Gotovo svaki proces montaže može se izvesti na nekoliko načina. Opcija koju proizvođač ili integrator odabere za najbolje rezultate obično je ona koja odgovara dokazanoj tehnologiji za određenu primjenu.
Lemljenje je jedan od takvih procesa. Lemljenje je proces spajanja metala u kojem se dva ili više metalnih dijelova spajaju topljenjem dodatnog metala i ulivanjem u spoj. Dodatni metal ima nižu tačku topljenja od susjednih metalnih dijelova.
Toplota za lemljenje se može obezbediti gorionicima, pećima ili indukcijskim zavojnicama. Tokom indukcionog lemljenja, indukcioni kalem stvara magnetno polje koje zagreva podlogu da bi se rastopio dodatni metal. Indukcijsko lemljenje se pokazalo kao najbolji izbor za sve veći broj montažnih aplikacija.
“Indukcijsko lemljenje je mnogo sigurnije od lemljenja bakljom, brže od lemljenja u peći i ponovljivije od oba”, rekao je Steve Anderson, menadžer terenske i testne nauke u Fusion Inc., 88-godišnji integrator iz Willoughbyja, Ohajo Said, specijaliziran za različite metode montaže, uključujući lakše lemljenje.U poređenju s druge dvije metode, sve što vam zaista treba je standardna električna energija.”
Prije nekoliko godina, Fusion je razvio potpuno automatsku mašinu sa šest stanica za sklapanje 10 karbidnih svrdla za obradu metala i izradu alata. Oštrice se izrađuju pričvršćivanjem cilindričnih i konusnih volfram karbida na čeličnu dršku. Stopa proizvodnje je 250 dijelova na sat, a odvojena ladica za dijelove može držati 144 držača alata.
„Robot SCARA sa četiri osovine uzima ručku iz ladice, predstavlja je u dozator paste za lemljenje i učitava je u gnijezdo hvatača“, objašnjava Anderson. „Robot zatim uzima komad blanka iz ležišta i stavlja ga na kraj drške na koji je zalijepljen.Indukcijsko lemljenje se izvodi pomoću električnog namotaja koji se okomito omota oko dva dijela i dovodi srebrni dodatni metal do temperature likvidusa od 1305 F. Nakon što se komponenta šiljka poravna i ohladi, izbacuje se kroz otvor za pražnjenje i prikuplja za dalju obradu.”
Upotreba induktivnog lemljenja za montažu je sve veća, uglavnom zato što stvara snažnu vezu između dva metalna dijela i zato što je vrlo učinkovita u spajanju različitih materijala. Briga o okolišu, poboljšana tehnologija i netradicionalne primjene također prisiljavaju proizvodne inženjere da bliže pogledaju indukcijsko lemljenje.
Indukcijsko lemljenje postoji od 1950-ih, iako je koncept indukcijskog grijanja (koristeći elektromagnetizam) otkrio britanski naučnik Michael Faraday više od jednog stoljeća prije. Ručne baklje su bile prvi izvor topline za lemljenje, praćene pećima 1920-ih. Za vrijeme Drugog svjetskog rata, za proizvodnju metalnih dijelova su se često koristile minimalne metode rada sa velikim troškovima rada.
Potražnja potrošača za klimatizacijom tokom 1960-ih i 1970-ih stvorila je nove aplikacije za indukcijsko lemljenje. U stvari, masovno lemljenje aluminijuma kasnih 1970-ih rezultiralo je mnogim komponentama koje se nalaze u današnjim sistemima za klimatizaciju automobila.
„Za razliku od lemljenja bakljom, indukcijsko lemljenje je beskontaktno i minimizira rizik od pregrijavanja“, napominje Rick Bausch, menadžer prodaje Ambrell Corp., inTEST.temperature.“
Prema Gregu Hollandu, menadžeru prodaje i operacija u eldec LLC-u, standardni sistem indukcionog lemljenja sastoji se od tri komponente. To su napajanje, radna glava sa indukcijskim namotajem i hladnjak ili sistem za hlađenje.
