Téměř každý proces montáže může být proveden několika způsoby. Možnost, kterou si výrobce nebo integrátor zvolí pro dosažení nejlepších výsledků, je obvykle taková, která odpovídá osvědčené technologii konkrétní aplikaci.
Jedním z takových procesů je pájení natvrdo. Pájení je proces spojování kovů, při kterém jsou dvě nebo více kovových částí spojeny tavením přídavného kovu a jeho prouděním do spoje. Přídavný kov má nižší bod tání než sousední kovové části.
Teplo pro pájení mohou poskytovat hořáky, pece nebo indukční cívky. Během indukčního pájení vytváří indukční cívka magnetické pole, které zahřívá substrát, aby se roztavil přídavný kov. Indukční pájení se ukazuje jako nejlepší volba pro rostoucí počet montážních aplikací.
„Indukční pájení je mnohem bezpečnější než pájení hořákem, rychlejší než pájení v peci a opakovatelnější než obojí,“ řekl Steve Anderson, manažer terénní a testovací vědy ve Fusion Inc., 88letý integrátor ve Willoughby, Ohio Said, který se specializuje na různé způsoby montáže, včetně pájení.“ Navíc je indukční pájení jednodušší.Ve srovnání s ostatními dvěma metodami vám opravdu stačí standardní elektřina.“
Před několika lety Fusion vyvinul plně automatický šestipolohový stroj pro montáž 10 karbidových fréz pro obrábění kovů a výrobu nástrojů. Frézy se vyrábějí připevněním válcových a kuželových karbidových polotovarů k ocelové stopce. Výrobní rychlost je 250 dílů za hodinu a samostatný zásobník na díly pojme 144 polotovarů a držáků nástrojů.
„Čtyřosý robot SCARA vezme rukojeť z tácu, předloží ji do dávkovače pájecí pasty a vloží ji do hnízda chapadla,“ vysvětluje Anderson. „Robot pak vezme kus polotovaru z tácu a položí ho na konec dříku, ke kterému je přilepen.Indukční pájení se provádí pomocí elektrické cívky, která se vertikálně omotá kolem dvou částí a přivede stříbrný přídavný kov na teplotu likvidu 1 305 F. Poté, co je otřepová složka vyrovnána a ochlazena, je vyhozena přes vypouštěcí žlab a shromážděna pro další zpracování.“
Používání indukčního pájení při montáži se zvyšuje, a to především proto, že vytváří pevné spojení mezi dvěma kovovými částmi a protože je velmi efektivní při spojování rozdílných materiálů. Obavy z oblasti životního prostředí, vylepšená technologie a netradiční aplikace také nutí výrobní inženýry, aby se blíže podívali na indukční pájení.
Indukční pájení natvrdo existuje od 50. let 20. století, ačkoli koncept indukčního ohřevu (pomocí elektromagnetismu) objevil před více než stoletím britský vědec Michael Faraday. Prvním zdrojem tepla pro pájení byly ruční hořáky, ve 20. letech 20. století následovaly pece. Během 2. světové války byly metody založené na pecích často používány k výrobě velkého množství práce a nákladů na kovové díly.
Poptávka spotřebitelů po klimatizaci v 60. a 70. letech 20. století vytvořila nové aplikace pro indukční pájení. Ve skutečnosti hromadné pájení hliníku na konci 70. let 20. století vedlo k mnoha součástem, které se nacházejí v dnešních automobilových klimatizačních systémech.
„Na rozdíl od pájení hořákem je indukční pájení bezkontaktní a minimalizuje riziko přehřátí,“ poznamenává Rick Bausch, obchodní manažer společnosti Ambrell Corp., inTEST.temperature.
Podle Grega Hollanda, obchodního a provozního manažera společnosti eldec LLC, se standardní systém indukčního pájení skládá ze tří komponentů. Těmi jsou napájecí zdroj, pracovní hlava s indukční cívkou a chladič nebo chladicí systém.
Napájecí zdroj je připojen k pracovní hlavě a cívky jsou navrženy na zakázku tak, aby se vešly kolem spoje. Tlumivky mohou být vyrobeny z pevných tyčí, ohebných kabelů, obráběných sochorů nebo 3D vytištěny z práškových slitin mědi. Obvykle jsou však vyrobeny z dutých měděných trubek, kterými z několika důvodů protéká voda. Jedním z nich je udržet proudění cívky v chladu tím, že se odrážející tepelná cívka ochlazuje také při procesu pájení. s z důvodu časté přítomnosti střídavého proudu a z toho plynoucího neefektivního přenosu tepla.
"Někdy je na cívku umístěn koncentrátor toku, aby se zesílilo magnetické pole v jednom nebo více bodech spoje," vysvětluje Holland.Použití buďto Výhodou koncentrátoru je, že zkracuje dobu cyklu tím, že rychleji přivádí více energie do určitých oblastí kloubu, zatímco ostatní oblasti jsou chladnější.“
Před umístěním kovových částí pro indukční pájení musí obsluha správně nastavit frekvenci a úrovně výkonu systému. Frekvence se může pohybovat od 5 do 500 kHz, čím vyšší frekvence, tím rychleji se povrch zahřeje.
