Всё для надежной сварки
Печатная версия материала с сайта svarkainfo.ru - портала о сварке. При использовании материалов с сайта, пожалуйста, всегда указывайте источник или гиперссылку.
показать меню

Главная / Технологии / Пайка / Контроль качества пайки

Пайка

Контроль качества пайки

Контроль качества продукции является важнейшей операцией и должен проводиться со стадии проектирования изделия. С целью унификации паяных сборочных единиц, установления норм и требований к паяным изделиям разработан стандарт ГОСТ 19249-73 «Соединения паяные. Основные типы и параметры». Стандарт определяет конструктивные параметры паяного соединения, его условные обозначения, содержит классификацию основных типов соединений. В приложении к стандарту даны величины сборочных зазоров. Стандарт является основанием для унификации конструкторской и технологической документации еще на стадии создания паяного изделия. С этой стадии начинается и контроль качества пайки. В производстве высокий уровень качества продукции должен обеспечиваться начиная от заготовки и кончая контролем готовых изделий. При этом переход к массовому производству продукции не должен вести к снижению качества. Еще на стадии разработки изделия ОТК должен принимать участие в создании изделия. Технологическая документация на пайку, согласованная с заказчиком, должна отражать критерии неразрушающих и разрушающих методов контроля.

Дефекты паяных соединений

Качество паяных изделий определяется их прочностью, степенью работоспособности, надежностью, коррозионной стойкостью, способностью выполнять специальные функции (теплопроводность, электропроводность, коммутационные характеристики и т.п.). Обеспечение этих характеристик достигается оптимальными решениями в процессе производства паяного изделия. Дефекты, возникающие при изготовлении паяных изделий, можно разделить на дефекты заготовки и сборки, дефекты паяных соединений и паяных изделий.

К наиболее типичным дефектам паяных соединений относятся поры, раковины, шлаковые и флюсовые включения, непропаи, трещины. Эти дефекты классифицируют на две группы: связанные с заполнением расплавом припоя зазора между соединенными пайкой деталями и возникающие в процессе охлаждения изделия с температуры пайки. Дефекты первой группы связаны главным образом с особенностями заполнения капиллярных зазоров в процессе пайки. Дефекты второй группы обусловлены уменьшением растворимости газов в металлах при переходе их из жидкого состояния в твердое и усадочными явлениями. К ним также относится пористость кристаллизационного и диффузионного происхождения. Кроме пор к дефектам сплошности относятся трещины, которые могут возникать в металле шва, в зоне спаев или в паяемом металле. Большую группу дефектов составляют шлаковые и флюсовые включения.

Причиной образования непропаев, которые берут начало у границы раздела с паяемым металлом, может явиться неправильное конструирование паяного соединения (наличие «глухих», не имеющих выхода полостей), блокирование жидким припоем газа при наличии неравномерного нагрева или неравномерного зазора, местное отсутствие смачивания жидким припоем поверхности паяемого металла. Причиной появления блокированных остатков газа в швах может быть неравномерность движения фронта жидкости при затекании припоя в зазор. Фронт дробится на участки ускоренного и замедленного продвижения, в результате чего могут отсекаться малые объемы газа. Таким же образом может происходить захват флюса и шлаков в шве.

В процессе охлаждения соединения из-за уменьшения растворимости газов происходит их выделение и образование рассеянной газовой пористости. Опыт высокотемпературной пайки алюминиевых сплавов с предварительной дегазацией припоев и флюсов показывает, что пористость металла шва при этом резко уменьшается.

Другой весьма распространенной причиной образования рассеянной пористости является возникновение так называемой усадочной пористости. Это явление характерно для случая затвердевания сплава с широким интервалом кристаллизации. При малых зазорах усадочные междендритные пустоты, как правило, тянутся в виде цепочки в центральной части шва. При больших зазорах усадочные поры располагаются в шве более равномерно в междендритных пространствах.

Причиной образования пор в паяных швах может быть эффект сфероидизации.

В этом случае пористость в зоне шва возникает в результате нескомпенсированной диффузии атомов припоя и паяемого металла. Такого рода пористость возникает в системах припой - паяемый металл, у которых имеется заметное различие в коэффициентах диффузии.

