Gotovo svaki proces sastavljanja može se izvesti na nekoliko načina. Opcija koju proizvođač ili integrator odabire za najbolje rezultate obično je ona koja usklađuje dokazanu tehnologiju s određenom primjenom.
Lemljenje je jedan takav postupak. Lemljenje je postupak spajanja metala u kojem se dva ili više metalnih dijelova spajaju taljenjem dodatnog metala i njegovim protokom u spoj. Dodatni metal ima nižu točku taljenja od susjednih metalnih dijelova.
Toplina za lemljenje može se osigurati bakljama, pećima ili indukcijskim zavojnicama. Tijekom indukcijskog lemljenja, indukcijska zavojnica stvara magnetsko polje koje zagrijava podlogu kako bi se otopio dodatni metal. Indukcijsko lemljenje pokazalo se najboljim izborom za sve veći broj primjena sklapanja.
"Indukcijsko lemljenje puno je sigurnije od lemljenja plamenikom, brže od lemljenja u peći i ponovljivije od oba", rekao je Steve Anderson, voditelj terenskih i testnih znanosti u Fusion Inc., 88-godišnji integrator u Willoughbyju, Ohio Said, specijaliziran za razne metode sastavljanja, uključujući lemljenje." Osim toga, indukcijsko lemljenje je lakše.U usporedbi s druge dvije metode, sve što trebate je standardna električna energija.”
Prije nekoliko godina, Fusion je razvio potpuno automatski stroj sa šest stanica za sastavljanje 10 karbidnih brusa za obradu metala i izradu alata. Svrdli se izrađuju pričvršćivanjem cilindričnih i konusnih neobrađenih dijelova od volframovog karbida na čelični držač. Brzina proizvodnje je 250 dijelova na sat, a odvojena ladica za dijelove može primiti 144 neobrađena i držača alata.
“Robot SCARA s četiri osi uzima ručku s ladice, prikazuje je dozatoru paste za lemljenje i stavlja je u gnijezdo hvataljke,” objašnjava Anderson. “Robot zatim uzima komad izratka s ladice i stavlja ga na kraj drške na koji je zalijepljen.Indukcijsko tvrdo lemljenje izvodi se pomoću električne zavojnice koja se okomito omotava oko dva dijela i dovodi srebrni dodatni metal na temperaturu likvidusa od 1305 F. Nakon što se komponenta srha poravna i ohladi, izbacuje se kroz žlijeb za pražnjenje i skuplja za daljnju obradu.”
Upotreba indukcijskog lemljenja za montažu je u porastu, uglavnom zato što stvara snažnu vezu između dva metalna dijela i zato što je vrlo učinkovita u spajanju različitih materijala. Zabrinutost za okoliš, poboljšana tehnologija i netradicionalne primjene također tjeraju inženjere proizvodnje da pobliže promotre indukcijsko lemljenje.
Indukcijsko lemljenje postoji od 1950-ih, iako je koncept indukcijskog grijanja (pomoću elektromagnetizma) otkrio više od jednog stoljeća prije britanski znanstvenik Michael Faraday. Ručne baklje bile su prvi izvor topline za lemljenje, a nakon njih peći 1920-ih. Tijekom Drugog svjetskog rata, metode temeljene na pećima često su se koristile za proizvodnju velikih količina metalnih dijelova uz minimalan rad i troškove.
Potražnja potrošača za klimatizacijom u 1960-ima i 1970-ima stvorila je nove primjene za indukcijsko lemljenje. Zapravo, masovno lemljenje aluminija u kasnim 1970-ima rezultiralo je mnogim komponentama koje se nalaze u današnjim sustavima klimatizacije automobila.
"Za razliku od lemljenja plamenikom, indukcijsko lemljenje je beskontaktno i smanjuje rizik od pregrijavanja", napominje Rick Bausch, voditelj prodaje za Ambrell Corp., inTEST.temperature."
Prema Gregu Hollandu, voditelju prodaje i operacija u eldec LLC, standardni indukcijski sustav lemljenja sastoji se od tri komponente. To su napajanje, radna glava s indukcijskim svitkom i hladnjak ili rashladni sustav.
