Næsten enhver monteringsproces kan udføres på flere måder. Den mulighed, som en producent eller integrator vælger for de bedste resultater, er normalt en, der matcher en gennemprøvet teknologi til en specifik applikation.
Lodning er en sådan proces. Lodning er en metalsammenføjningsproces, hvor to eller flere metaldele sammenføjes ved at smelte fyldmetal og føre det ind i samlingen. Fyldmetallet har et lavere smeltepunkt end de tilstødende metaldele.
Varmen til lodning kan leveres af brændere, ovne eller induktionsspoler. Under induktionslodning skaber en induktionsspole et magnetfelt, der opvarmer substratet for at smelte fyldmetallet. Induktionslodning har vist sig at være det bedste valg til et voksende antal monteringsapplikationer.
"Induktionslodning er meget sikrere end brænderlodning, hurtigere end ovnlodning og mere repeterbart end begge dele," sagde Steve Anderson, leder af felt- og testvidenskab hos Fusion Inc., en 88-årig integrator i Willoughby, Ohio Said, specialiseret i en række forskellige samlingsmetoder, herunder lodning.Sammenlignet med de to andre metoder er det eneste, du virkelig har brug for, standardelektricitet."
For et par år siden udviklede Fusion en fuldautomatisk seks-stations maskine til samling af 10 hårdmetal-grater til metalbearbejdning og værktøjsfremstilling.Graverne er fremstillet ved at fastgøre cylindriske og koniske wolframcarbidemner til et stålskaft. Produktionshastigheden er 250 dele i timen, og den separate delebakke kan rumme 144 emner og værktøjsholdere.
"En fireakset SCARA-robot tager et håndtag fra bakken, præsenterer det for loddepasta-dispenseren og læsser det i griber-redet," forklarer Anderson. "Robotten tager derefter et stykke emne fra bakken og placerer det på enden af ​​skaftet, som det er limet til.Induktionslodning udføres ved hjælp af en elektrisk spole, der vikler sig lodret omkring de to dele og bringer sølvfyldmetallet til en likvidustemperatur på 1.305 F. Efter at gratkomponenten er justeret og afkølet, udstødes den gennem en udledningsskakt og opsamles til videre behandling."
Brugen af ​​induktionslodning til montage er stigende, primært fordi det skaber en stærk forbindelse mellem to metaldele, og fordi det er meget effektivt til at forbinde forskellige materialer. Miljøhensyn, forbedret teknologi og utraditionelle applikationer tvinger også produktionsingeniører til at se nærmere på induktionslodning.
Induktionslodning har eksisteret siden 1950'erne, selv om begrebet induktionsopvarmning (ved hjælp af elektromagnetisme) blev opdaget mere end et århundrede før af den britiske videnskabsmand Michael Faraday. Håndbrændere var den første varmekilde til slaglodning, efterfulgt af ovne i 1920'erne. Under Anden Verdenskrig blev ovne-baserede omkostninger ofte brugt til at fremstille metaldele med minimale arbejdsomkostninger og metoder til fremstilling af metaldele.
Forbrugernes efterspørgsel efter aircondition i 1960'erne og 1970'erne skabte nye applikationer til induktionslodning. Faktisk resulterede masselodning af aluminium i slutningen af ​​1970'erne i mange af de komponenter, der findes i nutidens klimaanlæg til biler.
"I modsætning til brænderlodning er induktionslodning ikke-kontakt og minimerer risikoen for overophedning," bemærker Rick Bausch, salgschef for Ambrell Corp., inTEST.temperature.
Ifølge Greg Holland, salgs- og driftschef hos eldec LLC, består et standard induktionsloddesystem af tre komponenter. Disse er strømforsyningen, arbejdshovedet med induktionsspolen og køleren eller kølesystemet.
Strømforsyningen er forbundet til arbejdshovedet, og spolerne er specialdesignet til at passe rundt om samlingen. Induktorer kan være lavet af solide stænger, fleksible kabler, bearbejdede billets eller 3D-printet fra pulveriserede kobberlegeringer. Normalt er det dog lavet af hule kobberrør, hvorigennem vandet strømmer af flere årsager. Den ene er at holde spolen kølig under opbygningen af ​​vandet ved også at modvirke varmen ved at modvirke opbygningen af ​​vandet. i spolerne på grund af den hyppige tilstedeværelse af vekselstrøm og den resulterende ineffektive varmeoverførsel.
"Nogle gange placeres en fluxkoncentrator på spolen for at styrke magnetfeltet i et eller flere punkter i krydset," forklarer Holland. Sådanne koncentratorer kan være af laminattypen, bestående af tynde elektriske stål, der er stablet tæt sammen, eller ferromagnetiske rør, der indeholder pulveriseret ferromagnetisk materiale og dielektriske bindinger under højtrykskomprimering.Brug enten Fordelen ved koncentratoren er, at den reducerer cyklustiden ved at bringe mere energi ind i specifikke områder af leddet hurtigere, mens den holder andre områder køligere."
