Почти всеки процес на сглобяване може да се извърши по няколко начина. Опцията, която производителят или интеграторът избира за най-добри резултати, обикновено е тази, която съвпада с доказана технология за конкретно приложение.
Спояването е един такъв процес. Спояването е процес на свързване на метали, при който две или повече метални части се съединяват чрез разтопяване на добавъчен метал и вливането му в съединението. Добавъчният метал има по-ниска точка на топене от съседните метални части.
Топлината за спояване може да бъде осигурена от горелки, пещи или индукционни бобини. По време на индукционно спояване индукционната бобина създава магнитно поле, което загрява субстрата, за да разтопи добавъчния метал. Индукционното спояване се оказва най-добрият избор за нарастващ брой приложения за сглобяване.
„Индукционното спояване е много по-безопасно от горелката, по-бързо от пещта и по-повтаряемо и от двете“, каза Стив Андерсън, мениджър на полеви и тестови науки във Fusion Inc., 88-годишен интегратор в Willoughby, Ohio Said, специализиран в различни методи на сглобяване, включително спояване.“Освен това, индукционното спояване е по-лесно.В сравнение с другите два метода, всичко, от което наистина се нуждаете, е стандартно електричество.“
Преди няколко години Fusion разработи напълно автоматична машина с шест станции за сглобяване на 10 твърдосплавни фрези за металообработка и производство на инструменти. Бързите се изработват чрез закрепване на цилиндрични и конични заготовки от волфрамов карбид към стоманена опашка. Производствената скорост е 250 части на час, а тавата за отделни части може да побере 144 заготовки и държачи за инструменти.
„Четириосов робот SCARA взема дръжка от тавата, представя я към дозатора за спояваща паста и я зарежда в гнездото за захващане“, обяснява Андерсън. „След това роботът взема парче заготовка от тавата и го поставя в края на стеблото, към което е залепено.Индукционното запояване се извършва с помощта на електрическа намотка, която се увива вертикално около двете части и довежда сребърния пълнежен метал до температура на ликвидус от 1305 F. След като компонентът на бора е подравнен и охладен, той се изхвърля през изпускателен улей и се събира за по-нататъшна обработка.
Използването на индукционно спояване за сглобяване се увеличава, главно защото създава силна връзка между две метални части и защото е много ефективно при съединяване на различни материали. Загрижеността за околната среда, подобрената технология и нетрадиционните приложения също принуждават инженерите-производители да разгледат по-отблизо индукционното спояване.
Индукционното запояване съществува от 50-те години на миналия век, въпреки че концепцията за индукционно нагряване (с помощта на електромагнетизъм) е открита преди повече от век от британския учен Майкъл Фарадей. Ръчните горелки са първият източник на топлина за запояване, последвани от пещите през 20-те години на миналия век. По време на Втората световна война често се използват методи, базирани на пещи, за производство на големи количества метални части с минимален труд и разходи.
Потребителското търсене на климатици през 1960-те и 1970-те години създаде нови приложения за индукционно запояване. Всъщност масовото запояване на алуминий в края на 1970-те години доведе до много от компонентите, открити в днешните автомобилни климатични системи.
„За разлика от запояването с горелка, индукционното запояване е безконтактно и минимизира риска от прегряване“, отбелязва Рик Бауш, мениджър продажби за Ambrell Corp., inTEST.temperature.“
Според Грег Холанд, мениджър продажби и операции в eldec LLC, стандартната индукционна система за спояване се състои от три компонента. Това са захранването, работната глава с индукционната намотка и охладителят или охладителната система.
Захранването е свързано към работната глава и намотките са проектирани по поръчка, за да се поберат около съединението. Индукторите могат да бъдат направени от твърди пръти, гъвкави кабели, машинно обработени заготовки или 3D отпечатани от прахообразни медни сплави. Обикновено обаче се изработват от кухи медни тръби, през които тече вода по няколко причини. Едната е да поддържате намотката хладна, като противодействате на топлината, отразена от частите по време на процеса на спояване. Течащата вода също предотвратява s натрупване на топлина в намотките поради честото наличие на променлив ток и произтичащия от това неефективен топлопренос.
„Понякога концентратор на потока се поставя върху бобината, за да усили магнитното поле в една или повече точки на кръстовището“, обяснява Холанд. Такива концентратори могат да бъдат от ламиниран тип, състоящи се от тънки електротехнически стомани, плътно подредени една върху друга, или феромагнитни тръби, съдържащи прахообразен феромагнитен материал и диелектрични връзки, компресирани под високо налягане.Използвайте едно от двете Предимството на концентратора е, че той намалява времето на цикъла, като внася повече енергия в определени области на ставата по-бързо, като същевременно поддържа други области по-хладни.“
Преди позициониране на метални части за индукционно спояване, операторът трябва правилно да зададе честотата и нивата на мощност на системата. Честотата може да варира от 5 до 500 kHz, колкото по-висока е честотата, толкова по-бързо се нагрява повърхността.
