Когда говорят про автономную селективную сварку, многие сразу представляют роботов с идеальными траекториями. Но на деле — это про то, как избежать подтёков припоя на термочувствительных контактах и не спалить дорожки на платах с шагом 0.3 мм. Вот где начинается реальная работа.
До 2015 года мы в цеху ставили паяльные станции с регулировкой до 50 Вт, но для аккумуляторных сборок с свинцовыми пластинами это всегда был риск. Температура плавления свинца — 327°C, а соседние полимерные изоляторы держат максимум 90°C. Автоматика того времени просто не умела учитывать тепловую инерцию.
Однажды на сборке для телеком-оборудования перегрели клемму — расплавился фиксатор, и вся партия в 200 штук пошла в брак. Тогда и появилась идея перейти на селективную сварку с точечным подводом тепла.
Сейчас китайские HTGD как раз закрывают этот вопрос — их автоматы для пайки свинцовых элементов имеют термопары с обратной связью, но об этом позже.
В 2018 тестировали три системы: японскую с лазерным нагревом, немецкую с ИК-излучением и китайскую HTGD с импульсным подающим механизмом. Немцы давали стабильность, но их установка требовала отдельной линии охлаждения — лишние 5 метров в цеху.
У HTGD оказался любопытный ход — они использовали кассетный податчик флюса с азотной продувкой. Это решало проблему окисления, но первые месяцы мы возились с настройкой дозировки. Слишком мало флюса — шарики припоя не формируются, слишком много — забивает сопло.
Зато их система автономной сварки позволяла ставить модуль прямо в конвейер без остановки линии. Мелочь, а экономила 12 секунд на цикл.
В 2020 году делали партию для аппаратов ИВЛ — там свинцовые клеммы должны держать 1000 циклов перепадов тока. Стандартная волновая пайка не подходила — оставались микротрещины в местах контакта.
Перешли на селективную пайку с предварительным подогревом до 80°C. Важно было не перегреть биметаллический переход медь-свинец. Использовали станцию HTGD SMT560 — у неё есть калибровка под разные теплопроводности.
После 3 месяцев тестов получили стабильное сопротивление в 0.8 мОм против 1.2 мОм при ручной пайке. Но пришлось докупать вакуумные захваты — свинцовые элементы деформировались от пневматики.
Пытались адаптировать систему под пайку никелированных свинцовых пластин — это вообще отдельная история. Флюс не смачивал поверхность, припой скатывался шариками. Оказалось, нужно было использовать активные флюсы с содержанием абиетиновой кислоты, но это противоречило требованиям к остаточной проводимости.
Пришлось комбинировать — сначала плазменная очистка в азоте, потом пайка с бескислотным флюсом. HTGD тогда доработали для нас программный модуль с двумя стадиями прогрева.
Кстати, их техподдержка работает через gdk-smt.ru — отвечают в течение 4 часов, что для Китая редкость. Видно, что высококачественные свинцовые элементы для них — не просто слова.
Сейчас уже не удивляемся, когда станок сам строит 3D-карту тепловых полей и корректирует траекторию пайки. Но в 2022 году это была революция — особенно для элементов с неравномерной массой, где тонкий вывод прогревается быстрее массивного основания.
HTGD в своих новых линейках используют камеры с ИК-фильтрами — видят не только геометрию, но и распределение температуры в реальном времени. Правда, пришлось обучать операторов работать с тепловизионными картами — сначала они путали блики с перегревом.
Сейчас такие системы ставят на линиях сборки автомобильных АКБ — там где нужна пайка свинцовых шин к бареттерам. Точность до 0.1 мм и полное отсутствие брызг припоя.
Главное заблуждение — что автономная селективная сварка означает полное исключение человека. На деле оператор нужен для контроля деградации жал и подбора программ под новые материалы. Мы раз в месяц проводим калибровку термопар — без этого температура уходит на 15-20°C.
У HTGD есть облачная система диагностики — оборудование само предлагает заменить изношенные узлы. Но наши технологи всё равно ведут журнал в Excel — привычка из 2000-х, когда софт глючил.
Кстати, Shenzhen HTGD Intelligent Equipment Co., Ltd как раз выросла из таких практических задач — они с 2008 года шли к тому, чтобы автоматизация учитывала именно производственные нюансы, а не только теорию.
Уже тестируем системы с ИИ-коррекцией параметров в реальном времени — когда станок сам подбирает скорость подачи припоя исходя из состояния флюса. Влажность в цеху влияет сильнее, чем кажется — летом при 80% влажности приходится увеличивать расход азота на 7%.
HTGD анонсировали модуль для пайки гибридных соединений — там где свинцовые элементы соседствуют с литиевыми ячейками. Это будет новый уровень для высококачественных свинцовых элементов в энергонакопительных системах.
Но идеальной системы всё равно нет — до сих пор для особо ответственных узлов дублируем пайку ручным контролем. Может, лет через пять ИИ научится предсказывать усталость металла…