Før du placerer metaldele til induktionslodning, skal operatøren indstille systemets frekvens og effektniveau korrekt. Frekvensen kan variere fra 5 til 500 kHz, jo højere frekvensen er, jo hurtigere bliver overfladen opvarmet.
Strømforsyninger er ofte i stand til at producere hundredvis af kilowatt elektricitet. Men at lodde en håndfladestørrelse på 10 til 15 sekunder kræver kun 1 til 5 kilowatt. Til sammenligning kan store dele kræve 50 til 100 kilowatt strøm og tage op til 5 minutter at lodde.
"Som en generel regel bruger mindre komponenter mindre strøm, men kræver højere frekvenser, såsom 100 til 300 kilohertz," sagde Bausch. "I modsætning hertil kræver større komponenter mere strøm og lavere frekvenser, typisk under 100 kilohertz."
Uanset deres størrelse skal metaldele placeres korrekt, før de fastgøres. Man bør sørge for at opretholde et tæt mellemrum mellem basismetallerne for at tillade korrekt kapillærvirkning af det strømmende fyldmetal. Rumpe-, hofte- og stødoverfladesamlinger er den bedste måde at sikre denne frigang på.
Traditionelle eller selvfikserende er acceptable. Standard armaturer bør være lavet af mindre ledende materialer såsom rustfrit stål eller keramik, og røre komponenterne så lidt som muligt.
Ved at designe dele med sammenlåsende sømme, sænkning, fordybninger eller rifler, kan selvfiksering opnås uden behov for mekanisk støtte.
Samlingerne renses derefter med en smergelpude eller opløsningsmiddel for at fjerne forurenende stoffer såsom olie, fedt, rust, skæl og snavs. Dette trin forbedrer yderligere kapillærvirkningen af ​​det smeltede fyldmetal, der trækker sig selv gennem de tilstødende overflader af samlingen.
Efter at delene er korrekt placeret og renset, påfører operatøren en fugemasse (normalt en pasta) på fugen. Sammensætningen er en blanding af fyldmetal, flux (for at forhindre oxidation) og et bindemiddel, der holder metallet og flusmidlet sammen før smeltning.
Fyldmetaller og flusmidler, der bruges til lodning, er formuleret til at modstå højere temperaturer end dem, der bruges til lodning. Fyldmetaller, der bruges til lodning, smelter ved temperaturer på mindst 842 F og er stærkere, når de afkøles. De omfatter aluminium-silicium, kobber, kobber-sølv, messing, bronze, guld-sølv, sølv og nikkellegeringer.
Operatøren placerer derefter induktionsspolen, som kommer i en række forskellige designs.Spiralformede spoler er cirkulære eller ovale i form og omgiver fuldstændigt delen, mens gaffelspoler (eller tang) er placeret på hver side af samlingen, og kanalspolerne kroges på delen. Andre spoler inkluderer indre diameter (ID), ID/ydre diameter (OD), Pancakes, Open, og Multi-Poition.
Ensartet varme er afgørende for loddede forbindelser af høj kvalitet. For at gøre dette skal operatøren sikre, at den lodrette afstand mellem hver induktionsspolesløjfe er lille, og at koblingsafstanden (mellemrumsbredden fra spole OD til ID) forbliver ensartet.
Derefter tænder operatøren for strømmen for at begynde processen med at opvarme samlingen. Dette involverer hurtig overførsel af mellem- eller højfrekvent vekselstrøm fra en strømkilde til en induktor for at skabe et vekslende magnetfelt omkring den.
Det magnetiske felt inducerer en strøm på overfladen af ​​leddet, som genererer varme til at smelte fyldmetallet, hvilket gør det muligt for det at flyde og fugte overfladen af ​​metaldelen, hvilket skaber en stærk binding.Ved brug af multi-position spoler kan denne proces udføres på flere dele samtidigt.
Slutrengøring og inspektion af hver loddede komponent anbefales. Vask af dele med vand opvarmet til mindst 120 F vil fjerne flusmiddelrester og enhver belægning, der dannes under lodning. Delen skal nedsænkes i vand, efter at fyldmetallet er størknet, men samlingen er stadig varm.
Afhængigt af delen kan minimal inspektion følges af ikke-destruktiv og destruktiv testning. NDT-metoder omfatter visuel og radiografisk inspektion samt lækage- og bevistestning. Almindelige destruktive testmetoder er metallografiske, afskalnings-, træk-, forskydnings-, trætheds-, overførsels- og torsionstestning.
"Induktionslodning kræver en større forudgående kapitalinvestering end brændermetoden, men det er det værd, fordi du får den ekstra effektivitet og kontrol," sagde Holland. "Med induktion, når du har brug for varme, trykker du bare.Når du ikke gør det, trykker du.”