Трещины в паяных швах могут возникать под действием напряжений и деформаций металла изделия в процессе охлаждения. Принято различать холодные и горячие трещины. Холодные трещины образуются при температурах до 200 °С. Горячими называются трещины, образующиеся при температуре выше 200 °С. Эти трещины обычно имеют кристаллизационное или полигонизационное происхождение. Если в процессе кристаллизации скорость охлаждения высока и возникающие напряжения велики, а деформационная способность металла шва мала, то появляются кристаллизационные трещины. Полигонизационные трещины возникают уже при температурах ниже температуры солидуса после затвердевания сплава по так называемым полигонизационным границам, образующимся при выстраивании дислокации в металле в ряды и образовании сетки дислокаций под действием внутренних напряжений. Холодные трещины возникают чаще всего в зоне спаев, особенно в случае образования прослойки хрупких интерметаллидов. Трещины в паяемом металле могут появиться и в результате воздействия жидких припоев, вызывающих адсорбционное понижение прочности.

Неметаллические включения типа флюсовых или шлаковых возникают при недостаточно тщательной подготовке поверхности изделия к пайке или при нарушении ее режима. При слишком длительном нагреве под пайку флюс реагирует с паяемым металлом с образованием твердых остатков, которые плохо вытесняются из зазора припоем. Шлаковые включения могут образоваться также из-за взаимодействия припоев и флюсов с кислородом воздуха или пламенем горелки.

Правильное конструирование паяного соединения (отсутствие замкнутых полостей, равномерность зазора), точность сборки под пайку, дозированное количество припоя и флюсующих сред, равномерность нагрева - условия бездефектности паяного соединения. Наиболее часто встречающиеся дефекты паяных соединений, причины их возникновения и меры предотвращения приведены в табл. 1.

Методы контроля паяных изделий, браковочные признаки и нормы определяются назначением изделия и обусловлены техническими требованиями на их производство.