Napajanje je spojeno na radnu glavu, a zavojnice su posebno dizajnirane tako da se uklapaju oko spoja. Induktori mogu biti napravljeni od čvrstih šipki, fleksibilnih kablova, mašinski obrađenih gredica ili 3D štampanih od legura bakra u prahu. Međutim, obično je napravljen od šupljih bakarnih cijevi, kroz koje voda teče iz nekoliko razloga. Jedan od njih je da spriječi protok vode u procesu hlađenja. također sprječava nakupljanje topline u zavojnicama zbog česte prisutnosti naizmjenične struje i rezultirajućeg neefikasnog prijenosa topline.
„Ponekad se na zavojnicu postavlja koncentrator fluksa kako bi se ojačalo magnetsko polje na jednoj ili više tačaka u spoju“, objašnjava Holland.“ Takvi koncentratori mogu biti laminatnog tipa, koji se sastoje od tankih električnih čelika čvrsto naslaganih zajedno, ili feromagnetnih cijevi koje sadrže praškasti feromagnetni materijal pod visokim tlakom.Koristite bilo koje od prednosti koncentratora je to što smanjuje vrijeme ciklusa tako što brže dovodi više energije u određene dijelove zgloba, dok druge dijelove održava hladnijim.”
Prije pozicioniranja metalnih dijelova za indukciono lemljenje, operater treba pravilno podesiti frekvenciju i nivoe snage sistema. Frekvencija može biti u rasponu od 5 do 500 kHz, što je veća frekvencija, to se površina brže zagrijava.
Napajanja su često sposobna proizvesti stotine kilovata električne energije. Međutim, za lemljenje dijela veličine dlana za 10 do 15 sekundi potrebno je samo 1 do 5 kilovata. Poređenja radi, veliki dijelovi mogu zahtijevati 50 do 100 kilovata snage i do 5 minuta za lemljenje.
„Po pravilu, manje komponente troše manje energije, ali zahtijevaju veće frekvencije, kao što su 100 do 300 kiloherca“, rekao je Bausch.“ Nasuprot tome, veće komponente zahtijevaju više snage i niže frekvencije, obično ispod 100 kiloherca.
Bez obzira na njihovu veličinu, metalni dijelovi moraju biti pravilno postavljeni prije nego što se pričvrste. Treba voditi računa o održavanju tijesnog razmaka između osnovnih metala kako bi se omogućilo pravilno kapilarno djelovanje tekućeg dopunskog metala. Spojevi stražnjeg dijela, preklopa i preklopa su najbolji način da se osigura ovaj razmak.
Tradicionalna ili samofiksirajuća su prihvatljiva. Standardna učvršćenja treba da budu napravljena od manje provodljivih materijala kao što su nerđajući čelik ili keramika, i da dodiruju komponente što je manje moguće.
Dizajniranjem dijelova sa međusobno povezanim šavovima, nagibima, udubljenjima ili narezima, može se postići samofiksiranje bez potrebe za mehaničkom potporom.
Spojevi se zatim čiste šmirglom ili rastvaračem kako bi se uklonili zagađivači kao što su ulje, mast, rđa, kamenac i prljavština. Ovaj korak dodatno poboljšava kapilarno djelovanje rastopljenog metala za punjenje koji se provlači kroz susjedne površine spoja.
Nakon što su dijelovi pravilno postavljeni i očišćeni, operater nanosi spoj (obično pastu) na spoj. Smjesa je mješavina dodatnog metala, fluksa (da spriječi oksidaciju) i veziva koje drži metal i fluks zajedno prije topljenja.
Dodatni metali i tokovi koji se koriste za lemljenje su formulisani da izdrže više temperature od onih koji se koriste za lemljenje. Dodatni metali koji se koriste za lemljenje tope se na temperaturama od najmanje 842 F i jači su kada se ohlade. Oni uključuju aluminijum-silicijum, bakar, bakar-srebro, mesing, bronzu, zlato-srebro, sve srebro i srebro.
