Σχεδόν κάθε διαδικασία συναρμολόγησης μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορους τρόπους. Η επιλογή που επιλέγει ένας κατασκευαστής ή ένας ολοκληρωτής για τα καλύτερα αποτελέσματα είναι συνήθως αυτή που ταιριάζει με μια δοκιμασμένη τεχνολογία σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή.
Η συγκόλληση είναι μια τέτοια διαδικασία. Η συγκόλληση είναι μια διαδικασία ένωσης μετάλλων κατά την οποία δύο ή περισσότερα μεταλλικά μέρη ενώνονται με την τήξη του μετάλλου πλήρωσης και τη ροή του στον σύνδεσμο. Το μέταλλο πλήρωσης έχει χαμηλότερο σημείο τήξης από τα γειτονικά μεταλλικά μέρη.
Η θερμότητα για τη συγκόλληση μπορεί να παρέχεται από φακούς, φούρνους ή επαγωγικά πηνία. Κατά τη συγκόλληση επαγωγής, ένα επαγωγικό πηνίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που θερμαίνει το υπόστρωμα για να λιώσει το μέταλλο πλήρωσης. Η επαγωγική συγκόλληση αποδεικνύεται ότι είναι η καλύτερη επιλογή για έναν αυξανόμενο αριθμό εφαρμογών συναρμολόγησης.
«Η επαγωγική συγκόλληση είναι πολύ πιο ασφαλής από τη συγκόλληση με πυρσό, πιο γρήγορη από τη συγκόλληση σε φούρνο και πιο επαναλαμβανόμενη από αμφότερες», δήλωσε ο Steve Anderson, διευθυντής επιστήμης πεδίου και δοκιμών στη Fusion Inc., ένας 88χρονος ολοκληρωμένος στο Willoughby του Οχάιο Σάιντ, που ειδικεύεται σε μια ποικιλία μεθόδων συναρμολόγησης, συμπεριλαμβανομένης της ευκολίας brazing.Σε σύγκριση με τις άλλες δύο μεθόδους, το μόνο που χρειάζεστε είναι κανονική ηλεκτρική ενέργεια.»
Πριν από μερικά χρόνια, η Fusion ανέπτυξε ένα πλήρως αυτόματο μηχάνημα έξι σταθμών για τη συναρμολόγηση 10 γρέζια καρβιδίου για μεταλλουργία και κατασκευή εργαλείων. Τα γρέζια κατασκευάζονται με την προσάρτηση κυλινδρικών και κωνικών τεμαχίων καρβιδίου βολφραμίου σε ένα στέλεχος χάλυβα. Ο ρυθμός παραγωγής είναι 250 μέρη την ώρα και ο χωριστός δίσκος ανταλλακτικών μπορεί να χωρέσει 144 κενά εργαλείων.
«Ένα ρομπότ SCARA τεσσάρων αξόνων παίρνει μια λαβή από το δίσκο, την παρουσιάζει στον διανομέα πάστας συγκόλλησης και τη φορτώνει στη φωλιά αρπάγης», εξηγεί ο Άντερσον. «Το ρομπότ παίρνει στη συνέχεια ένα κομμάτι κενού από το δίσκο και το τοποθετεί στο άκρο του στελέχους στο οποίο είναι κολλημένο.Η επαγωγική συγκόλληση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό πηνίο που τυλίγεται κάθετα γύρω από τα δύο μέρη και φέρνει το ασημένιο μέταλλο πλήρωσης σε θερμοκρασία υγρού 1.305 F. Αφού ευθυγραμμιστεί και κρυώσει το εξάρτημα γρέζιου, εκτοξεύεται μέσω ενός αγωγού εκκένωσης και συλλέγεται για περαιτέρω επεξεργασία.