Napajanje je spojeno na radnu glavu, a zavojnice su posebno dizajnirane da pristaju oko spoja. Induktori se mogu izraditi od čvrstih šipki, savitljivih kabela, strojno obrađenih gredica ili 3D ispisati od bakrenih legura u prahu. Međutim, obično se izrađuju od šupljih bakrenih cijevi kroz koje teče voda iz nekoliko razloga. Jedan je održavanje zavojnice hladnim suprotstavljanjem toplini koju reflektiraju dijelovi tijekom procesa lemljenja. Voda koja teče također sprječava s nakupljanje topline u zavojnicama zbog česte prisutnosti izmjenične struje i rezultirajućeg neučinkovitog prijenosa topline.
"Ponekad se koncentrator toka postavlja na zavojnicu kako bi se ojačalo magnetsko polje na jednoj ili više točaka u spoju", objašnjava Holland."Takvi koncentratori mogu biti laminatnog tipa, koji se sastoje od tankih elektrotehničkih čelika čvrsto naslaganih zajedno, ili feromagnetskih cijevi koje sadrže feromagnetski materijal u prahu i dielektrične veze komprimirane pod visokim tlakom.Koristite bilo koji. Prednost koncentratora je u tome što skraćuje vrijeme ciklusa tako što brže dovodi više energije u određena područja spoja, dok ostala područja održava hladnijima.”
Prije pozicioniranja metalnih dijelova za indukcijsko lemljenje, operater treba ispravno postaviti frekvenciju i razine snage sustava. Frekvencija može biti u rasponu od 5 do 500 kHz, što je veća frekvencija, brže se zagrijava površina.
Napajanja su često sposobna proizvesti stotine kilovata električne energije. Međutim, lemljenje dijela veličine dlana u 10 do 15 sekundi zahtijeva samo 1 do 5 kilovata. Za usporedbu, veliki dijelovi mogu zahtijevati 50 do 100 kilovata snage i lemljenje traje do 5 minuta.
"Kao opće pravilo, manje komponente troše manje energije, ali zahtijevaju više frekvencije, poput 100 do 300 kiloherca", rekao je Bausch. "Nasuprot tome, veće komponente zahtijevaju više energije i niže frekvencije, obično ispod 100 kiloherca."
Bez obzira na njihovu veličinu, metalne dijelove potrebno je ispravno postaviti prije pričvršćivanja. Treba voditi računa o održavanju tijesnog razmaka između osnovnih metala kako bi se omogućilo pravilno kapilarno djelovanje tekućeg dodatnog metala. Sučeoni, preklopni i sučeoni preklopni spojevi najbolji su način da se osigura taj razmak.
Prihvatljivi su tradicionalni ili samofiksirajući uređaji. Standardni učvršćivači trebaju biti izrađeni od manje vodljivih materijala kao što su nehrđajući čelik ili keramika i moraju dodirivati ​​komponente što je manje moguće.
Dizajniranjem dijelova s ​​isprepletenim šavovima, savijanjem, udubljenjima ili naborima, može se postići samofiksiranje bez potrebe za mehaničkom potporom.
Spojevi se zatim čiste brusnim papirom ili otapalom kako bi se uklonili kontaminanti poput ulja, masti, hrđe, kamenca i prljavštine. Ovaj korak dodatno pojačava kapilarno djelovanje rastaljenog dodatnog metala koji se povlači kroz susjedne površine spoja.
Nakon što su dijelovi pravilno postavljeni i očišćeni, rukovatelj nanosi spoj (obično pastu) na spoj. Smjesa je mješavina dodatnog metala, topitelja (za sprječavanje oksidacije) i veziva koje drži metal i topilo zajedno prije taljenja.
Dodatni metali i topitelji koji se koriste u tvrdom lemljenju formulirani su da izdrže više temperature od onih koji se koriste u lemljenju. Dodatni metali koji se koriste za tvrdo lemljenje tope se na temperaturama od najmanje 842 F i jači su kada se ohlade. Oni uključuju aluminij-silicij, bakar, bakar-srebro, mjed, broncu, zlato-srebro, srebro i legure nikla.
