Gairebé tots els processos de muntatge es poden dur a terme de diverses maneres. L'opció que tria un fabricant o integrador per obtenir els millors resultats sol ser aquella que combina una tecnologia provada amb una aplicació específica.
La soldadura forta és un d'aquests processos. La soldadura és un procés d'unió de metalls en què dues o més peces metàl·liques s'uneixen mitjançant la fusió del metall d'aportació i el flueix a la junta. El metall d'aportació té un punt de fusió més baix que les peces metàl·liques adjacents.
La calor per a la soldadura es pot proporcionar mitjançant torxes, forns o bobines d'inducció. Durant la soldadura per inducció, una bobina d'inducció crea un camp magnètic que escalfa el substrat per fondre el metall d'aportació. La soldadura per inducció està demostrant ser la millor opció per a un nombre creixent d'aplicacions de muntatge.
"La soldadura per inducció és molt més segura que la soldadura amb torxa, més ràpid que la soldadura amb forn i més repetible que ambdues", va dir Steve Anderson, gerent de ciències de camp i proves de Fusion Inc., un integrador de 88 anys a Willoughby, Ohio Said, especialitzat en una varietat de mètodes de muntatge, inclosa la soldadura forta. "A més, la soldadura per inducció és més fàcil.En comparació amb els altres dos mètodes, tot el que necessites és electricitat estàndard.
Fa uns anys, Fusion va desenvolupar una màquina totalment automàtica de sis estacions per a l'acoblament de 10 rebaves de carbur per al treball del metall i la fabricació d'eines. Les rebaves es fabriquen connectant peces en blanc de carbur de tungstè cilíndrics i cònics a una tija d'acer. La velocitat de producció és de 250 peces per hora, i la safata de peces separades pot contenir 144 peces en blanc i portaeines.
"Un robot SCARA de quatre eixos agafa un mànec de la safata, el presenta al dispensador de pasta de soldadura i el carrega al niu de pinces", explica Anderson. "A continuació, el robot agafa un tros en blanc de la safata i el col·loca a l'extrem de la tija al qual està enganxat.La soldadura per inducció es realitza mitjançant una bobina elèctrica que s'embolica verticalment al voltant de les dues parts i porta el metall de farciment de plata a una temperatura de liquidus de 1.305 F. Després d'alinear i refredar el component de la rebava, s'expulsa a través d'un canal de descàrrega i es recull per a un posterior processament.
L'ús de la soldadura per inducció per al muntatge està augmentant, principalment perquè crea una connexió forta entre dues peces metàl·liques i perquè és molt eficaç per unir materials diferents. Les preocupacions mediambientals, la millora de la tecnologia i les aplicacions no tradicionals també obliguen els enginyers de fabricació a mirar més de prop la soldadura per inducció.
La soldadura per inducció existeix des de la dècada de 1950, tot i que el concepte d'escalfament per inducció (utilitzant electromagnetisme) va ser descobert més d'un segle abans pel científic britànic Michael Faraday. Les torxes manuals van ser la primera font de calor per a la soldadura, seguida dels forns als anys 20.
La demanda dels consumidors d'aire condicionat als anys 60 i 70 va crear noves aplicacions per a la soldadura per inducció. De fet, la soldadura massiva de l'alumini a finals de la dècada de 1970 va donar com a resultat molts dels components que es troben en els sistemes d'aire condicionat d'automòbils actuals.
"A diferència de la soldadura amb torxa, la soldadura per inducció és sense contacte i minimitza el risc de sobreescalfament", assenyala Rick Bausch, director de vendes d'Ambrell Corp., inTEST.temperature.
Segons Greg Holland, gerent de vendes i operacions d'eldec LLC, un sistema de soldadura per inducció estàndard consta de tres components. Aquests són la font d'alimentació, el capçal de treball amb la bobina d'inducció i el refrigerador o sistema de refrigeració.
La font d'alimentació està connectada al capçal de treball i les bobines estan dissenyades a mida per adaptar-se a l'articulació. Els inductors es poden fabricar amb barres sòlides, cables flexibles, palanxes mecanitzades o impresos en 3D a partir d'aliatges de coure en pols. En general, està fet de tubs de coure buits, a través dels quals flueix l'aigua per diverses raons. acumulació a les bobines a causa de la presència freqüent de corrent altern i la consegüent transferència de calor ineficient.
"De vegades es col·loca un concentrador de flux a la bobina per reforçar el camp magnètic en un o més punts de la unió", explica Holland. "Aquests concentradors poden ser del tipus laminat, consistents en acers elèctrics prims ben apilats, o tubs ferromagnètics que contenen material ferromagnètic en pols i enllaços dielèctrics comprimits a alta pressió.Utilitzeu qualsevol L'avantatge del concentrador és que redueix el temps del cicle aportant més energia a zones específiques de l'articulació més ràpidament, alhora que manté altres zones més fresques".
