Lähes jokainen kokoonpanoprosessi voidaan suorittaa usealla eri tavalla. Valmistajan tai integraattorin valitsema vaihtoehto parhaan tuloksen saavuttamiseksi on yleensä sellainen, joka sovittaa testatun tekniikan tiettyyn sovellukseen.
Juottaminen on yksi tällainen prosessi. Juotos on metallien liitosprosessi, jossa kaksi tai useampi metalliosa liitetään yhteen sulattamalla täytemetalli ja virtaamalla se liitokseen. Täytemetallilla on alhaisempi sulamispiste kuin vierekkäisillä metalliosilla.
Juotoksen lämpö voidaan tuottaa polttimella, uunilla tai induktiokeloilla. Induktiojuotoksen aikana induktiokela luo magneettikentän, joka lämmittää substraattia ja sulattaa täytemetallin. Induktiojuotto on osoittautunut parhaaksi valinnaksi yhä useammissa kokoonpanosovelluksissa.
"Induktiojuotto on paljon turvallisempaa kuin polttimen juottaminen, nopeampi kuin uunijuotto ja toistettavampi kuin molemmat", sanoi Steve Anderson, Fusion Inc:n kenttä- ja testitieteiden johtaja, 88-vuotias integraattori Willoughbyssa, Ohio Saidissa, erikoistunut useisiin kokoonpanomenetelmiin, mukaan lukien juottaminen.Verrattuna kahteen muuhun menetelmään, tarvitset vain tavallista sähköä."
Muutama vuosi sitten Fusion kehitti täysautomaattisen kuusiasemaisen koneen 10 kovametallipurseen kokoamiseen metallintyöstöä ja työkalujen valmistusta varten. Purseet valmistetaan kiinnittämällä lieriömäisiä ja kartiomaisia ​​volframikarbidiaihioita teräsvarteen. Tuotantonopeus on 250 osaa tunnissa, ja erilliselle osatasolle mahtuu 144 aihiota ja työkalutelinettä.
"Neliakselinen SCARA-robotti ottaa kahvan alustasta, näyttää sen juotospastan annostelijalle ja lataa sen tarrainpesään", Anderson selittää. "Sitten robotti ottaa aihion lokerosta ja asettaa sen varren päähän, johon se on liimattu.Induktiojuotto suoritetaan käyttämällä sähkökäämiä, joka kietoutuu pystysuunnassa kahden osan ympärille ja nostaa hopeatäytemetallin 1 305 F:n likviduslämpötilaan. Kun pursekomponentti on kohdistettu ja jäähdytetty, se työnnetään ulos poistokourun läpi ja kerätään jatkokäsittelyä varten.
Induktiojuotoksen käyttö kokoonpanossa lisääntyy pääasiassa siksi, että se luo vahvan yhteyden kahden metalliosan välille ja koska se on erittäin tehokas erilaisten materiaalien liittämisessä. Ympäristönäkökohdat, parannettu tekniikka ja epäperinteiset sovellukset pakottavat myös valmistusinsinöörit tarkastelemaan induktiojuottoa tarkemmin.
Induktiojuotto on ollut käytössä 1950-luvulta lähtien, vaikka brittiläinen tiedemies Michael Faraday löysi induktiolämmityksen (sähkömagnetismia) käsitteen yli vuosisataa aikaisemmin. Käsipolttimet olivat ensimmäinen lämmönlähde juottamisessa, jota seurasivat uunit 1920-luvulla. Toisen maailmansodan aikana uuneihin perustuvia menetelmiä käytettiin usein pienillä määrillä metalliosien valmistukseen.
Ilmastoinnin kuluttajien kysyntä 1960- ja 1970-luvuilla loi uusia sovelluksia induktiojuottamiseksi. Itse asiassa alumiinin massajuotto 1970-luvun lopulla johti moniin nykypäivän autojen ilmastointijärjestelmissä oleviin komponentteihin.
"Toisin kuin polttimen juottaminen, induktiojuotto on kosketuksetonta ja minimoi ylikuumenemisriskin", huomauttaa Rick Bausch, Ambrell Corp.:n myyntipäällikkö, inTEST.temperature.
Eldec LLC:n myynti- ja toimintapäällikön Greg Hollandin mukaan tavallinen induktiojuottojärjestelmä koostuu kolmesta osasta. Nämä ovat virtalähde, työpää induktiokäämeineen ja jäähdytin tai jäähdytysjärjestelmä.
Virtalähde on kytketty työpäähän ja käämit on mitoitettu sopimaan liitoksen ympärille. Induktorit voidaan valmistaa umpitankoista, taipuisista kaapeleista, koneistetuista aihioista tai 3D-tulostettuna jauhemaisesta kupariseoksesta. Yleensä se on kuitenkin valmistettu ontosta kupariputkesta, jonka läpi lämpöä virtaa useista syistä. Yksi on pitää kelaa jäähdyttämällä prosessin aikana myös jäähdyttämällä rintaliivit jäähdyttämällä. kertyminen keloihin toistuvan vaihtovirran ja siitä johtuvan tehottoman lämmönsiirron vuoksi.
"Joskus kelaan asetetaan vuokonsentraattori vahvistamaan magneettikenttää yhdessä tai useammassa liitoskohdassa", Holland selittää. Tällaiset keskittimet voivat olla laminaattityyppisiä, jotka koostuvat ohuista sähköteräksistä, jotka on pinottu tiiviisti yhteen, tai ferromagneettisista putkista, jotka sisältävät jauhemaista ferromagneettista materiaalia ja korkeassa paineessa puristettuja dielektrisiä sidoksia.Käytä jompaakumpaa Keskittimen etu on, että se lyhentää sykliaikaa tuomalla enemmän energiaa tietyille liitoksen alueille nopeammin, samalla kun muut alueet pysyvät viileämpinä.
Ennen metalliosien sijoittamista induktiojuottoa varten käyttäjän on asetettava oikein järjestelmän taajuus ja tehotasot. Taajuus voi vaihdella välillä 5 - 500 kHz, mitä korkeampi taajuus, sitä nopeammin pinta lämpenee.
Virtalähteet pystyvät usein tuottamaan satoja kilowatteja sähköä. Kämmenen kokoisen osan juottaminen 10–15 sekunnissa vaatii kuitenkin vain 1–5 kilowattia. Vertailun vuoksi, suuret osat voivat vaatia 50–100 kilowattia tehoa ja kestää jopa 5 minuuttia.
"Yleensä pienemmät komponentit kuluttavat vähemmän tehoa, mutta vaativat korkeampia taajuuksia, kuten 100-300 kilohertsiä", Bausch sanoi. Sitä vastoin suuret komponentit vaativat enemmän tehoa ja matalampia taajuuksia, tyypillisesti alle 100 kilohertsiä.
Riippumatta niiden koosta, metalliosat on asetettava oikein ennen kiinnitystä. On huolehdittava siitä, että perusmetallien välissä säilyy tiukka rako, jotta virtaava täytemetalli voi toimia kunnolla. Taka-, lantio- ja takarajaliitokset ovat paras tapa varmistaa tämä välys.
Perinteiset tai itsekiinnittyvät ovat hyväksyttäviä. Vakiovalaisimet tulee tehdä vähemmän johtavista materiaaleista, kuten ruostumattomasta teräksestä tai keramiikasta, ja niiden tulee koskettaa osia mahdollisimman vähän.
Suunnittelemalla osia, joissa on lukittuvat saumat, taivutukset, painaumat tai uurteet, voidaan saavuttaa itsekiinnitys ilman mekaanista tukea.
Saumat puhdistetaan sitten hiomatyynyllä tai liuottimella epäpuhtauksien, kuten öljyn, rasvan, ruosteen, hilseen ja lian poistamiseksi. Tämä vaihe tehostaa entisestään sulan täytemetallin kapillaaritoimintaa, joka vetää itsensä sauman viereisten pintojen läpi.
Kun osat on asetettu kunnolla paikalleen ja puhdistettu, käyttäjä levittää liitokseen saumamassaa (yleensä tahnaa). Seos on seos täyteainemetallia, juoksutetta (hapettumisen estämiseksi) ja sideainetta, joka pitää metallin ja sulatteen yhdessä ennen sulamista.
Juotossa käytettävät täytemetallit ja juoksutteet on muotoiltu kestämään korkeampia lämpötiloja kuin juotuksessa käytettävät. Juotoksissa käytettävät täytemetallit sulavat vähintään 842 F:n lämpötiloissa ja ovat vahvempia jäähtyessään. Niihin kuuluvat alumiinipii, kupari, kupari-hopea, messinki, pronssi, kulta-hopea, kaikki hopea ja nikkeli.
Tämän jälkeen käyttäjä asettaa induktiokäämin, jota on saatavana eri malleina. Kierukkakelat ovat muodoltaan pyöreitä tai soikeita ja ympäröivät osan kokonaan, kun taas haarukka (tai puristi) on liitoksen molemmilla puolilla ja kanavakelat kiinnittyvät osaan. Muita keloja ovat sisähalkaisija (ID), ID/ulkohalkaisija (OD), Panca-Poke, Openition ja Multi-Poke.
Tasainen lämpö on olennaista korkealaatuisille juotetuille liitoksille. Tätä varten käyttäjän on varmistettava, että pystysuora etäisyys kunkin induktiokäämin silmukan välillä on pieni ja että kytkentäetäisyys (raon leveys kelan ulkohalkaisijalta sisäpinnalle) pysyy tasaisena.
Seuraavaksi käyttäjä kytkee virran päälle aloittaakseen liitoksen lämmitysprosessin. Tämä tarkoittaa nopeaa keski- tai suurtaajuisen vaihtovirran siirtämistä virtalähteestä kelaan, jotta sen ympärille muodostuu vaihtuva magneettikenttä.
Magneettikenttä indusoi liitoksen pintaan virran, joka tuottaa lämpöä sulattaakseen täytemetallin, jolloin se voi virrata ja kostuttaa metalliosan pinnan muodostaen vahvan sidoksen. Moniasentoisia keloja käyttämällä tämä prosessi voidaan suorittaa useille osille samanaikaisesti.
Jokaisen juotetun osan loppupuhdistus ja tarkastus on suositeltavaa. Osien peseminen vähintään 120 F:n lämpötilaan lämmitetyllä vedellä poistaa juoksutusjäämät ja juottamisen aikana muodostuneen kalkin. Osa tulee upottaa veteen, kun täytemetalli on jähmettynyt, mutta kokoonpano on vielä kuuma.
Osasta riippuen minimaalista tarkastusta voidaan seurata rikkomattomalla ja destruktiivisella testauksella. NDT-menetelmiin kuuluvat visuaalinen ja radiografinen tarkastus sekä vuoto- ja todistetestaus. Yleisiä tuhoavia testausmenetelmiä ovat metallografiset, kuoriutumis-, veto-, leikkaus-, väsymis-, siirto- ja vääntötestit.
"Induktiojuotto vaatii suuremman etukäteissijoituksen kuin poltinmenetelmä, mutta se on sen arvoista, koska saat ylimääräistä tehokkuutta ja hallintaa", Holland sanoi. Induktiolla, kun tarvitset lämpöä, painat vain.Kun et, painat."
Eldec valmistaa laajan valikoiman virtalähteitä induktiojuottoon, kuten ECO LINE MF -välitaajuuslinjaa, joka on saatavana eri kokoonpanoissa, jotka sopivat parhaiten kuhunkin käyttötarkoitukseen. Näitä virtalähteitä on saatavana teholuokissa 5 - 150 kW ja taajuuksilla 8 - 40 Hz. Kaikki mallit voidaan varustaa lisäteholla, joka lisää tehoa 50 %:lla. % 3 minuutin sisällä.Muita tärkeitä ominaisuuksia ovat pyrometrin lämpötilan säätö, lämpötilatallennin ja eristetty hilan kaksinapainen transistorivirtakytkin. Nämä kulutusosat vaativat vain vähän huoltoa, toimivat hiljaa, niiden tilavuus on pieni ja ne on helppo integroida työsolun ohjaimiin.
Useiden teollisuudenalojen valmistajat käyttävät yhä enemmän induktiojuottoa osien kokoamiseen. Bausch mainitsee auto-, ilmailu-, lääketieteellisten laitteiden ja kaivoslaitteiden valmistajat Ambrell-induktiojuottolaitteiden suurimpiksi käyttäjiksi.
"Induktiojuotettujen alumiinikomponenttien määrä autoteollisuudessa kasvaa edelleen painonpudotushankkeiden ansiosta", Bausch huomauttaa. "Avaruusalalla nikkeliä ja muita kulutustyynyjä juotetaan usein suihkuteriin.Molemmat teollisuudenalat juottavat myös erilaisia ​​teräsputkiliittimiä.
Kaikkien kuuden Ambrellin EasyHeat-järjestelmän taajuusalue on 150 - 400 kHz, ja ne sopivat ihanteellisesti eri geometristen pienten osien induktiojuottoon. Kompaktit (0112 ja 0224) tarjoavat tehonsäädön 25 watin tarkkuudella;LI-sarjan mallit (3542, 5060, 7590, 8310) tarjoavat ohjauksen 50 watin tarkkuudella.
Molemmissa sarjoissa on irrotettava työpää jopa 10 metrin päähän virtalähteestä.Järjestelmän etupaneelin ohjaimet ovat ohjelmoitavia, jolloin loppukäyttäjä voi määrittää jopa neljä erilaista lämmitysprofiilia, joissa kussakin on enintään viisi aika- ja tehoportaista. Tehon kauko-ohjaus on saatavana kosketin- tai analogiatuloa varten tai valinnainen sarjatietoportti.
"Pääasiakkaamme induktiojuotossa ovat hiiltä sisältävien osien tai suuren massaosien valmistajia, jotka sisältävät paljon rautaa", selittää Rich Cukelj, Fusion-liiketoiminnan kehityspäällikkö. Jotkut näistä yrityksistä palvelevat auto- ja ilmailuteollisuutta, kun taas toiset valmistavat aseita, leikkuutyökalukokoonpanoja, vesihanoja ja viemäriä tai sähkönjakelulohkoja ja sulakkeita.
Fusion myy mukautettuja pyöriviä järjestelmiä, jotka voivat induktiojuottaa 100–1 000 osaa tunnissa. Cukeljin mukaan yhden tyyppisen osan tai tietyn osasarjan suurempi tuotto on mahdollista. Näiden osien koko vaihtelee 2–14 neliötuumaa.
"Jokaisessa järjestelmässä on Stelron Components Inc:n indeksointilaite, jossa on 8, 10 tai 12 työasemaa", Cukelj selittää. Joitakin työasemia käytetään juottamiseen, kun taas toisia käytetään tarkastukseen, visiokameroiden tai lasermittauslaitteiden avulla tai vetotestien tekemiseen korkealaatuisten juotettujen liitosten varmistamiseksi.
Valmistajat käyttävät eldecin vakiomallisia ECO LINE -virtalähteitä erilaisiin induktiojuottosovelluksiin, kuten kutistuviin roottoreihin ja akseleihin tai moottorin koteloiden liittämiseen, Holland sanoi. Viime aikoina tämän generaattorin 100 kW:n mallia käytettiin suurten osien sovelluksessa, joka sisälsi kuparipiirin renkaiden juottamista vesisähkögeneraattoreiden liitäntöihin.
Eldec valmistaa myös kannettavia MiniMICO-virtalähteitä, joita voidaan helposti siirtää tehtaalla 10–25 kHz:n taajuusalueella.Kaksi vuotta sitten autojen lämmönvaihdinputkien valmistaja käytti MiniMICOa juottamaan jokaisen putken paluukulmat.Yksi henkilö teki kaiken juottamisen, ja jokaisen putken kokoamiseen kului alle 30 sekuntia.
Jim on ASSEMBLY:n vanhempi toimittaja, jolla on yli 30 vuoden toimituksellinen kokemus.Ennen ASSEMBLY:hen liittymistään Camillo oli pääministerin insinööri, Association for Equipment Engineering Journalin ja Milling Journalin toimittaja.Jim on suorittanut englannin kielen tutkinnon DePaulin yliopistosta.
Lähetä tarjouspyyntö (RFP) valitsemallesi toimittajalle ja napsauta painiketta, jossa kerrotaan yksityiskohtaisesti tarpeesi
Selaa ostajan opasta löytääksesi kaikentyyppisten kokoonpanotekniikan, koneiden ja järjestelmien toimittajia, palveluntarjoajia ja kauppajärjestöjä.
Lean Six Sigma on ajanut jatkuvia parannuksia vuosikymmeniä, mutta sen puutteet ovat tulleet ilmeisiksi.Tiedonkeruu on työvoimavaltaista ja sillä voidaan ottaa vain pieniä näytteitä.Tietoja voidaan nyt kerätä pitkiä aikoja ja useista paikoista murto-osalla vanhempien manuaalisten menetelmien kustannuksista.
Robotit ovat halvempia ja helpompia käyttää kuin koskaan. Tämä tekniikka on helposti saatavilla myös pienille ja keskisuurille valmistajille. Kuuntele tämä eksklusiivinen paneelikeskustelu, jossa on mukana johtajia neljältä Amerikan suurimmalta robotiikkatoimittajalta: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America ja Universal Robots.