Operater zatim postavlja indukcijsku zavojnicu, koja dolazi u različitim izvedbama. Spiralne zavojnice su kružnog ili ovalnog oblika i potpuno okružuju dio, dok su zavojnice vilice (ili kliješta) smještene sa svake strane spoja, a zavojnice kanala zakače se za dio. Ostale zavojnice uključuju unutarnji promjer (ID), ID/vanjski promjer (OD), palačinkaste, otvorene i višepoložajne.
Ujednačena toplina ključna je za visokokvalitetne lemljene spojeve. Da bi to učinio, operater mora osigurati da je vertikalna udaljenost između svake petlje indukcijskog svitka mala i da spojna udaljenost (širina razmaka od OD-a do ID-a) ostane ujednačena.
Zatim operater uključuje napajanje kako bi započeo proces zagrijavanja zgloba. To uključuje brzi prijenos srednje ili visokofrekventne izmjenične struje iz izvora napajanja na induktor kako bi se oko njega stvorilo izmjenično magnetsko polje.
Magnetsko polje inducira struju na površini spoja, koja stvara toplinu za topljenje dodatnog metala, dopuštajući mu da teče i smoči površinu metalnog dijela, stvarajući jaku vezu. Korištenjem zavojnica s više položaja, ovaj se postupak može izvesti na više dijelova istovremeno.
Preporučuje se završno čišćenje i pregled svake lemljene komponente. Pranje dijelova vodom zagrijanom na najmanje 120 F uklonit će ostatke topitelja i sve naslage nastale tijekom lemljenja. Dio treba uroniti u vodu nakon što se dodatni metal skrutne, ali je sklop još vruć.
Ovisno o dijelu, minimalni pregled može biti praćen nedestruktivnim i destruktivnim ispitivanjem. NDT metode uključuju vizualni i radiografski pregled, kao i ispitivanje nepropusnosti i ispitivanje dokaza. Uobičajene metode razornog ispitivanja su metalografsko, ljuštenje, vlačno ispitivanje, ispitivanje smicanja, zamora, prijenosa i torzijsko ispitivanje.
"Indukcijsko lemljenje zahtijeva veća početna kapitalna ulaganja od metode plamenika, ali se isplati jer dobivate dodatnu učinkovitost i kontrolu", rekao je Holland. "S indukcijom, kada trebate toplinu, samo pritisnete.Kad nemaš, pritisneš.”
Eldec proizvodi širok raspon izvora napajanja za indukcijsko lemljenje, kao što je linija srednje frekvencije ECO LINE MF, koja je dostupna u različitim konfiguracijama kako bi najbolje odgovarala svakoj primjeni. Ovi izvori napajanja dostupni su u rasponu snage od 5 do 150 kW i frekvencijama od 8 do 40 Hz. Svi modeli mogu biti opremljeni značajkom povećanja snage koja operateru omogućuje povećanje 100% kontinuirane radne snage za dodatnih 5 0% unutar 3 minute. Ostale ključne značajke uključuju kontrolu temperature pirometra, snimač temperature i sklopku za napajanje bipolarnog tranzistora s izoliranim vratima. Ovi potrošni materijali zahtijevaju malo održavanja, rade tiho, zauzimaju malo prostora i lako se integriraju s kontrolerima radnih stanica.
Proizvođači u nekoliko industrija sve više koriste indukcijsko lemljenje za sastavljanje dijelova. Bausch ističe automobilsku, zrakoplovnu, medicinsku i rudarsku opremu kao najveće korisnike Ambrellove opreme za indukcijsko lemljenje.
“Broj indukcijski lemljenih aluminijskih komponenti u automobilskoj industriji nastavlja se povećavati zbog inicijativa za smanjenje težine,” ističe Bausch. “U sektoru zrakoplovstva, nikl i druge vrste habajućih jastučića često se lemljuju na mlaznice.Obje industrije također indukcijski lemljuju različite čelične cijevi."