Abans de col·locar peces metàl·liques per a la soldadura per inducció, l'operador ha d'establir correctament els nivells de freqüència i potència del sistema. La freqüència pot variar entre 5 i 500 kHz, com més gran sigui la freqüència, més ràpid s'escalfa la superfície.
Les fonts d'alimentació sovint són capaces de produir centenars de quilowatts d'electricitat. No obstant això, la soldadura d'una peça de la mida d'un palmell en 10 a 15 segons requereix només d'1 a 5 quilowatts. En comparació, les peces grans poden requerir de 50 a 100 quilowatts de potència i trigar fins a 5 minuts a soldar.
"Com a regla general, els components més petits utilitzen menys potència, però requereixen freqüències més altes, com ara de 100 a 300 kilohertz", va dir Bausch. "En canvi, els components més grans requereixen més potència i freqüències més baixes, normalment per sota de 100 kilohertz".
Independentment de la seva mida, les peces metàl·liques s'han de col·locar correctament abans de fixar-les. S'ha de tenir cura de mantenir una bretxa estreta entre els metalls bàsics per permetre l'acció capil·lar adequada del metall d'aportació que flueix.
Són acceptables els tradicionals o autofixants. Els accessoris estàndard han d'estar fets de materials menys conductors, com ara acer inoxidable o ceràmica, i tocar els components el menys possible.
Dissenyant peces amb costures entrellaçades, estampats, depressions o moletejos, es pot aconseguir l'autofixació sense necessitat de suport mecànic.
A continuació, es netegen les juntes amb un coixinet d'esmeril o dissolvent per eliminar contaminants com l'oli, el greix, l'òxid, l'escala i la brutícia. Aquest pas millora encara més l'acció capil·lar del metall d'aportació fos que es tira a través de les superfícies adjacents de la junta.
Després de col·locar i netejar les peces correctament, l'operador aplica un compost d'unió (generalment una pasta) a la junta. El compost és una barreja de metall d'aportació, flux (per evitar l'oxidació) i un aglutinant que manté el metall i el flux junts abans de fondre's.
Els metalls d'aportació i els fluxos utilitzats en la soldadura estan formulats per suportar temperatures més altes que els que s'utilitzen en la soldadura. Els metalls d'aportació utilitzats per a la soldadura fosa a temperatures d'almenys 842 F i són més forts quan es refreden. Inclouen alumini-silici, coure, coure-plata, llautó, bronze, or-plata, plata i aliatges.
A continuació, l'operador col·loca la bobina d'inducció, que té una varietat de dissenys. Les bobines helicoïdals són de forma circular o ovalada i envolten completament la peça, mentre que les bobines de forquilla (o pinça) es troben a cada costat de l'articulació i les bobines del canal s'enganxen a la peça.
La calor uniforme és essencial per a connexions soldades d'alta qualitat. Per fer-ho, l'operador ha d'assegurar-se que la distància vertical entre cada bucle de bobina d'inducció és petita i que la distància d'acoblament (amplada de la bretxa des de la bobina OD fins a l'ID) roman uniforme.
A continuació, l'operador activa l'energia per començar el procés d'escalfament de l'articulació. Això implica transferir ràpidament un corrent altern de freqüència intermèdia o alta des d'una font d'alimentació a un inductor per crear un camp magnètic altern al seu voltant.
El camp magnètic indueix un corrent a la superfície de l'articulació, que genera calor per fondre el metall d'aportació, permetent que flueixi i mulli la superfície de la peça metàl·lica, creant un fort enllaç. Utilitzant bobines de múltiples posicions, aquest procés es pot realitzar en diverses peces simultàniament.
Es recomana la neteja final i la inspecció de cada component soldat. El rentat de les peces amb aigua escalfada com a mínim a 120 F eliminarà els residus de flux i qualsevol incrustació formada durant la soldadura. La peça s'ha de submergir en aigua després que el metall d'aportació s'hagi solidificat, però el conjunt encara està calent.
Depenent de la peça, la inspecció mínima es pot seguir per proves no destructives i destructives. Els mètodes NDT inclouen inspecció visual i radiogràfica, així com proves de fuites i proves de prova. Els mètodes de prova destructius comuns són les proves metalogràfiques, de pelatge, de tracció, de cisalla, de fatiga, de transferència i de torsió.
"La soldadura per inducció requereix una inversió de capital inicial més gran que el mètode de la torxa, però val la pena perquè obteniu l'eficiència i el control addicionals", va dir Holland. "Amb inducció, quan necessiteu calor, només heu de prémer.Quan no ho fas, pressiones".
Eldec fabrica una àmplia gamma de fonts d'alimentació per soldadura per inducció, com la línia de freqüència intermèdia ECO LINE MF, que està disponible en diverses configuracions per adaptar-se millor a cada aplicació. Aquestes fonts d'alimentació estan disponibles en potències que van de 5 a 150 kW i freqüències de 8 a 40 Hz. Tots els models es poden equipar amb una funció d'increment de potència addicional que permet augmentar la potència de l'operador fins a un 50% més. minuts. Altres característiques clau inclouen el control de la temperatura del piròmetre, el registrador de temperatura i l'interruptor d'alimentació del transistor bipolar de la porta aïllada. Aquests consumibles requereixen poc manteniment, funcionen en silenci, tenen una petita empremta i s'integren fàcilment amb els controladors de la cèl·lula de treball.
