Причины формирования и способы устранения воздушных пузырей на поверхности пруткового припоя, полученного прямой экструзией

Бесплатный доступ

Ужесточение показателей экологической безопасности и ограничение использования свинца в новом электротехническом и электронном оборудовании до величины не более 0,01 % продиктовали необходимость поиска новых легкоплавких сплавов для использования в качестве припоя. Сплав 52In-48Sn, являясь одним из самых перспективных бессвинцовых припоев, востребован электротехнической промышленностью в виде прутков и проволоки. В данной статье описана технология получения пруткового припоя из сплава 52In-48Sn в условиях мелкосерийного производства и проблемы, с которыми столкнулись при ее реализации. В данной статье представлены результаты исследования причин образования поверхностного дефекта «воздушные пузыри» у прутков ø8,0 и ø15,0 мм из сплава 52In-48Sn, изготовленных методом прямой экструзии. Моделирование в программе QForm процесса распрессовки заготовок в контейнере в процессе экструзии показало, что причиной образования дефекта «воздушные пузыри» на поверхности прутков является чрезмерный зазор между контейнером и заготовкой. В процессе осадки заготовки в контейнере объем воздуха запирается в контейнере и поступает внутрь сплава. Для устранения этого дефекта при прессовании необходимо минимизировать зазор между заготовкой и контейнером. Отношение длины к диаметру заготовки не должно превышать 2,5. Чтобы исключить поверхностный дефект «воздушные пузыри» готовой продукции, эти требования необходимо учитывать при конструировании инструмента для прямого прессования (экструзии). Результаты проведенных исследований экспериментально подтверждены при изготовлении прутков ø8,0 мм. Уменьшение зазора между контейнером и заготовкой до 0,5 мм позволило получить прутки с высоким качеством поверхности.

Еще

Экструзия, сплав 52in-48sn, бессвинцовый припой, пруток, поверхностный дефект, воздушные пузыри

Короткий адрес: https://sciup.org/147240360

IDR: 147240360   |   DOI: 10.14529/met230105

Список литературы Причины формирования и способы устранения воздушных пузырей на поверхности пруткового припоя, полученного прямой экструзией

  • Бессвинцовые припои в технологии производства изделий микроэлектроники / В.В. Зенин, В.Н. Беляев, Ю.Е. Сегал, А.А. Колбенков // Микроэлектроника. 2003. Т. 32, № 4. С. 310–320.
  • Gain A.K., Zhang L., Chan Y. Microstructure, elastic modulus and shear strength of alumina (Al2O3) nanoparticles-doped tin–silver–copper (Sn–Ag–Cu) solders on copper (Cu) and gold/nickel (Au/Ni)-plated Cu sub-strates // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2015. Vol. 26. P. 7039–7048. DOI: 10.1007/s10854-015-3325-4
  • Медведев А.М. Бессвинцовые технологии монтажной пайки. Что нас ожидает? // Электронные компоненты. 2004. № 11.
  • Gain A.K., Zhang L., Quadir M.Z. Thermal aging effects on micro-structures and mechanical properties of an environmentally friendly eutectic tin-copper solder alloy // Mater. Des. 2016. Vol. 110. P. 275–283. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.08.007
  • Gain, A.K.; Zhang, L. Microstructure, thermal analysis and damping properties of Ag and Ni nano-particles doped Sn–8Zn–3Bi solder on OSP–Cu substrate // J. Alloys Compd. 2014. Vol. 617. P. 779–786. DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.08.076
  • Gain A.K., Zhang L. Growth mechanism of intermetallic compound and mechanical properties of nickel (Ni) nanoparticle doped low melting temperature tin–bismuth (Sn–Bi) solder // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2016. Vol. 27. P. 781–794. DOI: 10.1007/s10854-015-3817-2
  • Дьяков В.Е. Производство индия из оловянного сырья экстракцией из расплавов: моногр. М.: Издат. Дом «Академия Естествознания», 2020. 144 с. ISBN 978-5-91327-609-4. EDN ABQBGJ. DOI: 10.17513/np.384
  • On the direct extrusion of solder wire from 52In–48Sn alloy / S. Faizov, A. Sarafanov, I. Erdakov et al. // Machines. 2021. Vol. 9 (5). P. 93. DOI: 10.3390/machines9050093
  • Ma X. Surface quality of aluminium extrusion products. Enschede, The Netherlands: University of Twente, 2011. 223 p.
  • Фаизов С.Р., Радионова Л.В. Моделирование и прочностной анализ при проектировании оснастки для прямого прессования легкоплавкого припоя // Пром-Инжиниринг: труды VII всероссийской научно-технической конференции, Москва, Челябинск, Новочеркасск, Волгоград, Сочи, 17–21 мая 2021 года. Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2021. С. 180–185. EDN IWGNDU.
  • Компьютерное моделирование температурных режимов при полунепрерывном прямом прессовании легкоплавких материалов / Л.В. Радионова, С.Р. Фаизов, Д.В. Громов, И.Н. Ердаков // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2020. Т. 20, № 4. С. 30–38. DOI: 10.14529/met200404
  • Математическое моделирование энергосиловых параметров прямого прессования легкоплавких материалов / Л.В. Радионова, С.Р. Фаизов, В.Д. Лезин, А.Е. Сарафанов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2020. Т. 20, № 2. С. 71–79. DOI: 10.14529/met200207
  • Оптимизация процесса прямого прессования проволоки из сплава ПОИн-52 методом обобщенного приведенного градиента / Л.В. Радионова, С.Р. Фаизов, И.Н. Ердаков, А.В. Брык // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2021. Т. 21, № 1. С. 54–65. DOI: 10.14529/met210106
  • Стебунов С.А. 25 лет программе моделирования процессов обработки металлов давлением QForm // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2016. № 11. C. 3–4.
  • Пустовойтов Д.О., Песин А.М. Основы компьютерного моделирования процессов ОМД с применением программы QFORM 2D/3D. Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, 2021. 73 с. ISBN 978-5-9967-2448-2. EDN BXYJFX.
  • Компьютерное моделирование в программе QForm валковой формовки профиля из круглой сварной трубы / Д.В. Громов, И.Н. Ердаков, Л.В. Радионова, А.С. Свистун // Пром-Инжиниринг: труды VII всероссийской научно-технической конференции, Москва, Челябинск, Новочеркасск, Волгоград, Сочи, 17–21 мая 2021 года. Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2021. С. 176–179. EDN SIEOZJ.
  • Логинов Ю.Н., Ершов А.А. Моделирование в программном комплексе QFORM образования пресс-утяжины при прессовании // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2013. № 7. С. 42–46. EDN PJLSSQ.
  • Петров М.А., Гневашев Д.А., Крутина Е.В. Численное моделирование осадки образцов из бронзы с учетом изменения их относительной плотности // Технология металлов. 2022. № 2. С. 35–48. EDN PHZHVQ. DOI: 10.31044/1684-2499-2022-0-2-35-48
  • Каргин В.Р., Каргин Б.В. Основы технологических процессов ОМД: раздел прессование: учеб. пособие. Самара: Изд-во СГАУ, 2011. 103 с. ISBN 978-5-7883-0826-5.
Еще
Статья научная