Eldec fremstiller en bred vifte af strømkilder til induktionslodning, såsom ECO LINE MF mellemfrekvenslinjen, som er tilgængelig i forskellige konfigurationer, så de passer bedst til hver applikation. Disse strømforsyninger fås i mærkeeffekter fra 5 til 150 kW og frekvenser fra 8 til 40 Hz. Alle modeller kan udstyres med en kontinuerlig effektforøgelse med 0% yderligere 50 % inden for 3 minutter.Andre nøglefunktioner omfatter pyrometertemperaturkontrol, temperaturoptager og bipolær transistorafbryder med isoleret gate. Disse forbrugsvarer kræver lidt vedligeholdelse, fungerer stille, har et lille fodaftryk og er nemt integreret med arbejdscellecontrollere.
Producenter i flere industrier bruger i stigende grad induktionslodning til at samle dele. Bausch peger på producenter af bil-, rumfarts-, medicinsk udstyr og minedriftsudstyr som de største brugere af Ambrell induktionsloddeudstyr.
"Antallet af induktionsloddede aluminiumskomponenter i bilindustrien fortsætter med at stige på grund af vægtreduktionsinitiativer," påpeger Bausch. "I rumfartssektoren loddes nikkel og andre typer slidpuder ofte til jetblade.Begge industrier induktionslodder også forskellige stålrørsfittings."
Alle seks Ambrells EasyHeat-systemer har et frekvensområde på 150 til 400 kHz og er ideelle til induktionslodning af små dele med forskellige geometrier. Kompakterne (0112 og 0224) tilbyder strømstyring inden for 25 watt opløsning;modellerne i LI-serien (3542, 5060, 7590, 8310) tilbyder kontrol inden for 50 watt opløsning.
Begge serier har et aftageligt arbejdshoved op til 10 fod fra strømkilden. Systemets frontpanelkontroller er programmerbare, så slutbrugeren kan definere op til fire forskellige varmeprofiler, hver med op til fem tids- og effekttrin. Fjernstrømstyring er tilgængelig for kontakt eller analog indgang, eller valgfri seriel dataport.
"Vores hovedkunder til induktionslodning er producenter af dele, der indeholder noget kulstof, eller store dele, der indeholder en høj procentdel jern," forklarer Rich Cukelj, Fusion Business Development Manager."Nogle af disse virksomheder betjener bil- og rumfartsindustrien, mens andre fremstiller pistoler, skæreværktøjssamlinger, VVS-haner og afløb eller strømfordelingsblokke og sikringer."
Fusion sælger brugerdefinerede roterende systemer, der kan induktionslodde 100 til 1.000 dele i timen. Ifølge Cukelj er højere udbytte muligt for en enkelt type del eller for en specifik serie af dele. Disse dele varierer i størrelse fra 2 til 14 kvadrattommer.
"Hvert system indeholder en indekser fra Stelron Components Inc. med 8, 10 eller 12 arbejdsstationer," forklarer Cukelj."Nogle arbejdsstationer bruges til lodning, mens andre bruges til inspektion, ved brug af synskameraer eller lasermåleudstyr eller til at udføre træktest for at sikre loddesamlinger af høj kvalitet."
Producenter bruger eldecs standard ECO LINE-strømforsyninger til en række forskellige induktionsloddeapplikationer, såsom krympetilpassede rotorer og aksler, eller sammenføjning af motorhuse, sagde Holland. For nylig blev en 100 kW-model af denne generator brugt i en stor deleapplikation, der involverede lodning af kobberkredsløbsringe til kobber-hane-tilslutninger til hydroelektriske generatorer.
Eldec fremstiller også bærbare MiniMICO-strømforsyninger, der nemt kan flyttes rundt på fabrikken med et frekvensområde på 10 til 25 kHz. For to år siden brugte en producent af bilvarmevekslerrør MiniMICO til at induktionslodde returknæ til hvert rør. Én person udførte al slaglodning, og det tog mindre end 30 sekunder at samle rørene.
Jim er seniorredaktør på ASSEMBLY med over 30 års redaktionel erfaring. Før han kom til ASSEMBLY, var Camillo PM Engineer, redaktør af Association for Equipment Engineering Journal og Milling Journal. Jim har en grad i engelsk fra DePaul University.
Send en anmodning om forslag (RFP) til en leverandør efter eget valg, og klik på en knap, der beskriver dine behov
Gennemse vores købervejledning for at finde leverandører af alle typer montageteknologi, maskiner og systemer, serviceudbydere og brancheorganisationer.
Lean Six Sigma har drevet kontinuerlige forbedringsbestræbelser i årtier, men dens mangler er blevet tydelige. Dataindsamling er arbejdskrævende og kan kun fange små prøver. Data kan nu fanges over lange perioder og flere steder til en brøkdel af prisen for ældre manuelle metoder.
Robotter er billigere og nemmere at bruge end nogensinde. Denne teknologi er let tilgængelig selv for små og mellemstore producenter. Lyt til denne eksklusive paneldiskussion med ledere fra fire af USA's førende robotleverandører: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America og Universal Robots.