Operater tada postavlja indukcijsku zavojnicu, koja dolazi u različitim izvedbama. Spiralne zavojnice su kružnog ili ovalnog oblika i potpuno okružuju dio, dok se zavojnice viljuške (ili kliješta) nalaze na svakoj strani spoja i kanalne zavojnice se zakače na dio. Ostale zavojnice uključuju unutrašnji prečnik (ID), ID/spoljni prečnik (OD), i multi-Posi, otvoreni prečnik.
Ujednačena toplota je neophodna za visokokvalitetne lemljene veze. Da bi to uradio, operater treba da obezbedi da je vertikalno rastojanje između svake petlje indukcionog namotaja malo i da razmak spajanja (širina razmaka od OD zavojnice do ID) ostane ujednačen.
Zatim, operater uključuje struju kako bi započeo proces zagrijavanja zgloba. Ovo uključuje brzo prenošenje naizmjenične struje srednje ili visoke frekvencije od izvora napajanja do induktora kako bi se stvorilo naizmjenično magnetsko polje oko njega.
Magnetno polje inducira struju na površini spoja, koja stvara toplinu kako bi se topio dodatni metal, omogućavajući mu da teče i navlaži površinu metalnog dijela, stvarajući snažnu vezu. Koristeći zavojnice s više položaja, ovaj proces se može izvoditi na više dijelova istovremeno.
Preporučuje se završno čišćenje i inspekcija svake lemljene komponente. Pranje dijelova vodom zagrijanom na najmanje 120 F će ukloniti ostatke toka i kamenac koji se formira tokom lemljenja. Dio treba uroniti u vodu nakon što se dodatni metal očvrsne, ali je sklop još vruć.
U zavisnosti od dela, minimalna inspekcija može biti praćena ispitivanjem bez razaranja i razaranja. NDT metode obuhvataju vizuelnu i radiografsku inspekciju, kao i ispitivanje curenja i ispitivanja. Uobičajene metode destruktivnog ispitivanja su metalografsko ispitivanje, ispitivanje ljuštenjem, zatezanjem, smicanjem, zamorom, prenošenjem i torzijskom ispitivanjem.
“Indukcijsko lemljenje zahtijeva veću početnu kapitalnu investiciju od metode baklje, ali se isplati jer dobijate dodatnu efikasnost i kontrolu,” rekao je Holland.” Kod indukcije, kada vam je potrebna toplina, samo pritisnite.Kada to ne uradiš, pritisneš.”
Eldec proizvodi širok spektar izvora napajanja za indukcijsko lemljenje, kao što je ECO LINE MF linija srednje frekvencije, koja je dostupna u različitim konfiguracijama kako bi najbolje odgovarala svakoj primjeni. Ovi izvori napajanja su dostupni u nazivnim snagama u rasponu od 5 do 150 kW i frekvencijama od 8 do 40 Hz. Svi modeli mogu biti opremljeni dodatnom funkcijom za povećanje snage za 10 za 10 Hz. 50% u roku od 3 minute. Ostale ključne karakteristike uključuju kontrolu temperature pirometra, registrator temperature i prekidač za napajanje bipolarnog tranzistora sa izolovanim vratima. Ovi potrošni materijali zahtijevaju malo održavanja, rade tiho, imaju mali otisak i lako se integriraju s kontrolerima radnih ćelija.
Proizvođači u nekoliko industrija sve više koriste indukcijsko lemljenje za sklapanje dijelova. Bausch ističe proizvođače automobilske, zrakoplovne, medicinske i rudarske opreme kao najveće korisnike Ambrell opreme za indukcijsko lemljenje.
„Broj induktivno lemljenih aluminijumskih komponenti u automobilskoj industriji nastavlja da raste zbog inicijativa za smanjenje težine“, ističe Bausch. „U vazduhoplovnom sektoru, nikl i druge vrste habajućih pločica često se lemljuju na mlazne oštrice.Obje industrije također indukcijski lemljuju različite armature za čelične cijevi.”
