Case todos os procesos de montaxe pódense realizar de varias maneiras. A opción que escolle un fabricante ou integrador para obter os mellores resultados adoita ser aquela que combina unha tecnoloxía comprobada cunha aplicación específica.
A soldadura é un destes procesos. A soldadura é un proceso de unión de metal no que se unen dúas ou máis pezas metálicas fundíndose o metal de recheo e facéndoo fluír na unión. O metal de recheo ten un punto de fusión máis baixo que as pezas metálicas adxacentes.
A calor para a soldadura pode ser proporcionada por fachos, fornos ou bobinas de indución. Durante a soldadura por indución, unha bobina de indución crea un campo magnético que quenta o substrato para derreter o metal de recheo. A soldadura por indución está demostrando ser a mellor opción para un número crecente de aplicacións de montaxe.
"A soldadura por indución é moito máis segura que a soldadura con soplete, máis rápida que a soldadura en forno e máis repetible que ambas", dixo Steve Anderson, xerente de ciencias de campo e probas de Fusion Inc., un integrador de 88 anos en Willoughby, Ohio Said, especializado nunha variedade de métodos de montaxe, incluíndo a soldadura. "Ademais, a soldadura por indución é máis sinxela.En comparación cos outros dous métodos, todo o que realmente necesitas é electricidade estándar".
Hai uns anos, Fusion desenvolveu unha máquina de seis estacións totalmente automática para a montaxe de 10 fresas de carburo para o traballo de metal e a fabricación de ferramentas. As fresas realízanse unindo brancos cilíndricos e cónicos de carburo de tungsteno a un vástago de aceiro. A taxa de produción é de 250 pezas por hora e a bandexa de pezas separadas pode albergar 144 pezas en branco e portaferramentas.
"Un robot SCARA de catro eixes colle un mango da bandexa, preséntao no dispensador de pasta de soldadura e cárgao no niño de pinzas", explica Anderson. "O robot colle un anaco en branco da bandexa e colócao no extremo do vástago ao que está pegado.A soldadura por indución realízase mediante unha bobina eléctrica que envolve verticalmente as dúas partes e leva o metal de recheo de prata a unha temperatura de liquidus de 1.305 F. Despois de aliñar e arrefriar o compoñente de rebaba, é expulsado a través dun canal de descarga e recóllese para o seu procesamento posterior.
O uso da soldadura por indución para a montaxe está aumentando, principalmente porque crea unha conexión forte entre dúas pezas metálicas e porque é moi eficaz para unir materiais disímiles. As preocupacións ambientais, a mellora da tecnoloxía e as aplicacións non tradicionais tamén están obrigando aos enxeñeiros de fabricación a examinar máis de preto a soldadura por indución.
A soldadura por indución existe desde a década de 1950, aínda que o concepto de quecemento por indución (usando electromagnetismo) foi descuberto máis dun século antes polo científico británico Michael Faraday. Os sopletes manuais foron a primeira fonte de calor para a soldadura, seguido dos fornos nos anos 20. Durante a Segunda Guerra Mundial, os métodos de fabricación de pezas baseados en fornos de metal eran moi utilizados en cantidades mínimas de man de obra.
A demanda dos consumidores de aire acondicionado nas décadas de 1960 e 1970 creou novas aplicacións para a soldadura por indución.
"A diferenza da soldadura con soplete, a soldadura por indución é sen contacto e minimiza o risco de sobrequecemento", sinala Rick Bausch, director de vendas de Ambrell Corp., inTEST.temperature.
Segundo Greg Holland, xerente de vendas e operacións de eldec LLC, un sistema de soldadura por indución estándar consta de tres compoñentes. Estes son a fonte de alimentación, o cabezal de traballo coa bobina de indución e o arrefriador ou sistema de refrixeración.
A fonte de alimentación está conectada ao cabezal de traballo e as bobinas están deseñadas a medida para encaixar ao redor da unión. Os indutores poden estar feitos de varillas sólidas, cables flexibles, tochos mecanizados ou impresos en 3D a partir de aliaxes de cobre en po. Normalmente, con todo, está feito de tubos de cobre ocos, polos cales flúe auga por varias razóns. Unha delas é manter a bobina refrixerada polo proceso de refrixeración de auga contrarrestando as partes. acumulación nas bobinas debido á presenza frecuente de corrente alterna e á ineficiente transferencia de calor resultante.
"Ás veces colócase un concentrador de fluxo na bobina para fortalecer o campo magnético nun ou máis puntos da unión", explica Holland.Use calquera O beneficio do concentrador é que reduce o tempo de ciclo ao achegar máis enerxía a áreas específicas da articulación máis rápido, mentres mantén outras áreas máis frías.
