近幾年來,隨著對焊接產品質量的要求越來越高,同時**對環境保護的要求也越來越高,無鉛化焊接已經廣泛普及應用,惰性氮氣焊接在提高產品的質量上受到人們的青睞。雖然,選購氮氣氛需要花費一定的資金,但比起環保要求以及因焊缺陷帶來的返修成本要低得多。為此,惰性氮氣氛在SMT的焊接中的作用越來越受到人們的重視,并將逐漸被人們接受和廣泛應用。不過,氮氣的使用成本除了在很大程度上取決于流動速率、操作小時數和回焊爐的結構以及生產工藝外,氮氣源的選擇更為重要。
1、氮氣的來源主要有兩種:液態罐裝氮(深冷空分),用制氮機產生氮氣(直接從空氣總提取氮氣,非深冷空分)。
液態罐裝氮(一噸的液氮相當于常溫常壓下799m3的氮氣,一般損失為5%):
用大型制氮設備制造出氣態氮氣,然后經過超高壓、超低溫處理(通常是:500Mpa,1800C),使它轉化成液氮。我們使用(就是往設備中輸入氮氣)的是氣態氮。所以在用液氮前必需有一個氣化的過程,這通過汽化器來實現:減壓、升溫。一般情況下,汽化后氮氣溫度能達到常溫。液氮儲罐要單獨購置或者租賃,投資大,使用成本很高。
2、制氮機有兩種:膜分離制氮機,PSA制氮機:
膜分離制氮機:產出的氮氣純度可達到99.9%或氧含量<=1000ppm,優點是:啟動快2~3分鐘就可生產出合格氮氣,可隨時開停,系統穩定可靠,氮氣純度波動小,維護量小,維修簡單;
缺點:投資及維護成本高,需加入進入空氣耗能高。
PSA制氮機:采用碳分子篩(Carbor Molecule Sieve)為吸附劑,利用變壓吸附(Pressure Swing Adsorbtion)工藝,直接生產出氮氣純度為99.99%或氧含量<=100ppm)的氮氣充入設備。
優點: 可24小時連續運轉產出純度穩定的氮氣 , 無須專人看顧
3、現場制氮機在SMT行業中的實際使用案例
制氮機系統在SMT行業中的實際應用:
選用現場PSA制氮機*先要考慮的是用氣量和氮氣純度:
l、單位時間的耗氣量(通常以每小時多少立方米計算):不同*牌、不同型號的爐子耗氣量不同,輸入PCB的尺寸不同耗氣量也不同,鏈條轉動的速度不同耗氣量也不一樣,所以確切的耗氣量要以現場實驗為依據,富士康集團每臺爐子的氮氣使用量為 20m3/h
2、氮氣的純度(多少個九,或氧含量的ppm值);先確定爐子中的氮氣純度,再確定制氮機出口純度。氧化反應的充要條件是氧分子的存在,同樣條件下氧含量越高,氧化反應越激烈;反之氧含量越低,氧化反應越微弱。當然氮氣純度越高越好,但應考慮投資成本與產品的不良率和返工量的平衡。目前大多數的電子廠商都選擇:99.99%或氧含量l00ppm,也有選擇:99.9%或氧含量1000ppm,少數選擇:99.999%或氧含量10ppm。所以確切的純度應根據產品的檔次、允許的不良率、公司政策、產品對浸潤性的要求等因素決定。確定了爐子中的氮氣純度后,再確定制氮機出口純度;通常制氮機不與SMT生產線一起放在車間里,而是放在屋頂,或車間外,通過管道輸入爐子,之間有很多個連接口,很有可能造成氮氣純度下降,所以制氮機的出口純度也要有余額。富士康集團使用的純度為99.99%制氮機,出口氧含量<=100ppm。
下面以一套純度為99.99%,產氣量為20m3/Hr 的氮氣發生機用于一條SMT生產線,作出簡要經濟性分析與比較如下:
1、液氮使用成本
市場上的液氮約為1200元/噸,一噸液氮可氣化成純度為99.99%,780m3的氣態氮,所以購買1m3的氮氣價格是1.4元。如果加上液氮儲罐的租金、汽化器的購置費、每年人工的費用等,使用1m3氮氣的成本接近1.6元。
2、PSA制氮機的使用成本
現場PSA制氮機的使用成本主要是電能的消耗,電能的消耗主要來自以下幾個方面:
空壓機:空壓機的額定功率為22kw(已考慮余量),因為在系統選型時就考慮到空壓機的卸載和適當的壓縮空氣余量,所以空壓機的實際消耗功率約為額定功率的80%左右,即為:17.6kw左右。電費按0.6元計算,一年的平均運行時間為8000小時,每年電費總計為17.6×8000×0.6=84480元。
冷凍干燥機:冷凍干燥機的額定功率為1kw.。冷干機的電費總計為 1×8000×0.6=4800元。
制氮機:制氮機的原料是壓縮空氣,而制氮機本身基本不耗電,其主要是儀表用電,額定功率大約為0.4kw。
每年電費總計0.4×8000×0.6=1920元。
人工費:因設備無須專人職守,所以該套制氣設備在計算運行成本時,可忽略不計。
設備折舊費:設備投資按20萬元計算,每年折舊2萬元。
單位立方氮氣成本為(8.5+0.48+0.2+2)÷(20×8000)=0.7元
兩種用氮方式每年差價為