1. Дефекты паяных соединений, причины их возникновения и меры предупреждения

Вид дефекта Причина возникновения Меры предупреждения
Припой не смачивает Недостаточный нагрев изделия под пайку Повысить температуру пайки
Наличие окисной пленки или других загрязнений Проверить составы травителей и режимы обработки. При пайке в активных газовых средах проверить наличие среды
Не обеспечено флюсование Использовать более активный флюс или газовую среду, увеличить количество применяемых флюсующих средств
Большая разность температур плавления припоя и флюса Подобрать припой и флюс в соответствии с требованием технологии пайки
Не обеспечена оптимальная шероховатость поверхности Обеспечить подготовку поверхности к облуживанию (механически, химически или другим способом)
Припой не взаимодействует с паяемым металлом Заменить состав припоя; повысить температуру пайки; нанести на паяемый материал технологическое покрытие
Припой не затекает в зазор при наличии хорошего смачивания Увеличен или уменьшен зазор в сравнении с оптимальным Подобрать оптимальный зазор и обеспечить его поддержание в процессе пайки
Не образуется галтели с обратной стороны шва Не выдержан оптимальный зазор, большая растворимость паяемого металла в припое Изменить размер зазора до оптимального; поднять температуру пайки, увеличить количество припоя
Не выдержан режим нагрева Обеспечить равномерный прогрев всего изделия до оптимальной температуры
Плохое качество очистки паяемой поверхности Обеспечить более тщательную очистку поверхности перед пайкой, применять более активные флюсы или газовые среды
Отсутствие выхода для газов из замкнутых полостей в зоне шва Сделать технологические отверстия
Пористость шва Недостаточное количество припоя вследствие уноса его при пайке связующим компонентом припоя Использовать в качестве связующего паяльных паст полимеры, переходящие при нагреве из твердого состояния в газообразное (типа сополимера формальдегида с диаксоланом - СФД)
Высокая температура нагрева или слишком продолжительный нагрев Сократить время или снизить температуру пайки
Испарение компонентов припоя и флюса Пайку вести в контролируемой среде при минимальных температуре и выдержке; применить способ нагрева, обеспечивающий сокращение времени нагрева
Влияние флюса или контролируемых сред Применить пайку в вакууме
Проникновение газов в зону пайки из диэлектриков при пайке печатных плат Проверить качество металлизации отверстий печатных плат (толщина покрытия должна быть не менее 25 мкм). Перед пайкой нагревать печатные платы с целью их дегазации. Повысить продолжительность пайки для удаления газообразных компонентов через расплав припоя
Осадки на поверхности печатных плат Выпадение белого осадка связано с составом флюса, режимом пайки, качеством защитных покрытий Удалить осадки сухой щеткой или промывкой водой
Выпадение темного осадка вследствие неправильного выбора флюса или неполного удаления остатков флюса Удалить остатки канифольного флюса сразу после пайки с помощью растворителей. Остатки кислотных флюсов удалять с применением нейтрализирующих их добавок
Трещины в паяном шве Быстрое охлаждение после пайки Уменьшить скорость охлаждения. Использовать нагрев концентрированным источником энергии
Значительная разность ТКЛР паяемых материалов и припоя Подобрать материалы с близкими ТКЛР
Пайка припоями с широким интервалом кристаллизации Применять композитные материалы
Образование хрупких фаз Пересмотреть выбор припоя или режим пайки
Трещины в зоне паяного соединения Интенсивная диффузия припоя в основной металл Снизить температуру пайки, сократить время нагрева
Значительная разность ТКЛР паяемых мате риалов Подобрать близкие по ТКЛР материалы. Применить конструктивные или технологические приемы для обеспечения пайки различающихся по ТКЛР материалов. Использовать концентрированные источники нагрева
Смещение и перекось паяных соединений Плохое крепление изделий перед пайкой Использовать оснастку и приспособления, обеспечивающие надежную фиксацию изделия в процессе пайки
Некачественное состояние поверхности изделий после пайки Окислительная среда в камере пайки Обеспечить герметичность соединений трубопроводов, подающих защитную среду в камеру пайки
Создать избыточное давление в системе, подающей защитную среду в камере пайки
Проверить состояние внутренней поверхности камеры пайки
Наличие углерода на поверхности изделий Проверить полноту удаления смазочного материала на паяемых изделиях
Наплывы или натеки припоя Изделие недостаточно прогрето при пайке Повысить температуру пайки в печи, при конвейерной пайке уменьшить скорость движения конвейера
Наличие перемычек на печатных платах вследствие близкого расположения мест паек Использовать средства, изменяющие физические характеристики расплава припоя
В результате низкой температуры пайки, малой выдержки, несоответствия выбранного припоя, плохой смачиваемости поверхности припоем Повысить температуру расплава, увеличить время контакта печатной платы с припоем. Применить механические средства для удаления избытка припоя
Шероховатая поверхность паяного шва Высокая температура или слишком продолжительный нагрев Снизить температуру или сократить время нагрева
Нет электрического контакта впаянного элемента Ложная пайка, отсутствие спая Перепаять место соединения
Высокое электросопротивление термоэлемента Пайка произошла не по всей поверхности контакта Повторно облудить коммутирующие устройства и спаять их
Включения флюса в паяном шве Температура плавления припоя ниже температуры плавления флюса Температура плавления флюса должна быть ниже температуры плавления припоя
Заполнение паяльного зазора происходит с двух сторон Обеспечить одностороннее заполнение зазора припоем
Удельный вес флюса больше удельного веса припоя Подобрать соответствующий флюс
Шлаковые включения в шве Некачественная подготовка поверхности соединяемых изделий перед пайкой Обеспечить тщательную подготовку поверхности перед пайкой
Излишняя продолжительность нагрева в процессе пайки Выдержать режим пайки
Использование пламени с избыточным содержанием кислорода Отрегулировать пламя горелки
Локальная эрозия паяемого материала в зоне соединения Повышенная растворимость паяемого материала в расплаве припоя Использовать припой, не вызывающий эрозии, снизить количество вводимого припоя, уменьшить температуру и продолжительность пайки
Деформация и коробление паяного изделия Неравномерность нагрева и охлаждения изделия Обеспечить равномерный нагрев и охлаждение изделия
Применить нагрев концентрированным источником тепла
Использовать оснастку, фиксирующую положение изделия при сборке, пайке и охлаждении

Способы контроля качества паяных изделий

Для оценки качества паяных изделий применяется контроль без разрушения и с разрушением. Применение разрушающих методов контроля паяного изделия оговаривается техническими условиями на изделие.