Napájecí zdroje jsou často schopny produkovat stovky kilowattů elektřiny. Pájení dílu o velikosti dlaně za 10 až 15 sekund však vyžaduje pouze 1 až 5 kilowattů. Pro srovnání, velké díly mohou vyžadovat 50 až 100 kilowattů energie a pájení trvá až 5 minut.
"Obecně platí, že menší součástky spotřebovávají méně energie, ale vyžadují vyšší frekvence, například 100 až 300 kilohertzů," řekl Bausch. "Naproti tomu větší součástky vyžadují větší výkon a nižší frekvence, obvykle pod 100 kHz."
Bez ohledu na jejich velikost musí být kovové části před upevněním správně umístěny. Je třeba dbát na udržení těsné mezery mezi základními kovy, aby bylo umožněno správné kapilární působení proudícího přídavného kovu. Spoje na tupo, překrytí a překrytí jsou nejlepším způsobem, jak zajistit tuto vůli.
Tradiční nebo samofixační jsou přijatelné. Standardní svítidla by měla být vyrobena z méně vodivých materiálů, jako je nerezová ocel nebo keramika, a měla by se co nejméně dotýkat součástí.
Konstruováním dílů s do sebe zapadajícími švy, pěchováním, prohlubněmi nebo rýhováním lze dosáhnout samofixace bez potřeby mechanické podpory.
Spoje jsou poté vyčištěny smirkovým kotoučem nebo rozpouštědlem, aby se odstranily nečistoty, jako je olej, mastnota, rez, vodní kámen a špína. Tento krok dále zvyšuje kapilární působení roztaveného přídavného kovu, který se protahuje sousedními povrchy spoje.
Poté, co jsou díly správně usazeny a vyčištěny, operátor nanese na spoj spojovací směs (obvykle pastu). Směs je směs výplňového kovu, tavidla (aby se zabránilo oxidaci) a pojiva, které drží kov a tavidlo pohromadě před roztavením.
Přídavné kovy a tavidla používané při pájení jsou formulovány tak, aby vydržely vyšší teploty než ty, které se používají při pájení. Přídavné kovy používané pro pájení se taví při teplotách alespoň 842 F a jsou pevnější, když jsou ochlazeny. Patří mezi ně slitiny hliník-křemík, měď, měď-stříbro, mosaz, bronz, zlato-stříbro, stříbro a nikl.
Operátor poté umístí indukční cívku, která se dodává v různých provedeních. Šroubové cívky mají kruhový nebo oválný tvar a zcela obklopují díl, zatímco vidlicové (nebo klešťové) cívky jsou umístěny na každé straně kloubu a kanálové cívky se zaháknou na díl. Mezi další cívky patří vnitřní průměr (ID), vnitřní/vnější průměr (OD), pancake, otevřené a vícebodové.
Rovnoměrné teplo je nezbytné pro vysoce kvalitní pájené spoje. K tomu musí obsluha zajistit, aby vertikální vzdálenost mezi každou smyčkou indukční cívky byla malá a aby spojovací vzdálenost (šířka mezery od vnějšího průměru cívky k vnitřnímu průměru cívky) zůstala rovnoměrná.
Poté operátor zapne napájení, aby započal proces zahřívání kloubu. To zahrnuje rychlý přenos středně nebo vysokofrekvenčního střídavého proudu ze zdroje energie na induktor, aby se kolem něj vytvořilo střídavé magnetické pole.
Magnetické pole indukuje na povrchu spoje proud, který generuje teplo k roztavení přídavného kovu, což mu umožňuje proudit a smáčet povrch kovového dílu, čímž se vytváří pevné spojení. Pomocí vícepolohových cívek lze tento proces provádět na více dílech současně.
Doporučuje se konečné čištění a kontrola každého pájeného dílu. Omytí dílů vodou ohřátou na alespoň 120 F odstraní zbytky tavidla a veškerý vodní kámen vzniklý během pájení. Díl by měl být ponořen do vody poté, co přídavný kov ztuhne, ale sestava je stále horká.
V závislosti na součásti může po minimální kontrole následovat nedestruktivní a destruktivní zkoušení. Metody NDT zahrnují vizuální a radiografickou kontrolu, stejně jako zkoušky těsnosti a důkazu. Běžné destruktivní zkušební metody jsou metalografické, odlupovací, tahové, smykové, únavové, přenosové a torzní zkoušky.
„Indukční pájení vyžaduje větší počáteční kapitálovou investici než metoda hořáku, ale stojí to za to, protože získáte extra účinnost a kontrolu,“ řekl Holland.“ S indukcí, když potřebujete teplo, stačí stisknout.Když ne, stiskneš."