Svih šest Ambrellovih EasyHeat sustava ima frekvencijski raspon od 150 do 400 kHz i idealni su za indukcijsko lemljenje malih dijelova različitih geometrija. Kompakti (0112 i 0224) nude kontrolu snage unutar rezolucije od 25 vata;modeli u seriji LI (3542, 5060, 7590, 8310) nude kontrolu unutar rezolucije od 50 vata.
Obje serije imaju uklonjivu radnu glavu do 10 stopa od izvora napajanja. Kontrole na prednjoj ploči sustava mogu se programirati, omogućujući krajnjem korisniku definiranje do četiri različita profila grijanja, svaki s do pet vremenskih i energetskih koraka. Daljinska kontrola snage dostupna je za kontakt ili analogni ulaz, ili izborni serijski podatkovni priključak.
"Naši glavni kupci za indukcijsko lemljenje su proizvođači dijelova koji sadrže nešto ugljika ili dijelova velike mase koji sadrže visok postotak željeza," objašnjava Rich Cukelj, voditelj poslovnog razvoja Fusiona. "Neke od tih tvrtki opslužuju automobilsku i zrakoplovnu industriju, dok druge proizvode oružje, sklopove alata za rezanje, vodovodne slavine i odvode ili blokove za distribuciju struje i osigurače."
Fusion prodaje prilagođene rotacijske sustave koji mogu indukcijski lemiti 100 do 1000 dijelova na sat. Prema Cukelju, veći prinosi su mogući za jednu vrstu dijela ili za određenu seriju dijelova. Ti su dijelovi veličine od 2 do 14 kvadratnih inča.
"Svaki sustav sadrži indekser tvrtke Stelron Components Inc. s 8, 10 ili 12 radnih stanica," objašnjava Cukelj. "Neke se radne stanice koriste za lemljenje, dok se druge koriste za inspekciju, korištenje kamera za gledanje ili lasersku mjernu opremu ili izvođenje testova povlačenja kako bi se osigurali visokokvalitetni lemljeni spojevi."
Proizvođači koriste eldecove standardne ECO LINE izvore napajanja za različite primjene indukcijskog lemljenja, kao što su rotori i osovine koji se skupljaju, ili spajanje kućišta motora, rekao je Holland. Nedavno je model ovog generatora od 100 kW korišten u primjeni velikih dijelova koja je uključivala lemljenje bakrenih prstenova strujnog kruga na bakrene priključke za slavine za generatore brana hidroelektrana.
Eldec također proizvodi prijenosna MiniMICO napajanja koja se mogu lako premještati po tvornici s frekvencijskim rasponom od 10 do 25 kHz. Prije dvije godine, proizvođač cijevi izmjenjivača topline za automobile upotrijebio je MiniMICO za indukcijsko lemljenje povratnih koljena na svaku cijev. Jedna je osoba izvršila sve lemljenje, a za sastavljanje svake cijevi bilo je potrebno manje od 30 sekundi.
Jim je viši urednik u ASSEMBLY s više od 30 godina uredničkog iskustva. Prije nego što se pridružio ASSEMBLY-u, Camillo je bio PM inženjer, urednik časopisa Association for Equipment Engineering Journal i Milling Journal. Jim je diplomirao engleski jezik na Sveučilištu DePaul.
Pošaljite zahtjev za ponudu (RFP) dobavljaču po vašem izboru i kliknite gumb s detaljima svojih potreba
Pregledajte naš vodič za kupce kako biste pronašli dobavljače svih vrsta tehnologije montaže, strojeva i sustava, pružatelje usluga i trgovačke organizacije.
Lean Six Sigma već desetljećima pokreće stalne napore za poboljšanje, ali su njezini nedostaci postali očiti. Prikupljanje podataka je radno intenzivno i može uhvatiti samo male uzorke. Podaci se sada mogu prikupljati tijekom dugih vremenskih razdoblja i na više lokacija uz djelić cijene starijih ručnih metoda.
Roboti su jeftiniji i jednostavniji za korištenje nego ikad. Ova je tehnologija lako dostupna čak i malim i srednjim proizvođačima. Poslušajte ovu ekskluzivnu panel raspravu na kojoj sudjeluju rukovoditelji četiriju najboljih američkih dobavljača robotike: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America i Universal Robots.