Технический осмотр изделия невооруженным глазом или с применением лупы в сочетании с измерениями позволяет проверить качество поверхности, заполнение зазоров припоем, полноту галтелей, наличие трещин и других наружных дефектов. В соответствии с требованиями технических условий паяные изделия подвергают другим методам неразрушающего контроля.

Радиационный контроль. Область применения методов радиационной дефектоскопии определяется ГОСТ 20426-75.

Радиографический контроль применяют для определения внутренних дефектов в ответственных паяных изделиях, трещин в шве или паяемом металле, локального отсутствия припоя, пор и инородных включений. Целесообразные области применения радиографического метода неразрушающего контроля приведены в табл. 2 - 4.

Схемы просвечивания паяных соединений приведены на рис. 1.

Для радиографического метода контроля характерен разрыв во времени между просвечиванием объекта и анализом изображения по рентгеновской пленке, что является недостатком метода.

Радиоскопический метод позволяет наблюдать изображение контролируемого участка одновременно с просвечиванием.

Целесообразная область применения радиоскопического метода приведена в табл. 5. Применяют радиоскопические установки ПТУ-38, ПТУ-39, МТР-1, МТР-2, РИ-10Т и др.

Радиометрический метод позволяет производить автоматическую обработку результатов контроля. Рациональная область применения радиометрического метода приведена в табл. 6.

5. Область применения радиоскопического метода

Контролируемый металл Толщина, мм Энергия ускоренных электронов, кэВ Преобразователь излучения
Контроль сварных, паяных и клееных соединений Контроль паяных и клееных соединений, а также отливок и слитков
Алюминий 1-15 10-120 РЭОП, рентгенотелевизионная установка с рентгеновидиконом РЭОП, рентгенотелевизионная установка с рентгеновидиконом, флуороскопи-ческий экран
15-50 50 - 200 Рентгенотелевизионная установка с РЭОП или рентгеновидиконом Рентгенотелевизионная установка с РЭОП или с рентгеновидиконом, или с флуороскопическим экраном
Железо 1-6 50-180 РЭОП, рентгенотелевизионная установка с рентгеновидиконом Рентгенотелевизионная установка с РЭОП или сцинтилляционным монокристаллом
4-20 180-250 Рентгенотелевизионная установка с РЭОП или сцинтилляционным монокристаллом То же
20-100 250-1000 Рентгенотелевизионная установка со сцинтилляционным монокристаллом Рентгенотелевизионная установка to сцинтилляционным монокристаллом, или с РЭОП
Свыше 100 6000 - 35 000 Рентгенотелевизионные установки со сцинтилляционным монокристаллом и электронно-оптическим усилителем яркости изображения

6. Область применения радиометрического метода

Толщина металла, мм Источники излучения
Железо Титан Алюминий
1...150 2...300 5...500 Рентгеновские установки с напряжением 400...1000 кВ
1...200 2...400 5...1000 Радиоизотопные источники из 170Tm, 192Ir, 137Cs, 60Co
50...500 90...980 150...200 Ускорители на энергию 6...35 МэВ

Ксерорадиографический метод. Для повышения производительности контроля и в целях экономии серебра создан метод получения изображения на фотополупроводниковых слоях из аморфного селена. Способ получения изображений на поверхности, электрические свойства которой изменяются под действием рентгеновского и γ-излучения, называется ксерорадиографией, или электрорадиографией. Технология просвечивания паяных соединений этим методом аналогична технологии радиографического контроля. Ксерорадиографический метод контроля имеет преимущество в отношении производительности и стоимости, однако ксерорадиографические пластины не могут изгибаться, поэтому этим методом возможен контроль швов только на плоской поверхности изделий.

Радиационный контроль нашел применение в производстве печатного монтажа. Плата подключается к источнику питания и работает в предусмотренном для нее режиме. Регистрация дефектов осуществляется по изменению теплового поля, образующегося при прохождении электрического тока по соединениям. Метод обладает высокой чувствительностью (примерно 1 °С). Еще более высокие результаты получают при сканировании поверхности по отдельным линиям. В этом случае установка позволяет получать информацию о тепловом поле в виде записи на бумагу последовательных амплитудных профилей по линиям сканирования или наблюдать тепловые профили на экране электронно-лучевой трубки. Качество соединений оценивают сравнением с эталоном. Для контроля качества печатного монтажа применяются электрические методы, с помощью которых наряду с выявлением дефектов определяются сопротивления перехода.