Захранващите устройства често са в състояние да произвеждат стотици киловати електричество. Въпреки това, запояването на част с размер на длан за 10 до 15 секунди изисква само 1 до 5 киловата. За сравнение, големите части могат да изискват от 50 до 100 киловата мощност и да отнемат до 5 минути за запояване.
„Като общо правило по-малките компоненти използват по-малко енергия, но изискват по-високи честоти, като например 100 до 300 килохерца“, каза Бауш. „За разлика от тях по-големите компоненти изискват повече мощност и по-ниски честоти, обикновено под 100 килохерца.“
Независимо от техния размер, металните части трябва да бъдат позиционирани правилно, преди да бъдат закрепени. Трябва да се внимава да се поддържа тясна междина между основните метали, за да се даде възможност за правилно капилярно действие от течащия добавъчен метал. Челните, припокриващите и припокриващите се съединения са най-добрият начин да се осигури тази хлабина.
Традиционните или самозакрепващите се са приемливи. Стандартните приспособления трябва да бъдат направени от по-малко проводими материали като неръждаема стомана или керамика и да докосват компонентите възможно най-малко.
Чрез проектиране на части с преплитащи се шевове, огъване, вдлъбнатини или набраздявания може да се постигне самофиксация без необходимост от механична опора.
След това фугите се почистват с шмиргел или разтворител, за да се отстранят замърсители като масло, грес, ръжда, котлен камък и мръсотия. Тази стъпка допълнително подобрява капилярното действие на разтопения добавъчен метал, който се издърпва през съседните повърхности на фугата.
След като частите са поставени правилно и почистени, операторът нанася смес за фуги (обикновено паста) върху фугата. Съединението е смес от добавъчен метал, флюс (за предотвратяване на окисляване) и свързващо вещество, което държи метала и флюса заедно преди да се стопят.
Допълнителните метали и флюсовете, използвани при спояване, са формулирани да издържат на по-високи температури от тези, използвани при запояване. Допълнителните метали, използвани за спояване, се топят при температури от най-малко 842 F и са по-здрави при охлаждане. Те включват сплави алуминий-силиций, мед, мед-сребро, месинг, бронз, злато-сребро, сребро и никел.
След това операторът позиционира индукционната намотка, която се предлага в различни дизайни. Спираловидните намотки са с кръгла или овална форма и обграждат изцяло детайла, докато виличните (или щипкови) намотки са разположени от всяка страна на съединението и намотките на канала се закачат към частта. Други намотки включват вътрешен диаметър (ID), вътрешен/външен диаметър (OD), палачинкови, отворени и многопозиционни.
Равномерното нагряване е от съществено значение за висококачествени запоени връзки. За да направи това, операторът трябва да гарантира, че вертикалното разстояние между всяка верига на индукционната бобина е малко и че разстоянието на свързване (ширина на междината от OD до ID на бобината) остава еднакво.
След това операторът включва захранването, за да започне процеса на нагряване на ставата. Това включва бързо прехвърляне на променлив ток със средна или висока честота от източник на захранване към индуктор, за да се създаде променливо магнитно поле около него.
Магнитното поле индуцира ток върху повърхността на съединението, което генерира топлина, за да разтопи добавъчния метал, позволявайки му да тече и да намокри повърхността на металната част, създавайки силна връзка. Използвайки многопозиционни бобини, този процес може да се извърши върху множество части едновременно.
Препоръчва се окончателно почистване и проверка на всеки запоен компонент. Измиването на части с вода, загрята до поне 120 F, ще отстрани остатъците от флюс и всякакви нагари, образувани по време на запояване. Частта трябва да се потопи във вода, след като добавъчният метал се втвърди, но модулът все още е горещ.
В зависимост от частта, минималната проверка може да бъде последвана от неразрушително и разрушително изпитване. Методите за неразрушаващ контрол включват визуална и радиографска проверка, както и изпитване за течове и доказателство. Общите методи за разрушително изпитване са металографско, отлепване, опън, срязване, умора, трансфер и изпитване на усукване.
„Индукционното спояване наистина изисква по-голяма първоначална капиталова инвестиция от метода с горелка, но си заслужава, защото получавате допълнителна ефективност и контрол“, каза Холанд. „С индукцията, когато имате нужда от топлина, просто натискате.Когато не го правиш, натискаш.“
Eldec произвежда широка гама от източници на захранване за индукционно спояване, като линията за междинна честота ECO LINE MF, която се предлага в различни конфигурации, за да отговаря най-добре на всяко приложение. Тези захранващи устройства се предлагат в мощности, вариращи от 5 до 150 kW и честоти от 8 до 40 Hz. Всички модели могат да бъдат оборудвани с функция за усилване на мощността, която позволява на оператора да увеличи 100% непрекъснат режим на работа с допълнителни 5 0% в рамките на 3 минути. Други ключови характеристики включват контрол на температурата на пирометъра, температурен рекордер и превключвател на мощността на биполярен транзистор с изолиран порт. Тези консумативи изискват малко поддръжка, работят тихо, имат малък отпечатък и лесно се интегрират с контролери за работни клетки.