Η χρήση επαγωγικής συγκόλλησης για συναρμολόγηση αυξάνεται, κυρίως επειδή δημιουργεί μια ισχυρή σύνδεση μεταξύ δύο μεταλλικών μερών και επειδή είναι πολύ αποτελεσματική στην ένωση ανόμοιων υλικών. Περιβαλλοντικές ανησυχίες, βελτιωμένη τεχνολογία και μη παραδοσιακές εφαρμογές αναγκάζουν επίσης τους μηχανικούς κατασκευής να ρίξουν μια πιο προσεκτική ματιά στην επαγωγική συγκόλληση.
Η επαγωγική συγκόλληση υπάρχει από τη δεκαετία του 1950, αν και η έννοια της επαγωγικής θέρμανσης (με χρήση ηλεκτρομαγνητισμού) ανακαλύφθηκε περισσότερο από έναν αιώνα πριν από τον Βρετανό επιστήμονα Michael Faraday. Οι φακοί χειρός ήταν η πρώτη πηγή θερμότητας για τη συγκόλληση, ακολουθούμενες από φούρνους στη δεκαετία του 1920.
Η ζήτηση των καταναλωτών για κλιματισμό στις δεκαετίες του 1960 και του 1970 δημιούργησε νέες εφαρμογές για τη συγκόλληση επαγωγής. Στην πραγματικότητα, η μαζική συγκόλληση αλουμινίου στα τέλη της δεκαετίας του 1970 είχε ως αποτέλεσμα πολλά από τα εξαρτήματα που βρίσκονται στα σημερινά συστήματα κλιματισμού αυτοκινήτων.
«Σε αντίθεση με τη συγκόλληση με φακό, η επαγωγική συγκόλληση είναι χωρίς επαφή και ελαχιστοποιεί τον κίνδυνο υπερθέρμανσης», σημειώνει ο Rick Bausch, διευθυντής πωλήσεων της Ambrell Corp., inTEST.temperature.
Σύμφωνα με τον Greg Holland, διευθυντή πωλήσεων και λειτουργιών στην eldec LLC, ένα τυπικό σύστημα επαγωγικής συγκόλλησης αποτελείται από τρία εξαρτήματα. Αυτά είναι το τροφοδοτικό, η κεφαλή εργασίας με το επαγωγικό πηνίο και το σύστημα ψύξης ή ψύξης.
Το τροφοδοτικό συνδέεται με την κεφαλή εργασίας και τα πηνία είναι προσαρμοσμένα σχεδιασμένα για να εφαρμόζουν γύρω από την άρθρωση. Τα πηνία μπορούν να κατασκευαστούν από συμπαγείς ράβδους, εύκαμπτα καλώδια, μηχανικά κατεργασμένα μπιγιέτα ή τρισδιάστατα τυπωμένα από κράματα χαλκού σε σκόνη. Συνήθως, ωστόσο, είναι κατασκευασμένο από κοίλο χάλκινο σωλήνα, μέσω του οποίου ρέει νερό για διάφορους λόγους. αποτρέπει επίσης τη συσσώρευση θερμότητας στα πηνία λόγω της συχνής παρουσίας εναλλασσόμενου ρεύματος και της αναποτελεσματικής μεταφοράς θερμότητας που προκύπτει.
"Μερικές φορές τοποθετείται ένας συμπυκνωτής ροής στο πηνίο για να ενισχύσει το μαγνητικό πεδίο σε ένα ή περισσότερα σημεία της διασταύρωσης", εξηγεί ο Holland." Τέτοιοι συγκεντρωτές μπορεί να είναι τύπου laminate, αποτελούμενοι από λεπτούς ηλεκτρικούς χάλυβες σφιχτά στοιβαγμένους μεταξύ τους ή σιδηρομαγνητικούς σωλήνες που περιέχουν κονιοποιημένο σιδηρομαγνητικό υλικό και διηλεκτρική πίεση υπό υψηλή πίεση.Χρησιμοποιήστε οποιοδήποτε από τα δύο Το πλεονέκτημα του συμπυκνωτή είναι ότι μειώνει τον χρόνο κύκλου φέρνοντας περισσότερη ενέργεια σε συγκεκριμένες περιοχές της άρθρωσης πιο γρήγορα, ενώ διατηρεί τις άλλες περιοχές πιο δροσερές.