Акустический контроль. К акустическому относится контроль ультразвуком, основанный на способности ультразвуковых колебаний отражаться от поверхности внутренних неоднородностей материала. Этим методом выявляют трещины, поры, раковины, шлаковые включения, незаполнение шва припоем.

В МГТУ им. Н. Э. Баумана разработан прибор для ультразвукового контроля косостыковых паяных соединений по двум схемам: зеркально-теневой - для контроля поверхности разделки и эхо-импульсный - для контроля углов разделки. Контроль ведется наклонным искателем с углом призмы (β = 50° дефектоскопами УДМ-1М, УДМ-3, ДУК-66, портативным транзисторным ДУК-66П, специализированными ДУК-11 ИМ, ДУК-1 ЗИМ и др.

Дефекты паяных соединений в двух- и трехслойных конструкциях выявляются акустико-топографическим методом. Он эффективен для контроля дефектов, залегающих на глубине не более 3 ... 5 мм. Преимущество метода - высокая производительность, наглядность результатов, возможноть контроля большого ассортимента слоистых материалов.

Ультразвуковой контроль используется применительно к решетчатым металлоконструкциям типа опор линий электропередачи (ЛЭП), пролетным, строительным балкам. Конструкции этого типа воспринимают статическую или повторно-статическую нагрузку. Ультразвуковой контроль нахлесточных соединений подобных металлоконструкций может быть выполнен эхо-методом прямыми раздельно совмещенными преобразователями на частоту 2,5 ... 5 МПа [4].

Для оценки в тонкостенных кристаллах полупроводников (например, кремния) величины остаточных внутренних напряжений применяется ультразвуковой спектральный метод и соответствующая аппаратура. При этом используется серийный анализатор спектра СКЧ-59 и приставка к нему, состоящая из стандартных электронных блоков, используемых в ультразвуковой дефектоскопии [5]. Магнитный контроль. Контроль намагничиванием изделий из ферромагнитных материалов основан на резком изменении параметров магнитного поля в дефектных местах (трещины, непропаи, раковины, поры).

Магнитопорошковый метод связан с образованием в местах дефектов при намагничивании потоков рассеяния. Частицы порошка, наносимые на изделие после намагничивания, оседают в местах дефектов. Магнитопорошковым методом выявляются дефекты с раскрытием 1 ... 2,5 мкм, глубиной 25 мкм, длиной до 2,5 мм.

7. Характеристики серийных магнитных дефектоскопов

Дефектоскоп Назначение Технические характеристики Габаритные размеры, мм
Переносной магнитный ПМД-70 Контроль в цеховых и полевых условиях Сила тока намагничивания 1000 А, мощность 0,25 кВт, зазор между полюсами электромагнита 75 мм, диаметр соленоида 88 мм. Комплект в двух чемоданах 660 х 500 х 260
Переносной магнитный 77ПМД-ЗМ Детали диаметром до 90 мм; плоские, шириной до 200 мм Питание: источник постоянного тока 24 В (мощность 200 В * А); источник переменного тока 220 В (мощность 700 В * А) 636x380x210
Передвижной магнитный МД-50П Крупногабаритные узлы и детали Сила тока намагничивания 5000 А, мощность 2,5 кВт, сечение намагничивающего кабеля 4, 10 и 50 мм 1100x780x620
Передвижной магнитный ДМП-2 То же Сила тока намагничивания 1250 А, сила импульсного тока 350 А, потребляемая мощность 8 кВт 780 х 910 х 490
Универсальный магнитный УМДЭ-10000 Детали длиной до 1600 мм, с удлинительными приставками до 4000 мм Сила тока намагничивания: переменного - до 14 000 А; выпрямленного - 2000 А. Потребляемая мощность 250 кВт 2500 х 2000 х 800
Универсальный магнитный УМДЭ-2500 Детали длиной до 900 мм и диаметром до 370 мм Сила тока намагничивания до 4000 А, потребляемая мощность 20 кВт 1800 х 1500x800

8. Характеристики приборов размагничивания деталей и контроля концентрации магнитной суспензии