Antes de colocar pezas metálicas para a soldadura por indución, o operador debe configurar correctamente a frecuencia e os niveis de potencia do sistema. A frecuencia pode variar entre 5 e 500 kHz, canto maior sexa a frecuencia, máis rápido se quenta a superficie.
As fontes de alimentación adoitan ser capaces de producir centos de quilovatios de electricidade. Non obstante, soldar unha peza do tamaño dunha palma en 10 a 15 segundos require só de 1 a 5 quilovatios. En comparación, as pezas grandes poden requirir de 50 a 100 quilovatios de enerxía e levar ata 5 minutos en soldar.
"Como regra xeral, os compoñentes máis pequenos usan menos potencia, pero requiren frecuencias máis altas, como 100 a 300 kilohercios", dixo Bausch. "En cambio, os compoñentes máis grandes requiren máis potencia e frecuencias máis baixas, normalmente por debaixo dos 100 kilohercios".
Independentemente do seu tamaño, as pezas metálicas deben colocarse correctamente antes de suxeitalas. Débese ter coidado de manter un espazo axustado entre os metais de base para permitir a acción capilar adecuada do metal de recheo que fluíu.
Os tradicionais ou de autofixación son aceptables. Os accesorios estándar deben estar feitos de materiais menos condutores, como aceiro inoxidable ou cerámica, e tocar os compoñentes o menos posible.
Deseñando pezas con costuras entrelazadas, estampación, depresións ou moletas, pódese conseguir a autofixación sen necesidade de apoio mecánico.
A continuación, límpanse as xuntas cunha almofada de esmeril ou disolvente para eliminar contaminantes como aceite, graxa, ferruxe, escamas e mugre. Este paso mellora aínda máis a acción capilar do metal de recheo fundido que atravesa as superficies adxacentes da unión.
Despois de que as pezas estean asentadas e limpadas correctamente, o operador aplica un composto de xuntas (xeralmente unha pasta) á unión. O composto é unha mestura de metal de recheo, fundente (para evitar a oxidación) e un aglutinante que mantén o metal e o fluxo xuntos antes de fundir.
Os metais de recheo e fundentes utilizados na soldadura están formulados para soportar temperaturas máis altas que os usados ​​na soldadura. Os metais de recheo usados ​​para soldar fundidos a temperaturas de polo menos 842 F e son máis fortes cando se arrefrían. Inclúen aluminio-silicio, cobre, cobre-prata, latón, bronce, ouro-prata, aliaxes de prata e níquel.
A continuación, o operador coloca a bobina de indución, que vén nunha variedade de deseños. As bobinas helicoidais teñen forma circular ou oval e rodean completamente a peza, mentres que as bobinas de garfo (ou pinza) están situadas a cada lado da unión e as bobinas de canle enganchan á peza. Outras bobinas inclúen o diámetro interior (ID), ID/diámetro exterior (OD), panqueque, posición múltiple, e.
A calor uniforme é esencial para conexións soldadas de alta calidade. Para iso, o operador debe asegurarse de que a distancia vertical entre cada bucle de bobina de indución é pequena e de que a distancia de acoplamento (ancho da separación desde o diámetro exterior da bobina ata o ID) permanece uniforme.
A continuación, o operador acende a enerxía para comezar o proceso de quencemento da articulación. Isto implica a transferencia rápida de corrente alterna de frecuencia intermedia ou alta dunha fonte de enerxía a un indutor para crear un campo magnético alterno ao seu redor.
O campo magnético induce unha corrente na superficie da unión, que xera calor para derreter o metal de recheo, permitíndolle fluír e mollar a superficie da parte metálica, creando unha forte unión.Usando bobinas de varias posicións, este proceso pódese realizar en varias pezas á vez.
Recoméndase a limpeza final e a inspección de cada compoñente soldado. O lavado de pezas con auga quentada a polo menos 120 F eliminará os residuos de fluxo e calquera cal que se forme durante a soldadura. A peza debe mergullarse en auga despois de que o metal de recheo se solidifique pero o conxunto aínda está quente.
Dependendo da peza, a inspección mínima pode ser seguida de probas non destrutivas e destrutivas.Os métodos NDT inclúen a inspección visual e radiográfica, así como probas de fugas e probas.Os métodos comúns de probas destrutivas son metalográficos, de pelado, de tracción, de cizallamento, de fatiga, de transferencia e de torsión.
"A soldadura por indución require un investimento inicial de capital maior que o método do facho, pero paga a pena porque obtén a eficiencia e o control extra", dixo Holland.Cando non o fas, presionas".
