PSA变压吸附制氮机在SMT焊接上的应用.doc

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1、PSA变压吸附制氮机在SMT焊接上的应用          近几年来，随着对焊接产品质量的要求越来越高，同时国家对环境保护的要求也越来越高，无铅化焊接已经广泛普及应用，惰性氮气焊接在提高产品的质量上受到人们的青睐。虽然，选购氮气氛需要花费一定的资金，但比起环保要求以及因焊缺陷带来的返修成本要低得多。为此，惰性氮气氛在SMT的焊接中的作用越来越受到人们的重视，并将逐渐被人们接受和广泛应用。不过，氮气的使用成本除了在很大程度上取决于流动速率、操作小时数和回焊炉的结构以及生产工艺外，氮气源的选择更为重要。1、

2、氮气的来源主要有两种：液态罐装氮（深冷空分），用制氮机产生氮气(直接从空气总提取氮气，非深冷空分)。　液态罐装氮(一吨的液氮相当于常温常压下799m3的氮气，一般损失为5%)：　用大型制氮设备制造出气态氮气，然后经过超高压、超低温处理(通常是：500Mpa，1800C)，使它转化成液氮。我们使用(就是往设备中输入氮气)的是气态氮。所以在用液氮前必需有一个气化的过程，这通过汽化器来实现：减压、升温。一般情况下，汽化后氮气温度能达到常温。液氮储罐要单独购置或者租赁，投资大，使用成本很高。2、制氮机有两种：膜

3、分离制氮机，PSA制氮机：　膜分离制氮机：产出的氮气纯度可达到99.9％或氧含量<＝1000ppm，优点是：启动快2~3分钟就可生产出合格氮气，可随时开停，系统稳定可靠，氮气纯度波动小，维护量小，维修简单；缺点：相对PSA制氮机投资高。　PSA制氮机：采用碳分子筛(Carbor  MoleculeSieve)为吸附剂，利用变压吸附(PressureSwingAdsorbtion)工艺,直接生产出氮气纯度为99.99％或氧含量<＝100ppm)的氮气充入设备。优点是3、现场制氮机在SMT行业中的实际使用案

4、例　制氮机系统在SMT行业中的实际应用：　选用现场PSA制氮机首先要考虑的是用气量和氮气纯度：　l、单位时间的耗气量(通常以每小时多少立方米计算)：不同品牌、不同型号的炉子耗气量不同，输入PCB的尺寸不同耗气量也不同，链条转动的速度不同耗气量也不一样，所以确切的耗气量要以现场实验为依据，富士康集团每台炉子的氮气使用量为20m3/h　2、氮气的纯度(多少个九，或氧含量的ppm值)；先确定炉子中的氮气纯度，再确定制氮机出口纯度。氧化反应的充要条件是氧分子的存在，同样条件下氧含量越高，氧化反应越激烈；反之氧含

5、量越低，氧化反应越微弱。当然氮气纯度越高越好，但应考虑投资成本与产品的不良率和返工量的平衡。目前大多数的电子厂商都选择：99.99％或氧含量l00ppm，也有选择：99.9％或氧含量1000ppm，少数选择：99.999％或氧含量10ppm。所以确切的纯度应根据产品的档次、允许的不良率、公司政策、产品对浸润性的要求等因素决定。确定了炉子中的氮气纯度后，再确定制氮机出口纯度；通常制氮机不与SMT生产线一起放在车间里，而是放在屋顶，或车间外，通过管道输入炉子，之间有很多个连接口，很有可能造成氮气纯度下降，所

6、以制氮机的出口纯度也要有余額。富士康集团使用的纯度为99.99%制氮机，出口氧含量<＝100ppm。　下面以一套纯度为99.99%，产气量为20m3/Hr的氮气发生机用于一条SMT生产线，作出简要经济性分析与比较如下：　1、液氮使用成本　市场上的液氮约为1200元/吨，一吨液氮可气化成纯度为99.99%，780m3的气态氮，所以购买1m3的氮气价格是1.4元。如果加上液氮储罐的租金、汽化器的购置费、每年人工的费用等，使用1m3氮气的成本接近1.6元。　2、PSA制氮机的使用成本　现场PSA制氮机的使用成

7、本主要是电能的消耗，电能的消耗主要来自以下几个方面：　空压机：空压机的额定功率为22kw（已考虑余量）,因为在系统选型时就考虑到空压机的卸载和适当的压缩空气余量，所以空压机的实际消耗功率约为额定功率的80%左右，即为：17.6kw左右。电费按0.6元计算，一年的平均运行时间为8000小时，每年电费总计为17.6×8000×0.6=84480元。　冷冻干燥机：冷冻干燥机的额定功率为1kw.。冷干机的电费总计为1×8000×0.6=4800元。　制氮机：制氮机的原料是压缩空气，而制氮机本身基本不耗电，其主要

8、是仪表用电，额定功率大约为0.4kw。　每年电费总计0.4×8000×0.6=1920元。　人工费：因设备无须专人职守，所以该套制气设备在计算运行成本时,可忽略不计。　设备折旧费：设备投资按20万元计算，每年折旧2万元。　单位立方氮气成本为(8.5+0.48+0.2+2)÷(20×8000)=0.7元　两种用氮方式每年差价为20×8000×（1.7-0.7）=16万元　所以PSA制氮机投资回收期仅为10个月。（即16÷20）    　从两种