Els fabricants de diverses indústries utilitzen cada cop més la soldadura per inducció per muntar peces. Bausch assenyala els fabricants d'equips d'automoció, aeroespacial, mèdic i d'equips de mineria com els majors usuaris d'equips de soldadura per inducció Ambrell.
"El nombre de components d'alumini soldat per inducció a la indústria de l'automòbil continua augmentant a causa de les iniciatives de reducció de pes", assenyala Bausch. "Al sector aeroespacial, el níquel i altres tipus de coixinets de desgast sovint es solden a fulles de raig.Ambdues indústries també solden per inducció diversos accessoris de canonada d'acer".
Els sis sistemes EasyHeat d'Ambrell tenen un rang de freqüència de 150 a 400 kHz i són ideals per a la soldadura per inducció de peces petites de diverses geometries. Els compactes (0112 i 0224) ofereixen control de potència amb una resolució de 25 watts;els models de la sèrie LI (3542, 5060, 7590, 8310) ofereixen control amb una resolució de 50 watts.
Ambdues sèries tenen un capçal de treball extraïble fins a 10 peus de la font d'alimentació. Els controls del panell frontal del sistema són programables, cosa que permet a l'usuari final definir fins a quatre perfils de calefacció diferents, cadascun amb fins a cinc passos de temps i potència. El control remot d'alimentació està disponible per a contacte o entrada analògica, o port de dades en sèrie opcional.
"Els nostres principals clients de soldadura per inducció són fabricants de peces que contenen carboni o peces de gran massa que contenen un alt percentatge de ferro", explica Rich Cukelj, gerent de desenvolupament de negocis de fusió. "Algunes d'aquestes empreses serveixen a la indústria de l'automoció i aeroespacial, mentre que altres fabriquen pistoles, conjunts d'eines de tall, aixetes i desguassos de fontaneria i blocs de distribució de fusibles".
Fusion ven sistemes rotatius personalitzats que poden soldar per inducció de 100 a 1.000 peces per hora. Segons Cukelj, són possibles rendiments més elevats per a un sol tipus de peça o per a una sèrie específica de peces. Aquestes peces varien de 2 a 14 polzades quadrades.
"Cada sistema conté un indexador de Stelron Components Inc. amb 8, 10 o 12 estacions de treball", explica Cukelj. "Algunes estacions de treball s'utilitzen per a la soldadura forta, mentre que d'altres s'utilitzen per a la inspecció, utilitzant càmeres de visió o equips de mesura làser, o realitzant proves de tracció per garantir unes soldadures d'alta qualitat".
Els fabricants utilitzen fonts d'alimentació estàndard ECO LINE d'eldec per a una varietat d'aplicacions de soldadura per inducció, com ara rotors i eixos d'ajustament retràctil, o unir carcasses del motor, va dir Holland. Més recentment, un model de 100 kW d'aquest generador es va utilitzar en una aplicació de peces grans que implicava soldar anells de circuit de coure a connexions de coure per a generadors hidroelèctrics.
Eldec també fabrica fonts d'alimentació MiniMICO portàtils que es poden moure fàcilment per la fàbrica amb un rang de freqüències de 10 a 25 kHz. Fa dos anys, un fabricant de tubs d'intercanviador de calor per a automòbils va utilitzar MiniMICO per colzes de retorn de soldadura per inducció a cada tub. Una persona va fer tota la soldadura, i cada tub va trigar menys de 30 segons a muntar.
Jim és editor sènior d'ASSEMBLY amb més de 30 anys d'experiència editorial. Abans d'unir-se a ASSEMBLY, Camillo era PM Engineer, editor de l'Association for Equipment Engineering Journal i Milling Journal. Jim és llicenciat en anglès per la Universitat DePaul.
Envieu una sol·licitud de proposta (RFP) a un proveïdor que trieu i feu clic a un botó que detalli les vostres necessitats
Exploreu la nostra guia del comprador per trobar proveïdors de tot tipus de tecnologia de muntatge, màquines i sistemes, proveïdors de serveis i organitzacions comercials.
Lean Six Sigma ha estat impulsant esforços de millora contínua durant dècades, però les seves deficiències s'han fet evidents. La recollida de dades requereix molta mà d'obra i només pot capturar mostres petites. Ara les dades es poden capturar durant llargs períodes de temps i en diverses ubicacions a una fracció del cost dels mètodes manuals més antics.
Els robots són més barats i més fàcils d'utilitzar que mai. Aquesta tecnologia està disponible fins i tot per als fabricants petits i mitjans. Escolteu aquesta taula de discussió exclusiva amb executius de quatre dels principals proveïdors de robòtica dels Estats Units: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America i Universal Robots.