Eldec fabrica unha ampla gama de fontes de enerxía para a soldadura por indución, como a liña de frecuencia intermedia ECO LINE MF, que está dispoñible en varias configuracións para adaptarse mellor a cada aplicación. Estas fontes de alimentación están dispoñibles en potencias que van de 5 a 150 kW e frecuencias de 8 a 40 Hz. Todos os modelos poden estar equipados cunha función de aumento de potencia adicional que permita aumentar un 50% a potencia adicional nun 50 %. minutos.Outras características clave inclúen o control de temperatura do pirómetro, o rexistrador de temperatura e o interruptor de alimentación do transistor bipolar de porta illada. Estes consumibles requiren pouco mantemento, funcionan en silencio, teñen unha pequena pegada e intégranse facilmente cos controladores da célula de traballo.
Os fabricantes de varias industrias utilizan cada vez máis a soldadura por indución para ensamblar pezas. Bausch sinala aos fabricantes de equipos de automoción, aeroespacial, médico e de minería como os maiores usuarios dos equipos de soldadura por indución Ambrell.
"O número de compoñentes de aluminio soldados por indución na industria do automóbil segue aumentando debido ás iniciativas de redución de peso", sinala Bausch. "No sector aeroespacial, o níquel e outros tipos de almofadas de desgaste adoitan soldarse a láminas de chorro.Ambas as industrias tamén soldan por indución varios accesorios para tubos de aceiro".
Os seis sistemas EasyHeat de Ambrell teñen un rango de frecuencia de 150 a 400 kHz e son ideais para a soldadura por indución de pezas pequenas de varias xeometrías. Os compactos (0112 e 0224) ofrecen control de potencia cunha resolución de 25 watts;os modelos da serie LI (3542, 5060, 7590, 8310) ofrecen control dentro dunha resolución de 50 vatios.
Ambas as series teñen un cabezal de traballo extraíble ata 10 pés da fonte de enerxía. Os controis do panel frontal do sistema son programables, o que permite ao usuario final definir ata catro perfís de calefacción diferentes, cada un con ata cinco pasos de tempo e potencia. O control remoto de enerxía está dispoñible para contacto ou entrada analóxica, ou porto de datos serie opcional.
"Os nosos principais clientes para a soldadura por indución son os fabricantes de pezas que conteñen algo de carbono ou pezas de gran masa que conteñen unha alta porcentaxe de ferro", explica Rich Cukelj, xerente de Desenvolvemento de Negocios de Fusión. "Algunhas destas empresas serven á industria automotriz e aeroespacial, mentres que outras fabrican armas, conxuntos de ferramentas de corte, grifos e sumidoiros de fontanería e bloques de distribución de fusibles".
Fusion vende sistemas rotativos personalizados que poden soldar por indución de 100 a 1.000 pezas por hora. Segundo Cukelj, son posibles maiores rendementos para un só tipo de peza ou para unha serie específica de pezas. Estas pezas varían de tamaño de 2 a 14 polgadas cadradas.
"Cada sistema contén un indexador de Stelron Components Inc. con 8, 10 ou 12 estacións de traballo", explica Cukelj. "Algunhas estacións de traballo utilízanse para soldar, mentres que outras úsanse para inspección, usando cámaras de visión ou equipos de medición con láser, ou realizando probas de tracción para garantir unións soldadas de alta calidade".
Os fabricantes usan fontes de alimentación estándar ECO LINE de eldec para unha variedade de aplicacións de soldadura por indución, como rotores e eixes de contracción ou unión de carcasas de motores, dixo Holland.
Eldec tamén fabrica fontes de alimentación portátiles MiniMICO que se poden mover facilmente pola fábrica cun rango de frecuencia de 10 a 25 kHz. Hai dous anos, un fabricante de tubos de intercambiador de calor para automóbiles utilizou MiniMICO para soldar por indución cóbados de retorno a cada tubo. Unha persoa fixo toda a soldadura, e cada tubo tardou menos de 30 segundos en montar.
Jim é editor sénior en ASSEMBLY con máis de 30 anos de experiencia editorial. Antes de unirse a ASSEMBLY, Camillo era PM Engineer, editor da Association for Equipment Engineering Journal e Milling Journal. Jim é licenciado en inglés pola Universidade de DePaul.
Envíe unha solicitude de proposta (RFP) a un provedor da súa elección e prema nun botón que detalle as súas necesidades
Navega pola nosa guía do comprador para atopar provedores de todo tipo de tecnoloxía de montaxe, máquinas e sistemas, provedores de servizos e organizacións comerciais.
Lean Six Sigma leva décadas impulsando esforzos de mellora continua, pero as súas deficiencias fixéronse patentes. A recollida de datos require moito traballo e só pode capturar pequenas mostras. Agora os datos pódense capturar durante longos períodos de tempo e en varios lugares a unha fracción do custo dos métodos manuais máis antigos.
Os robots son máis baratos e máis fáciles de usar que nunca. Esta tecnoloxía está dispoñible incluso para pequenos e medianos fabricantes. Escoita esta mesa de debate exclusiva na que participan directivos de catro dos principais provedores de robótica de Estados Unidos: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America e Universal Robots.