使用KIC Auto-Focus工具优化炉温以达到省电的效果
序言
由于锡银铜合金的熔点较高，导致回流焊接的温度也提高了很多，这样回流炉的电能消耗相应增加了。这篇文章的目的是通过KIC公司的Auto-Focus软件找出更加节能的炉温设定。
简介
为了测试在无铅制程中电能的消耗量，我们把电能表装在回流炉上。接下来的几天电能表会一直记录数据。. 
实验描述
我们使用2005年七月份生产的 Heller 1912 EXL回流炉,一台配有Auto-Focus功能的SlimKIC 2000 测温仪。
测试选择了即将转换为无铅制程的电信产品。
实验由下面四部分组成 ：
· 使用原来炉温设定的有铅产品
· 使用优化炉温设定的有铅产品
· 使用原来炉温设定的无铅产品
· 使用优化炉温设定的有铅产品
所有优化过的链速都会高于产品的生产周期，这样回流炉就不会成为生产中的瓶颈。
Case A –使用原来炉温设定的有铅产品
直接选择原有的炉温设定， 最高温度范围205° to 225°C.
Case A Settings
炉温如下:
| Zone | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Setpoint | 101 | 117 | 131 | 155 | 161 | 161 |
| Zone | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Setpoint | 171 | 180 | 199 | 239 | 239 | 220 |
测试结果如下:
| 最高温度 [°C]: | 223.5 |
| TAL [s]: | 82.0 |
| ∆T [°C]: | 11.06 |
设定好炉温后开始记录电能消耗. 测出的平均电能消耗为10.4 kWh.
· Case B –使用优化炉温设定的有铅产品
使用KIC Auto-Focus 找出最佳炉温,软件可以自动找出适合制程要求的最低设定温度。软件是在原来的温度基础上进行优化的。
Case B 设定
以下是优化过的炉温设定:
| Zone | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Setpoint | 101 | 117 | 131 | 155 | 162 | 162 |
| Zone | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Setpoint | 172 | 183 | 193 | 229 | 230 | 217 |
测试结果如下:
| 最高温度 [°C]: | 216 |
| TAL [s]: | 81.3 |
| ∆T [°C]: | 9.18 |
很明显最高温度和delta T 都比以前要低，电能表记录的数值为 8.8 kWh, 比Case A的电能消耗降低了15%.
Case C –使用原来炉温设定的无铅产品
直接选择原有的无铅炉温设定， 最高温度范围235° C到260°C.
Case C Settings
炉温设定如下:
| Zone | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Setpoint | 120 | 130 | 150 | 179 | 190 | 222 |
| Zone | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Setpoint | 235 | 235 | 243 | 263 | 262 | 222 |
测试结果如下:
| Peak temperature [°C]: | 252.7 |
| TAL [s]: | 88.8 |
| ∆T [°C]: | 9.71 |
平均电能消耗为 11.5 kWh.
Case D –使用优化炉温设定的无铅产品
使用KIC Auto-Focus找出最佳设定。
Case D Settings
炉温设定如下:
| Zone | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Setpoint | 116 | 104 | 140 | 166 | 193 | 211 |
| Zone | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Setpoint | 219 | 231 | 257 | 247 | 245 | 208 |
测试结果如下:
| Peak temperature [°C]: | 241.4 |
| TAL [s]: | 85.0 |
| ∆T [°C]: | 4.67 |
delta T降低了很多， 平均电能消耗10.6 kWh.与优化之前的炉温对比，Case D 比Case C的电能消耗降低了7.8 %
结论
以下是四次测试的电能消耗值.
| 有铅 | 无铅 | |
| 原有炉温 | 10.4 kWh | 11.5 kWh |
| 优化的炉温 | 8.8 kWh | 10.6 kWh |
每年节约的电费 = 平均每小时电能消耗 • 电能价格 • 24 小时• 7 天 • 52 周
如果平均电能价格是 $0.076/kWh, 可以计算出如下数值：
| 有铅 | 无铅 | |
| 原有炉温设定 | $6,904.93 | $7,635.26 |
| 优化的炉温设定 | $5,842.64 | $7,037.72 |
| 节约的成本 | $1,062.29 | $597.54 |
这些测试表明KIC公司的Auto-Focus可以明显的降低电能消耗，为公司节约成本。
References
M. Apell, J. Dautenhahn, T. Formella, J. Morris, “Power Consumption and Nitrogen Control in Lead-Free Reflow,” OnBoard Technology, April 2004, pp. 24-26