Наименование Назначение Технические характеристики Габаритные размеры, мм
Феррозондовый полюсоискатель ФП-1 Контроль степени размагниченности деталей Рабочая частота 10 кГц, чувствительность, регулируемая в 100 раз 290x225x215
Анализатор концентрации магнитной суспензии АКС-1С Контроль магнитной суспензии в струе поливного устройства Интервал измеряемых концентраций 5 ... 50 г/л, точность 8 % 340 х 190 х 90

Магнитный порошок наносится сухим и мокрым способами. В качестве магнитного порошка используют окалину железа (магнетит), измельченную до состояния пудры. При мокром методе порошок наносится в виде суспензии (вода, масло, керосин). Перед нанесением суспензии контролируемое изделие должно быть обезжирено. Контроль методом намагничивания осуществляется дефектоскопами: переносными (ПМД-70, 77ПМД-ЗМ), передвижным (МД50П), универсальными (УМДЭ-10000, УЭМД-2500) и др. После контроля паяные изделия размагничиваются в переменном магнитном поле. Характеристики серийных магнитных дефектов и приборов размагничивания контролируемого изделия, а также концентрации магнитной суспензии приведены в табл. 7, 8.

Магнитографический метод обеспечивает запись на магнитную ленту магнитных полей рассеяния. Лента накладывается на контролируемую поверхность изделия. Информация о результатах контроля считывается с помощью магнитографического дефектоскопа: возникающий на экране электрический сигнал пропорционален величине остаточного магнитного потока полей рассеяния дефектов, записанных на ленте.

Намагничивание контролируемого изделия производится также возбуждением вихревых токов с помощью переменного электромагнитного поля. Контроль осуществляется измерением воздействия поля вихревых токов на возбуждающий преобразователь. Разработано несколько методов электромагнитного контроля: фазовый, амплитудно-фазовый, амплитудно-частотный, многочастотный и их сочетания. Наибольшее применение нашли амплитудно-фазовый и амплитудно-частотный методы. Капиллярные методы контроля основаны на проникновении в дефекты контролируемого изделия специальных индикаторных пенетрантов, имеющих цветовой тон или лю-минесцирующих при воздействии ультрафиолетового излучения. Этот метод применяется для обнаружения трещин, непропаев, пор и других дефектов. Последовательность операций контроля капиллярным методом: нанесение пенетранта и удаление его (протиркой салфетками, промывкой водой, специальными составами и др.) после выдержки, необходимой для затенения дефектов; покрытие места контроля мелкодисперсным порошком или специальными красками, которые проявляют оставшийся в дефектных местах пенетрант. Образующийся след на месте дефекта можно наблюдать невооруженным глазом.

Различают четыре основных метода капиллярной дефектоскопии: люминесцентный, люминесцентно-цветной, люминесцентно-гидравлический и смачивание керосином.

Люминесцентный метод контроля отличается повышенной контрастностью пенетранта в результате введения в него люминесци-рующих в ультрафиолетовом свете веществ.

 

В качестве индикаторного пенетранта при люминесцентном методе контроля нашел применение керосин. Добавление в него минеральных масел усиливает люминесценцию. Фосфоресцирующим компонентом в керосине является норпол, дающий яркое желто-зеленое свечение. В качестве индикаторных пенетрантов можно применять люминесцентные жидкости типа ЛЖ (ЛЖ-1, ЛЖ-2, ЛЖ-4, ЛЖ-5, ЛЖ-6А и др.). После нанесения на место контроля эти жидкости удаляются водой, при необходимости с добавкой эмульгаторов ОП-7 или ОП-10. Последующая сушка детали производится с помощью опилок.

Дефекты могут обнаруживаться также вследствие различного отражения дневного света от проявителя и пенетранта. В состав индикаторных пенетрантов в этом случае вводят жирорастворимый темно-красный анилиновый краситель «Судан IV». Режим контроля с использованием керосино-скипидарного раствора этого красителя следующий: время пропитки 8 ... 15 мин; время проявления 3 ... 30 мин; очистка - протирка содовым раствором.

Большое распространение получил диффузионный метод проявления пенетранта (метод красок), при котором сразу после удаления его с поверхности изделия наносят белую проявляющую краску.

