生不利作用。在这三种情况中影响最恶劣的是振动。产生剧烈振动的设备，如：振动盘式喂料器，应该和点焊出料系统隔离，从而避免焊膏分离现象的出现。如果点焊出料设备无法隔离，应该采用较小的针筒，在焊膏还未变质前，将焊膏打完。

在许多次出料周期后，由滑轨和高速XYZ定位系统产生的撞击和持续晃动可以累积出焊膏分离问题。通常，同样可以选用较小尺寸的针筒来避免浪费。

针头位置
对于工装位置而言，应该得到注意的的另一个问题是针头位置：即在出料周期中，针头与工件的相对位置。

任何针头定位的目的是使其在出料时针头可以不受限制且没有阻碍。而且当完成出料，针头从工件表面脱开时，焊膏可以干净地断开。 .

针头与工件的夹角有两种：对工件表面垂直或非垂直。在本文我们只考虑垂直的方向，因为非垂直的针头位置可能导致太多不确定的结果。非垂直的针头位置经常也能解决一些特殊的点焊难题，但是需要按照实际应用考虑，很难得出一般性的规律。

关于针头位置有两个关键的因素：部件的表面状况和Z轴高度。

用于点焊膏的工件表面状况通常有许多种情况，如：平坦的，凹凸不平的，光滑的，有纹路的，宽的，薄的，尖突的，凹进的，和有缺口等。以上只是举一些例子。在任何情况下，针头定位的目的只有一个：获得持续、稳定的出料效果，同时当针头从工件表面脱开时，焊膏能够干净地断开。工件表面的形状对于获得持续、稳定的点焊效果所需要的点焊技术有决定性作用。您的设备和焊膏供应商应该能够帮助找到合适的方案。

Z轴高度是指从针头尖端到工件表面的距离。如果针头太接近工件表面，焊膏将冲出针头，冲击工件/部件表面，产生的回压将阻止焊膏进一步流出针头。持续这种操作将导致助焊剂与合金分离，以及焊料合金在螺杆阀内产生冷焊现象。如果针头离工件表面太远，焊膏自身的粘性将使其更容易附着在针头上，而不能停留在工件表面。这就会产生焊点“忽大忽小”的现象，这种现象通常是Z轴高度过高的明确征候。建议将Z轴高度的起始点定为针头内径的1/2。

无出料正常出料焊点不稳定

容器尺寸
对螺杆阀的应用来说，容器尺寸很少会出问题。使用标准的焊膏包装即可完美无缺地完成成千上万个焊点。

在多振动和高温环境中，使用较小的容器可最大限度地减少因锡膏加速变质而引起的浪费。

当温度在推荐范围之内而且无振动的应用环境中，即使用较大的容器也不用担心因焊膏变质而产生的产能损耗。

选择容器的尺寸应该注意找到在焊膏更换时间和焊膏寿命间的最佳平衡点。这要求您充分理解工艺目标和工艺局限。与您的焊膏供应商合作来确定最适合您的应用的包装。

保养和维护
对螺杆阀的保养和维护，因不同制造商和型号会有所不同。但是一些基本的方法适用于大多数螺杆阀。

当设备空闲超过几小时后，应该从阀上将针头卸下，并换上合适的头塞。这可以避免阀中的焊膏因暴露于空气中而变质。对不工作的阀来讲，残存于针头中的焊膏会发生硬化。针头越小，硬化越快。

通常最频繁使用的维护方式是用“推洗”的方式清洁阀。为达到最好的性能，应在螺杆阀运行48小时后，推洗清除阀中老化的焊膏和可能的金属碎片。如果螺杆阀被闲置超过一天以上，推洗阀能防止焊膏在高温下在阀中的硬化。

基本上每个星期需要拆卸并且使用制造商推荐的溶剂清洗阀。有规律的清洗能保持螺杆阀处于最好的状态。

结论
没有人能在一夜之间成为螺杆阀的专家。除了基本的理论知识，还要进行大量的实践以培养出对相关工艺参数之间关系的一种直觉的理解。

同样对所有的其它焊接工艺也是如此。在此学问上是没有捷径的。不但手工点焊要求提高控制能力和技术，自动和半自动系统也需要控制各种工艺参数和影响因素。

最有影响也最容易出问题的三个因素是：气压，针头类型，以及环境温度。每一个因素又能影响其它因素。尽可能消除这三种因素所带来的问题，将有助于迅速找到问题根源。