Πριν τοποθετήσετε μεταλλικά μέρη για επαγωγική συγκόλληση, ο χειριστής πρέπει να ρυθμίσει σωστά τη συχνότητα και τα επίπεδα ισχύος του συστήματος. Η συχνότητα μπορεί να κυμαίνεται από 5 έως 500 kHz, όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο πιο γρήγορα θερμαίνεται η επιφάνεια.
Τα τροφοδοτικά είναι συχνά ικανά να παράγουν εκατοντάδες κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, η συγκόλληση ενός εξαρτήματος μεγέθους παλάμης σε 10 έως 15 δευτερόλεπτα απαιτεί μόνο 1 έως 5 κιλοβάτ. Συγκριτικά, μεγάλα εξαρτήματα μπορεί να απαιτούν 50 έως 100 κιλοβάτ ισχύς και χρειάζονται έως και 5 λεπτά για να συγκολληθούν.
«Σε γενικό κανόνα, τα μικρότερα εξαρτήματα χρησιμοποιούν λιγότερη ισχύ, αλλά απαιτούν υψηλότερες συχνότητες, όπως 100 έως 300 kilohertz», είπε ο Bausch.» Αντίθετα, τα μεγαλύτερα εξαρτήματα απαιτούν περισσότερη ισχύ και χαμηλότερες συχνότητες, συνήθως κάτω από 100 kilohertz.
Ανεξάρτητα από το μέγεθός τους, τα μεταλλικά μέρη πρέπει να τοποθετηθούν σωστά πριν στερεωθούν. Πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα ώστε να διατηρείται ένα σφιχτό κενό μεταξύ των βασικών μετάλλων, ώστε να επιτρέπεται η σωστή τριχοειδική δράση από το ρέον μέταλλο πλήρωσης. Οι αρθρώσεις με άκρο, κολάρο και πισινό είναι ο καλύτερος τρόπος για να διασφαλιστεί αυτό το διάκενο.
Τα παραδοσιακά ή αυτοστειρωμένα είναι αποδεκτά. Τα τυπικά φωτιστικά πρέπει να είναι κατασκευασμένα από λιγότερο αγώγιμα υλικά όπως ανοξείδωτο ατσάλι ή κεραμικό και να αγγίζουν τα εξαρτήματα όσο το δυνατόν λιγότερο.
Σχεδιάζοντας εξαρτήματα με αλληλένδετες ραφές, ταλαντώσεις, εσοχές ή ραβδώσεις, μπορεί να επιτευχθεί αυτοστερέωση χωρίς την ανάγκη μηχανικής υποστήριξης.
Οι αρμοί στη συνέχεια καθαρίζονται με σμύριδα ή διαλύτη για την απομάκρυνση ρύπων όπως λάδι, γράσο, σκουριά, λέπια και βρωμιά. Αυτό το βήμα ενισχύει περαιτέρω την τριχοειδή δράση του λιωμένου μετάλλου πλήρωσης που τραβιέται μέσα από τις γειτονικές επιφάνειες του αρμού.
Αφού τα εξαρτήματα τοποθετηθούν και καθαριστούν σωστά, ο χειριστής εφαρμόζει μια ένωση αρμού (συνήθως μια πάστα) στον σύνδεσμο. Η ένωση είναι ένα μείγμα από μέταλλο πλήρωσης, ροή (για την αποφυγή οξείδωσης) και ένα συνδετικό που συγκρατεί το μέταλλο και τη ροή μαζί πριν την τήξη.
Τα πληρωτικά μέταλλα και οι ροές που χρησιμοποιούνται στη συγκόλληση έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν σε υψηλότερες θερμοκρασίες από εκείνες που χρησιμοποιούνται στη συγκόλληση. Τα μέταλλα πλήρωσης που χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση τήκονται σε θερμοκρασίες τουλάχιστον 842 F και είναι ισχυρότερα όταν ψύχονται. Περιλαμβάνουν αλουμίνιο-πυρίτιο, χαλκό, χαλκό-ασήμι, ορείχαλκο, μπρούτζο, χρυσό-ασήμι και ασήμι.
