Целью работы является исследование процесса индукционного нагрева мелкогабаритных деталей в зазоре магнитопровода, выявление основных закономерностей, поиск возможных практических применений явления нагрева деталей в зазоре магнитопровода, а также разработка конструкции индукционного нагревательного  устройства  на магнитопроводе.

Актуальность работы обусловлена насущными потребностями радиоэлектронной промышленности в усовершенствовании морально и физически устаревших комплексов индукционного нагрева металлов. В докладе приводятся результаты моделирования электромагнитного поля при пайке шариков припоя индукционным нагревом в зазоре магнитопровода.

При индукционной пайке деталей ЭМ важно выбрать оптимальные параметры технологического процесса пайки, при этом параметры пайки (скорость, величина нагрева) можно контролировать изменением зазора магнитопровода, частоты генератора тока, положением детали в зазоре магнитопровода и т.д. Моделирование проведено в ПО Comsol Multiphysics 4.3

Установка индукционного нагрева представляет собой катушки намотанные на незамкнутом магнитопроводе (рис.1.а).

Измерения проводятся для трех шариков припоя. Один – в центре подложки, второй на удалении 3 мм, и третий на удалении 4 мм от центрального шарика припоя (рис. 1,б).

а                                                                                                         б

Рис. 1. Модель нагрева припоя в зазоре магнитопровода: а –  модель индукционного устройства, б – распределение электромагнитного поля в шарике припоя

Моделирование выполнено для трех частот: 110, 220, 330 кГц. В качестве критерия оптимизации выбрана величина электромагнитных потерь. Результаты моделирования электромагнитных потерь в шарике припоя приведены на рис. 2.

Рис. 2.  Зависимости распределения  электромагнитных потерь  для различных частот в центральном шарике припоя  (1 – 110 кГц, 2 – 220 кГц, 3 –  330 кГц)

 

Таким образом, в результате моделирования  установлено, что индукционный нагрев в зазоре магнитопровода  позволяет проводить эффективную селективную пайку шариков припоя. Изменение частоты оказывает существенное влияние на величину электромагнитных потерь, разница составила до 80% от максимума потерь при 110 кГц. Изменение частоты позволяет контролировать процесс нагрева в широких пределах.

Авторы:

Левин В.Г.

Ланин В. Л. − д. т. н., профессор

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники