…ed eccoci di nuovo qui con altri miti sull’azoto e sulla saldatura con gas inerti.
La prima parte di questo post è disponibile qui.
Mito 6: “Ho attivato il flusso di azoto, quindi il mio forno è ora inerte”
Realtà: Ci vuole tempo per spurgare completamente un forno (e sì, ho un’equazione per determinarlo). Il livello finale di ossigeno all’equilibrio, come abbiamo visto nella discussione precedente, si collocherà da qualche parte tra quello presente nell’azoto in entrata e il livello di ossigeno di 209.000 ppm presente nell’aria.
Mito 7: “Se aumento la portata di azoto, otterrò un livello di ossigeno più basso”
Realtà: Sì, è vero, fino a un certo punto. Tuttavia, ogni forno di rifusione presenta un livello minimo di ossigeno al di sotto del quale non è possibile scendere, a causa della miscelazione turbolenta (vedi Mito 3 nel post precedente), e non sarà mai possibile raggiungere lo stesso livello di ossigeno presente nel gas in entrata, poiché, per definizione, è impossibile sigillare ermeticamente un forno di rifusione in linea.
Mito 8: “Ho 26 forni di rifusione identici che utilizzano azoto gassoso, con la stessa pressione in ingresso, e conosco il livello di ossigeno in ppm in uno dei forni, quindi il valore in ppm sarà lo stesso anche negli altri.”
Realtà: un cliente mi ha fatto questa stessa affermazione, per poi dirmi che presentava difetti di saldatura in alcuni forni e non in altri. Perché? Perché quando siamo intervenuti e abbiamo effettivamente misurato il livello di ossigeno, era diverso in ciascuno di essi – e non si trattava nemmeno di una differenza minima. Ho rilevato valori che andavano da 80 ppm di ossigeno fino all’1% (10.000 ppm) semplicemente perché le tende dei forni erano state tagliate a lunghezze diverse. Un cliente del settore dei semiconduttori di potenza stava eseguendo il reflow con gas di formatura e, col passare del tempo, nel suo processo hanno cominciato a formarsi enormi vuoti. Perché? Non stava effettuando una manutenzione preventiva adeguata e i residui di flussante stavano ostruendo o deviando il flusso di gas, consentendo all’ossigeno di contaminare il processo. Ha pulito il forno e il problema è scomparso.
Mito 9: “Ho misurato una volta il livello di ossigeno nei miei forni, quindi ora so esattamente qual è.”
Realtà: la “tenuta all’aria” delle apparecchiature di riflusso cambia nel tempo. Tra i fattori che causano questo cambiamento vi sono:
– I residui di flussante possono ostruire i diffusori e bloccare gli scarichi:
– Gli operatori possono tagliare le tende e regolare il bilanciamento dello scarico del forno.
– I materiali delle guarnizioni in silicone rinforzato con rame possono perdere elasticità e indurirsi, impedendo una tenuta corretta.
Un produttore a contratto che ho visitato stava riscontrando alcuni problemi di riflusso, e solo dopo aver smontato il sistema di scarico esterno e rimosso il pezzo di colofonia lungo due piedi che ostruiva quasi completamente il condotto da 4 pollici si è reso conto di cosa stesse succedendo. Ricordate: le “sostanze volatili” del flussante rimangono volatili solo se sono calde.
Mito 10: “Posso bilanciare facilmente gli scarichi del forno di riflusso collegando tra loro le prese d’aria di ingresso e di uscita”.
Realtà: Questo è un argomento per gli ingegneri tra voi. La velocità frontale (portata del gas in ft/min o cm/min) negli scarichi alle due estremità del forno di riflusso deve essere la stessa (vedi schema). Non le portate volumetriche del gas. Non il diametro interno (ID) dei tubi di sfiato. Il motivo è semplice: se si mantiene la stessa velocità frontale nei condotti a ciascuna estremità, si bilancia esattamente l’effetto Bernoulli lungo tutto il forno, in modo che la pressione sia la stessa. Nel momento in cui si verifica una differenza nella velocità frontale, si crea una differenza nella pressione dell’aria, che spingerà l’aria all’interno del forno a una velocità proporzionale alla differenza dei quadrati delle velocità frontali.
Un'ultima osservazione: la saldatura in ambiente inerte o “azotata” dovrebbe in realtà essere ribattezzata “saldatura a basso livello di ossigeno”, per mettere in risalto la variabile di controllo in questione: il livello di ossigeno (O₂) espresso in ppm. Da un punto di vista ingegneristico, si tratta effettivamente di una variabile di controllo critica, e i livelli in ppm all’interno dei forni di riflusso dovrebbero essere misurati su base continua.
Ricordate: una variabile che non viene monitorata non può essere controllata: è semplicemente una buona pratica ingegneristica.
Nella prossima puntata: il gas di formazione.
Salute!
Andy