Στη συνέχεια, ο χειριστής τοποθετεί το επαγωγικό πηνίο, το οποίο διατίθεται σε διάφορα σχέδια. Τα ελικοειδή πηνία έχουν κυκλικό ή ωοειδές σχήμα και περιβάλλουν πλήρως το εξάρτημα, ενώ πηνία πιρουνιού (ή τσιμπίδας) βρίσκονται σε κάθε πλευρά της άρθρωσης και τα πηνία καναλιού αγκιστρώνονται στο εξάρτημα. Άλλα πηνία περιλαμβάνουν Εσωτερική Διάμετρος (ID), ID/Outer Open Diameters, και Pancake-Outer Diameter.
Η ομοιόμορφη θερμότητα είναι απαραίτητη για υψηλής ποιότητας συγκολλημένες συνδέσεις. Για να γίνει αυτό, ο χειριστής πρέπει να διασφαλίσει ότι η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ κάθε βρόχου επαγωγικού πηνίου είναι μικρή και ότι η απόσταση ζεύξης (πλάτος διακένου από το πηνίο OD έως το ID) παραμένει ομοιόμορφη.
Στη συνέχεια, ο χειριστής ενεργοποιεί την τροφοδοσία για να ξεκινήσει η διαδικασία θέρμανσης της άρθρωσης. Αυτό περιλαμβάνει τη γρήγορη μεταφορά εναλλασσόμενου ρεύματος ενδιάμεσης ή υψηλής συχνότητας από μια πηγή ισχύος σε έναν επαγωγέα για να δημιουργήσει ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο γύρω του.
Το μαγνητικό πεδίο προκαλεί ένα ρεύμα στην επιφάνεια της άρθρωσης, το οποίο παράγει θερμότητα για να λιώσει το μέταλλο πλήρωσης, επιτρέποντάς του να ρέει και να διαβρέχει την επιφάνεια του μεταλλικού τμήματος, δημιουργώντας έναν ισχυρό δεσμό. Χρησιμοποιώντας πηνία πολλαπλών θέσεων, αυτή η διαδικασία μπορεί να εκτελεστεί σε πολλά μέρη ταυτόχρονα.
Συνιστάται ο τελικός καθαρισμός και η επιθεώρηση κάθε συγκολλημένου εξαρτήματος. Το πλύσιμο των εξαρτημάτων με νερό που έχει θερμανθεί στους τουλάχιστον 120 F θα αφαιρέσει τα υπολείμματα ροής και τυχόν λέπια που σχηματίζονται κατά τη συγκόλληση. Το εξάρτημα θα πρέπει να βυθιστεί σε νερό αφού στερεοποιηθεί το μέταλλο πλήρωσης αλλά το συγκρότημα είναι ακόμα ζεστό.
Ανάλογα με το εξάρτημα, η ελάχιστη επιθεώρηση μπορεί να ακολουθηθεί από μη καταστροφικές και καταστροφικές δοκιμές. Οι μέθοδοι NDT περιλαμβάνουν οπτική και ακτινογραφική επιθεώρηση, καθώς και δοκιμές διαρροής και απόδειξης. Οι συνήθεις καταστροφικές μέθοδοι δοκιμών είναι μεταλλογραφικές, αποκολλημένες, εφελκυστικές, διάτμησης, κόπωσης, μεταφοράς και δοκιμές στρέψης.
«Η επαγωγική συγκόλληση απαιτεί μεγαλύτερη αρχική επένδυση κεφαλαίου από τη μέθοδο πυρσού, αλλά αξίζει τον κόπο γιατί έχετε την επιπλέον απόδοση και έλεγχο», είπε ο Holland. Με την επαγωγή, όταν χρειάζεστε θερμότητα, απλώς πιέζετε.Όταν δεν το κάνεις, πατάς».