Svih šest Ambrell EasyHeat sistema imaju frekvencijski opseg od 150 do 400 kHz i idealni su za indukcijsko lemljenje malih dijelova različite geometrije. Kompakti (0112 i 0224) nude kontrolu snage u rezoluciji od 25 vati;modeli serije LI (3542, 5060, 7590, 8310) nude kontrolu u rezoluciji od 50 vati.
Obje serije imaju uklonjivu radnu glavu na udaljenosti do 10 stopa od izvora napajanja. Kontrole na prednjoj ploči sistema su programabilne, omogućavajući krajnjem korisniku da definira do četiri različita profila grijanja, svaki sa do pet vremenskih i snaga.
"Naši glavni kupci za indukcijsko lemljenje su proizvođači dijelova koji sadrže nešto ugljika ili dijelova velike mase koji sadrže visok postotak željeza", objašnjava Rich Cukelj, menadžer poslovnog razvoja Fusion."Neke od ovih kompanija služe automobilskoj i svemirskoj industriji, dok druge proizvode pištolje, sklopove alata za rezanje, vodovodne slavine i odvode ili blokove za distribuciju energije."
Fusion prodaje rotacijske sisteme po narudžbi koji mogu indukcijskim lemljenjem od 100 do 1.000 dijelova na sat. Prema Cukelju, veći prinosi su mogući za jednu vrstu dijela ili za određenu seriju dijelova. Ovi dijelovi su veličine od 2 do 14 kvadratnih inča.
„Svaki sistem sadrži indekser kompanije Stelron Components Inc. sa 8, 10 ili 12 radnih stanica“, objašnjava Cukelj.“Neke radne stanice se koriste za lemljenje, dok se druge koriste za inspekciju, korišćenjem video kamera ili opreme za lasersko merenje, ili izvođenje testova na povlačenje kako bi se osigurali kvalitetni lemljeni spojevi.“
Proizvođači koriste eldec-ove standardne ECO LINE izvore napajanja za razne primjene indukcijskog lemljenja, kao što su rotori i osovine sa skupljanjem, ili spajanje kućišta motora, rekao je Holland. Nedavno je model ovog generatora od 100 kW korišten u primjeni velikih dijelova koja je uključivala lemljenje prstenova od bakra i generatora za hidroelektrične spojeve.
Eldec također proizvodi prijenosna MiniMICO napajanja koja se lako mogu premještati po tvornici sa frekvencijskim opsegom od 10 do 25 kHz. Prije dvije godine, proizvođač cijevi za izmjenjivanje topline za automobile koristio je MiniMICO za indukcijsko lemljenje povratnih koljena na svaku cijev. Jedna osoba je radila svo lemljenje, a za sastavljanje cijevi bilo je potrebno manje od 30 sekundi.
Jim je viši urednik u ASSEMBLY sa preko 30 godina uredničkog iskustva. Prije pridruživanja ASSEMBLY, Camillo je bio glavni inženjer, urednik časopisa Association for Equipment Engineering Journal i Milling Journal. Jim je diplomirao engleski jezik na Univerzitetu DePaul.
Pošaljite Zahtjev za ponudu (RFP) dobavljaču po vašem izboru i kliknite na dugme sa detaljima o vašim potrebama
Pregledajte naš vodič za kupce kako biste pronašli dobavljače svih vrsta tehnologije montaže, strojeva i sistema, dobavljače usluga i trgovinske organizacije.
Lean Six Sigma već decenijama pokreće kontinuirane napore za poboljšanje, ali su njegovi nedostaci postali očigledni. Prikupljanje podataka je radno intenzivno i može obuhvatiti samo male uzorke. Podaci se sada mogu prikupljati tokom dugih vremenskih perioda i na više lokacija uz djelić cijene starijih ručnih metoda.
Roboti su jeftiniji i lakši za upotrebu nego ikad. Ova tehnologija je lako dostupna čak i malim i srednjim proizvođačima. Slušajte ovu ekskluzivnu panel diskusiju sa rukovodiocima četiri najveća američka dobavljača robotike: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America i Universal Robots.