Eldec vyrábí širokou škálu napájecích zdrojů pro indukční pájení, jako je mezifrekvenční řada ECO LINE MF, která je k dispozici v různých konfiguracích, aby co nejlépe vyhovovala každé aplikaci. Tyto napájecí zdroje jsou k dispozici ve jmenovitých výkonech od 5 do 150 kW a frekvencích od 8 do 40 Hz. Všechny modely mohou být vybaveny funkcí zvýšení výkonu, která umožňuje operátorovi zvýšit výkon o dalších 0 % o 0 % dalších 5 minut nepřetržitého provozu.1 ovládání teploty, záznamník teploty a vypínač s bipolárním tranzistorem s izolovaným hradlem. Tyto spotřební materiály vyžadují malou údržbu, pracují tiše, mají malé rozměry a lze je snadno integrovat s řídicími jednotkami pracovních buněk.
Výrobci v několika průmyslových odvětvích stále častěji používají k montáži dílů indukční pájení. Bausch poukazuje na výrobce automobilového, leteckého, lékařského a důlního zařízení jako na největší uživatele zařízení pro indukční pájení Ambrell.
„Počet indukčně pájených hliníkových součástí v automobilovém průmyslu stále roste díky iniciativám na snížení hmotnosti,“ zdůrazňuje Bausch. „V leteckém průmyslu se nikl a další typy otěrových destiček často připájejí k tryskám.Obě odvětví také indukčně pájejí různé tvarovky ocelových trubek.“
Všech šest systémů EasyHeat společnosti Ambrell má frekvenční rozsah 150 až 400 kHz a jsou ideální pro indukční pájení malých dílů různých geometrií. Kompakty (0112 a 0224) nabízejí řízení výkonu s rozlišením 25 wattů;modely řady LI (3542, 5060, 7590, 8310) nabízejí ovládání v rozlišení 50 wattů.
Obě řady mají odnímatelnou pracovní hlavu až 10 stop od zdroje napájení. Ovládací prvky na předním panelu systému jsou programovatelné, což umožňuje koncovému uživateli definovat až čtyři různé profily ohřevu, každý s až pěti časovými a výkonovými kroky. K dispozici je dálkové ovládání napájení pro kontakt nebo analogový vstup nebo volitelný sériový datový port.
„Naši hlavní zákazníci pro indukční pájení jsou výrobci dílů, které obsahují určité množství uhlíku, nebo velkoobjemových dílů, které obsahují vysoké procento železa,“ vysvětluje Rich Cukelj, Fusion Business Development Manager.
Fusion prodává zakázkové rotační systémy, které dokážou indukčně pájet 100 až 1 000 dílů za hodinu. Podle Cukelje jsou možné vyšší výnosy pro jeden typ dílu nebo pro konkrétní sérii dílů. Velikost těchto dílů se pohybuje od 2 do 14 čtverečních palců.
"Každý systém obsahuje indexer od Stelron Components Inc. s 8, 10 nebo 12 pracovními stanicemi," vysvětluje Cukelj.
Výrobci používají standardní napájecí zdroje ECO LINE od eldecu pro různé aplikace indukčního pájení, jako jsou rotory a hřídele pro smršťování nebo spojování skříní motorů, řekl Holland. Nedávno byl 100 kW model tohoto generátoru použit v aplikaci velkých dílů, která zahrnovala pájení měděných obvodových kroužků na měděné přípojky pro přehradní generátory vodních elektráren.
Eldec také vyrábí přenosné napájecí zdroje MiniMICO, které lze snadno přemisťovat po továrně s frekvenčním rozsahem 10 až 25 kHz. Před dvěma lety použil výrobce trubek automobilového výměníku tepla MiniMICO k indukčnímu pájení zpětných kolen ke každé trubce. Celé pájení provedla jedna osoba a sestavení každé trubky trvalo méně než 30 sekund.
Jim je vedoucí redaktor v ASSEMBLY s více než 30 lety redakční praxe. Před nástupem do ASSEMBLY byl Camillo PM inženýrem, redaktorem Asociace pro strojní inženýrství Journal a Milling Journal. Jim má titul z angličtiny na DePaul University.
Odešlete žádost o nabídku (RFP) dodavateli dle vašeho výběru a klikněte na tlačítko s podrobnostmi o vašich potřebách
Prohlédněte si naši příručku pro kupující a najděte dodavatele všech typů montážní techniky, strojů a systémů, poskytovatele služeb a obchodní organizace.
Lean Six Sigma je hnacím motorem úsilí o neustálé zlepšování po celá desetiletí, ale její nedostatky se ukázaly být zjevné. Sběr dat je náročný na práci a může zachytit pouze malé vzorky. Data lze nyní sbírat po dlouhou dobu a na více místech za zlomek nákladů oproti starším manuálním metodám.
Roboty jsou levnější a snáze se používají než kdy jindy. Tato technologie je snadno dostupná i pro malé a střední výrobce. Poslechněte si tuto exkluzivní panelovou diskuzi, v níž vystupují vedoucí pracovníci čtyř předních amerických dodavatelů robotiky: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America a Universal Robots.