Η Eldec κατασκευάζει ένα ευρύ φάσμα πηγών ισχύος για επαγωγική συγκόλληση, όπως η γραμμή ενδιάμεσης συχνότητας ECO LINE MF, η οποία είναι διαθέσιμη σε διάφορες διαμορφώσεις για να ταιριάζει καλύτερα σε κάθε εφαρμογή. Αυτά τα τροφοδοτικά είναι διαθέσιμα σε ονομασίες ισχύος που κυμαίνονται από 5 έως 150 kW και συχνότητες από 8 έως 40 Hz. βαθμολογία ty κατά επιπλέον 50% μέσα σε 3 λεπτά. Άλλα βασικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν έλεγχο θερμοκρασίας πυρόμετρου, καταγραφέα θερμοκρασίας και διακόπτη τροφοδοσίας διπολικού τρανζίστορ με μόνωση πύλης. Αυτά τα αναλώσιμα απαιτούν λίγη συντήρηση, λειτουργούν αθόρυβα, έχουν μικρό αποτύπωμα και ενσωματώνονται εύκολα με ελεγκτές κυψελών εργασίας.
Οι κατασκευαστές σε διάφορες βιομηχανίες χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο επαγωγική συγκόλληση για τη συναρμολόγηση εξαρτημάτων. Η Bausch επισημαίνει τους κατασκευαστές αυτοκινήτων, αεροδιαστημικής, ιατρικού εξοπλισμού και εξοπλισμού εξόρυξης ως τους μεγαλύτερους χρήστες του εξοπλισμού επαγωγικής συγκόλλησης Ambrell.
«Ο αριθμός των επαγωγικών εξαρτημάτων αλουμινίου στην αυτοκινητοβιομηχανία συνεχίζει να αυξάνεται λόγω πρωτοβουλιών μείωσης βάρους», επισημαίνει ο Bausch. «Στον τομέα της αεροδιαστημικής, το νικέλιο και άλλοι τύποι επιθεμάτων φθοράς συχνά συγκολλούνται με λεπίδες εκτόξευσης.Και οι δύο βιομηχανίες συγκολλούν επίσης διάφορα εξαρτήματα χαλύβδινων σωλήνων.
Και τα έξι συστήματα EasyHeat της Ambrell έχουν εύρος συχνοτήτων από 150 έως 400 kHz και είναι ιδανικά για επαγωγική συγκόλληση μικρών τμημάτων διαφόρων γεωμετριών. Τα συμπαγή (0112 και 0224) προσφέρουν έλεγχο ισχύος με ανάλυση 25 watt.Τα μοντέλα της σειράς LI (3542, 5060, 7590, 8310) προσφέρουν έλεγχο σε ανάλυση 50 watt.
Και οι δύο σειρές διαθέτουν αφαιρούμενη κεφαλή εργασίας σε απόσταση έως και 10 πόδια από την πηγή τροφοδοσίας. Τα χειριστήρια του μπροστινού πίνακα του συστήματος είναι προγραμματιζόμενα, επιτρέποντας στον τελικό χρήστη να ορίσει έως και τέσσερα διαφορετικά προφίλ θέρμανσης, το καθένα με έως και πέντε βήματα χρόνου και ισχύος. Ο τηλεχειρισμός ισχύος είναι διαθέσιμος για επαφή ή αναλογική είσοδο ή προαιρετική σειριακή θύρα δεδομένων.
«Οι κύριοι πελάτες μας για τη συγκόλληση επαγωγής είναι κατασκευαστές εξαρτημάτων που περιέχουν άνθρακα ή εξαρτήματα μεγάλης μάζας που περιέχουν υψηλό ποσοστό σιδήρου», εξηγεί ο Rich Cukelj, Fusion Business Development Manager.
Η Fusion πουλά προσαρμοσμένα περιστροφικά συστήματα που μπορούν να συγκολλήσουν επαγωγικά 100 έως 1.000 μέρη ανά ώρα. Σύμφωνα με τον Cukelj, είναι δυνατές υψηλότερες αποδόσεις για έναν μόνο τύπο εξαρτήματος ή για μια συγκεκριμένη σειρά εξαρτημάτων. Αυτά τα εξαρτήματα κυμαίνονται σε μέγεθος από 2 έως 14 τετραγωνικές ίντσες.