Люминесцентно-цветной метод основан на использовании люминофоров - красителей, светящихся в оранжево-красной области спектра при воздействии ультрафиолетового излучения и избирательно отражающих дневной свет в красной области спектра. Люминесцентно-цветной контроль паяных соединений осуществляют с помощью комплекта АЭРО-12А, состоящего из флуоресцирующего красителя родамина-С, растворителя - гидролизного или технического этилового спирта и эмульгатора ОП-7. Очистка ведется последовательно водой, очистителем на основе эмульгатора ОП-7 и этиловым спиртом, окончательная очистка - промывка водой. Проявителем служит лак на основе белой нитроэмали «Экстра», коллодия и ацетона. Люминесцентно-цветной метод позволяет выявлять дефекты паяных соединений как из ферромагнитных, так и неферромагнитных металлов.

Для выявления дефектов, не обнаруживаемых люминесцентным, цветным и люминесцентно-цветным методами, используют газосорбционный радиоизотопный метод контроля. В качестве вещества, заполняющего поверхностные дефекты, в этом случае применяют не жидкие пенетранты, а газообразный β-радиоактивный газ. Излучение газа, сорбированного поверхностными дефектами, можно зарегистрировать на рентгеновской пленке или люминесцирующими преобразователями излучения. Контроль дефектов этим методом включает обезгаживание изделия в вакуумной камере, наполнение камеры β-излучающим газом, удаление изделия из камеры, получение изображения на рентгеновской пленке или выявление дефектов с помощью люминесцирующих преобразователей.

Люминесцентный гидравлический метод контроля основан на использовании капиллярных свойств жидкостей, светящихся под действием ультрафиолетового излучения. При контроле используются люминесцентные жидкости: шубекол, ЛЖ-1, ЛЖ-2, ЛЖ-4, ЛЖ-5 и др.

Смачивание керосином. Одну сторону изделия обмазывают мелом, а противоположную сторону обильно смачивают керосином. В местах негерметичности на поверхности меловой обмазки появляются бурые пятна.

При керосино-пневматическом методе со стороны смачивания керосином дополнительно подается избыточное давление воздуха 0,3 ... 0,4 МПа.

Керосино-вакуумный метод основан на создании со стороны меловой обмазки разрежения с помощью переносных вакуумных камер. Приложение вибрации к контролируемому изделию повышает проникание керосина через неплотности. Этот метод отличается повышенной разрешающей способностью и производительностью.

Контроль течеисканием - контроль герметичности паяных изделий - осуществляют давлением жидкости или газа. Течь в дефектных местах обнаруживается течеисканием.

Чувствительность метода определяется наименьшим количеством пробного вещества (жидкости или газа), надежно регистрируемого при контроле. При масс-спектрометрическом методе контроля в качестве пробных веществ применяют гелий; при галогенном методе контроля - фреон и другие газы. При выборе метода контроля течеисканием необходимо исходить из того, что чувствительность метода должна в 2 - 3 раза превышать заданную степень герметичности. За чувствительность метода контроля течеисканием принимается устойчиво регистрируемая наименьшая утечка контрольного вещества. Контрольным веществом называется смесь пробного вещества с наполнителем (например, гелиево-азотная смесь при масс-спектрометрическом методе контроля).

 

Газоаналитический метод течеискания основан на изменении электрического сопротивления нагретой проволоки в присутствии пробного газа в сравнении с такой же проволокой, нагретой в среде воздуха. На этом принципе разработаны катарометрические течеи-скатели, действие которых основано на изменении теплопроводности среды при проникновении пробного вещества через течь. Отечественной промышленностью выпускаются переносные катарометрические течеискатели ТП 7101 ИТП7101М.

Пузырьковый метод контроля основан на регистрации появления пузырьков пробного вещества в дефектных местах контролируемого изделия. Различают пневматический, пневмо-гидравлический и вакуумный пузырьковые методы. При пневматическом способе сторона контролируемого изделия, противоположная подаче давления воздуха, обмазывается пено-образующим веществом. В качестве простейшего пенообразующего вещества служит раствор мыла в воде. Режимы контроля пузырьковым методом определяются техническими условиями на контролируемое изделие. Пузырьковый метод контроля может производиться путем подачи газа в контролируемое изделие с последующим погружением его в жидкость. Дефектные места определяются по появлению пузырьков газа. Вакуумный пузырьковый метод применяют для контроля изделий при одностороннем к ним подходе. В этом случае на поверхность дефектного места наносят пенообразуюшее вещество, после чего на него устанавливается переносная вакуумная камера со смотровым окошком, допускающим осмотр места контроля.