Производителите в няколко индустрии все повече използват индукционно спояване за сглобяване на части. Bausch посочва производителите на автомобилно, космическо, медицинско оборудване и минно оборудване като най-големите потребители на оборудване за индукционно спояване на Ambrell.
„Броят на индукционно запоени алуминиеви компоненти в автомобилната индустрия продължава да се увеличава поради инициативите за намаляване на теглото“, посочва Бауш. „В аерокосмическия сектор никелът и други видове износващи се накладки често се запояват към реактивни ножове.И двете индустрии също спояват с индукционно спояване различни фитинги за стоманени тръби.“
И шестте системи EasyHeat на Ambrell имат честотен диапазон от 150 до 400 kHz и са идеални за индукционно спояване на малки части с различни геометрии. Компактите (0112 и 0224) предлагат контрол на мощността в рамките на 25 вата резолюция;моделите от серията LI (3542, 5060, 7590, 8310) предлагат управление в рамките на 50 вата резолюция.
И двете серии имат подвижна работна глава до 10 фута от източника на захранване. Контролите на предния панел на системата са програмируеми, позволявайки на крайния потребител да дефинира до четири различни профила на нагряване, всеки с до пет времеви и мощностни стъпки. Дистанционното управление на захранването е налично за контактен или аналогов вход или опционален сериен порт за данни.
„Нашите основни клиенти за индукционно спояване са производители на части, които съдържат малко въглерод, или части с голяма маса, които съдържат висок процент желязо“, обяснява Рич Кукел, мениджър бизнес развитие на Fusion. „Някои от тези компании обслужват автомобилната и космическата промишленост, докато други произвеждат оръжия, комплекти режещи инструменти, водопроводни кранове и дренажи или блокове за разпределение на енергия и предпазители.“
Fusion продава персонализирани ротационни системи, които могат да спояват индукционно 100 до 1000 части на час. Според Cukelj, по-високи добиви са възможни за един тип част или за специфична серия от части. Тези части варират в размер от 2 до 14 квадратни инча.
„Всяка система съдържа индексатор от Stelron Components Inc. с 8, 10 или 12 работни станции“, обяснява Cukelj. „Някои работни станции се използват за запояване, докато други се използват за инспекция, използване на камери за визуализация или лазерно оборудване за измерване или извършване на тестове за издърпване, за да се осигурят висококачествени запоени съединения.“
Производителите използват стандартните захранващи устройства ECO LINE на eldec за различни приложения за индукционно запояване, като например термосвиваеми ротори и валове или свързване на корпуси на двигатели, каза Холанд. Съвсем наскоро модел от 100 kW на този генератор беше използван в приложение за големи части, което включваше запояване на медни кръгови пръстени към медни кранове за генератори на водноелектрически язовир.
Eldec също така произвежда преносими захранвания MiniMICO, които могат лесно да се местят из фабриката с честотен диапазон от 10 до 25 kHz. Преди две години производител на автомобилни топлообменни тръби използва MiniMICO за индукционно запояване на връщащи колена към всяка тръба. Един човек извърши цялото спояване и сглобяването на всяка тръба отне по-малко от 30 секунди.
Джим е старши редактор в ASSEMBLY с над 30-годишен редакторски опит. Преди да се присъедини към ASSEMBLY, Камило е бил PM инженер, редактор на Journal of Association for Equipment Engineering и Milling Journal. Джим има диплома по английски език от университета DePaul.
Изпратете заявка за предложение (RFP) до доставчик по ваш избор и щракнете върху бутон, описващ вашите нужди
Разгледайте нашето ръководство за купувача, за да намерите доставчици на всички видове технологии за сглобяване, машини и системи, доставчици на услуги и търговски организации.
Lean Six Sigma полага усилия за непрекъснато подобрение от десетилетия, но недостатъците му станаха очевидни. Събирането на данни е трудоемко и може да обхване само малки извадки. Данните вече могат да се събират за дълги периоди от време и на множество места на малка цена от по-старите ръчни методи.
Роботите са по-евтини и по-лесни за използване от всякога. Тази технология е лесно достъпна дори за малки и средни производители. Чуйте тази ексклузивна панелна дискусия с участието на ръководители от четири от най-добрите американски доставчици на роботика: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America и Universal Robots.