«Κάθε σύστημα περιέχει έναν δείκτη από τη Stelron Components Inc. με 8, 10 ή 12 σταθμούς εργασίας», εξηγεί ο Cukelj. Ορισμένοι σταθμοί εργασίας χρησιμοποιούνται για συγκόλληση, ενώ άλλοι χρησιμοποιούνται για επιθεώρηση, χρησιμοποιώντας κάμερες όρασης ή εξοπλισμό μέτρησης λέιζερ ή για την εκτέλεση δοκιμών έλξης για τη διασφάλιση υψηλής ποιότητας συγκολλημένων αρμών.
Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν τα τυπικά τροφοδοτικά ECO LINE της eldec για μια ποικιλία εφαρμογών συγκόλλησης επαγωγής, όπως ρότορες και άξονες με συρρίκνωση ή σύνδεση περιβλημάτων κινητήρα, είπε ο Holland. Πιο πρόσφατα, ένα μοντέλο 100 kW αυτής της γεννήτριας χρησιμοποιήθηκε σε μια εφαρμογή μεγάλων ανταλλακτικών που περιελάμβανε μπροκόλληση χάλκινων δακτυλίων υδροηλεκτρικών κυκλωμάτων.
Η Eldec κατασκευάζει επίσης φορητά τροφοδοτικά MiniMICO που μπορούν εύκολα να μετακινηθούν μέσα στο εργοστάσιο με εύρος συχνοτήτων από 10 έως 25 kHz. Πριν από δύο χρόνια, ένας κατασκευαστής σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας αυτοκινήτων χρησιμοποίησε το MiniMICO για να επαγωγική μπράτσα επαναφοράς γωνιών σε κάθε σωλήνα. Ένα άτομο έκανε όλη τη συγκόλληση 30 δευτερόλεπτα και χρειάστηκαν λιγότερα από 30 δευτερόλεπτα για κάθε σωλήνα.
Ο Jim είναι ανώτερος συντάκτης στο ASSEMBLY με πάνω από 30 χρόνια συντακτικής εμπειρίας. Πριν γίνει μέλος του ASSEMBLY, ο Camillo ήταν PM Engineer, συντάκτης του Association for Equipment Engineering Journal και Milling Journal. Ο Jim έχει πτυχίο Αγγλικών από το Πανεπιστήμιο DePaul.
Υποβάλετε ένα αίτημα για πρόταση (RFP) σε έναν προμηθευτή της επιλογής σας και κάντε κλικ σε ένα κουμπί που περιγράφει λεπτομερώς τις ανάγκες σας
Περιηγηθείτε στον οδηγό αγοραστή μας για να βρείτε προμηθευτές όλων των τύπων τεχνολογίας συναρμολόγησης, μηχανημάτων και συστημάτων, παρόχους υπηρεσιών και εμπορικούς οργανισμούς.
Το Lean Six Sigma έχει οδηγήσει σε συνεχείς προσπάθειες βελτίωσης για δεκαετίες, αλλά οι ελλείψεις του έχουν γίνει εμφανείς. Η συλλογή δεδομένων απαιτεί ένταση εργασίας και μπορεί να συλλάβει μόνο μικρά δείγματα. Τα δεδομένα μπορούν πλέον να συλληφθούν για μεγάλες χρονικές περιόδους και σε πολλές τοποθεσίες με ένα κλάσμα του κόστους παλαιότερων μη αυτόματων μεθόδων.
Τα ρομπότ είναι φθηνότερα και ευκολότερα στη χρήση από ποτέ. Αυτή η τεχνολογία είναι άμεσα διαθέσιμη ακόμη και για μικρούς και μεσαίους κατασκευαστές. Ακούστε αυτήν την αποκλειστική συζήτηση πάνελ με στελέχη από τέσσερις κορυφαίους προμηθευτές ρομποτικής της Αμερικής: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America και Universal Robots.