При создании необходимого разрежения имеющиеся неплотности обнаруживаются по появлению пузырьков.

Химический метод основан на химическом воздействии аммиака NH3 на фенолфталеин или азотнокислую ртуть, изменяющих свою окраску под действием аммиака. В качестве контрольного газа при этом методе применяют 1 %-ную смесь аммиака с воздухом или 3 %-ную смесь аммиака с азотом. Индикаторную ленту приготавливают непосредственно перед контролем, пропитывая фенолфталеином или азотнокислой ртутью фильтровальную бумагу или белую ткань. Избыточное давление газа в процессе контроля берется 0,1 ... 0,15 МПа. При контроле химическим методом необходимо соблюдать правила техники безопасности и производственной санитарии, предусмотренные при работе с вредными химическими веществами.

Манометрический метод основан на регистрации изменения испытательного давления контрольного или пробного вещества, которым заполняется контролируемое изделие. Испытательное давление и время выдержки определяются техническими условиями на изделие.

Галогенный метод контроля основан на изменении эмиссии ионов нагретой металлической поверхностью при попадании на нее пробного вещества, содержащего галогены. Метод отличается высокой чувствительностью и применяется для контроля герметичности ответственных паяных изделий.

Масс-спектрюметрический метод контроля основан на принципе разделения по массам ионов газов, проходящих через неплотности контролируемого изделия с помощью масс-спектрометров. Этот метод отличается высокой чувствительностью и применяется для контроля герметичности ответственных изделий. В качестве пробного газа используют водород, гелий, аргон и другие газы (наибольшее применение нашел гелий). В качестве контрольных газов применяют чистый гелий, смеси его с воздухом или азотом при концентрации гелия 10 ... 90 %. Для контроля герметичности нашли распространение гелиевые течеискатели со встроенным в них масс-спектрометром. При контроле герметичности течеискате-лем необходимо обеспечить такое заполнение изделия контрольным газом, при котором обеспечивается равномерная концентрация гелия во всем объеме изделия. Избыточное давление контрольного газа устанавливается в соответствии с техническими условиями. Проверку герметичности проводят путем перемещения щупа гелиевого течеискателя по кон-» тролируемой поверхности.

Радиационный метод контроля герметичности основан на фиксировании излучения, испускаемого радиоактивными жидкостями или газами, которыми заполняется контролируемое изделие. Применяются на практике и стандартизированы радиационные методы контроля герметичности тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.

Разрушающие методы. При разрушающих методах контроля паяных изделий испытанию до разрушения подвергают: непосредственно изделие, образцы, вырезанные из взятого от партии изделия, или образцы, вырезанные из «свидетеля», т.е. паявшегося по той же технологии изделия, предназначенного для проведения испытаний. Для выявления механических свойств паяных соединений проводят испытания паяных образцов при различных способах нагружения: растяжении, сжатии, изгибе, кручении и др. Вид и требования разрушающих методов контроля определяются техническими условиями на паяное изделие.

Список литературы

  1. Бакутин В. Н., Заика Ж. А., Карпов В. И. Определение дефектов пайки радиационным методом // Дефектоскопия. 1972. № 6. С. 75-80.
  2. Буслович С. Л., Гельфгат Ю. М., Коциныш И. А. Автоматизация пайки печатных плат. М: Энергия, 1976. 216 с.
  3. Румянцев С. В., Добромыслов В. А., Борисов О. И. Неразрушающие методы контроля сварных соединений. М.: Машиностроение, 1976.335 с.
  4. Ремизов А. Л. Ультразвуковая дефектоскопия паяных соединений строительных металлоконструкций / В сб.: Пайка 2000. Тольятти, 2000. С. 89 - 95.
  5. Ковшиков Е. К. Неразрушающий контроль качества эвтектической пайки кристалла кремния при сборке интегральных схем / В сб.: Неразрушающий контроль и системы управления качеством сварных и паяных соединений. М.: ЦРДЗ, 1992. С. 129 - 133.
Источник: Справочник по пайке. Под ред. И.Е.Петрунина. Москва, Машиностроение, 2003