Szinte minden összeszerelési folyamat többféleképpen is végrehajtható. A legjobb eredmény érdekében a gyártó vagy az integrátor általában azt a lehetőséget választja, amely egy bevált technológiát egy adott alkalmazáshoz illeszt.
A keményforrasztás az egyik ilyen eljárás. A keményforrasztás olyan fémillesztési eljárás, amelynek során két vagy több fémrészt egyesítenek a töltőfém megolvasztásával és a hézagba áramlással. A töltőfém olvadáspontja alacsonyabb, mint a szomszédos fémrészeké.
A keményforrasztás hőjét fáklyák, kemencék vagy indukciós tekercsek biztosíthatják. Az indukciós keményforrasztás során az indukciós tekercs mágneses mezőt hoz létre, amely felmelegíti az aljzatot, hogy megolvadjon a töltőanyag. Az indukciós keményforrasztás a legjobb választásnak bizonyul egyre több összeszerelési alkalmazáshoz.
„Az indukciós keményforrasztás sokkal biztonságosabb, mint a fáklyás keményforrasztás, gyorsabb, mint a kemencés keményforrasztás, és mindkettőnél megismételhetőbb” – mondta Steve Anderson, a Fusion Inc. terepi és teszttudományi menedzsere, egy 88 éves integrátor az Ohio Said állambeli Willoughby államban, és számos összeszerelési módszerre specializálódott, beleértve a keményforrasztást is.” Ráadásul az indukciós keményforrasztás is egyszerűbb.A másik két módszerhez képest tényleg csak szabványos áramra van szüksége.”
Néhány évvel ezelőtt a Fusion kifejlesztett egy teljesen automata, hatállásos gépet 10 keményfém sorja összeszerelésére fémmegmunkáláshoz és szerszámgyártáshoz. A sorja hengeres és kúpos keményfém nyersdarabok acélszárra történő rögzítésével készül. A gyártási sebesség 250 alkatrész óránként, a különálló alkatrésztálcán 144 darab szerszámtartó és szerszámtartó fér el.
„Egy négytengelyes SCARA robot kivesz egy fogantyút a tálcáról, bemutatja a forrasztópaszta-adagolónak, és betölti a fogófészekbe” – magyarázza Anderson. „A robot ezután kivesz egy darab nyersdarabot a tálcáról, és a szár végére helyezi, amelyhez ragasztva van.Az indukciós keményforrasztást egy elektromos tekercs segítségével hajtják végre, amely függőlegesen körbeveszi a két részt, és az ezüst töltőanyagot 1305 F-os likvidus hőmérsékletre hozza. Miután a sorja alkatrészt beállították és lehűtötték, kidobják egy ürítőcsatornán keresztül, és összegyűjtik a további feldolgozáshoz.
Egyre növekszik az indukciós keményforrasztás alkalmazása az összeszereléshez, főként azért, mert erős kapcsolatot hoz létre két fém alkatrész között, és mert nagyon hatékonyan köti össze a különböző anyagokat. A környezetvédelmi megfontolások, a fejlett technológia és a nem hagyományos alkalmazások is arra kényszerítik a gyártó mérnököket, hogy közelebbről is megvizsgálják az indukciós keményforrasztást.
Az indukciós keményforrasztás az 1950-es évek óta létezik, bár az indukciós hevítés (elektromágnesesség felhasználásával) fogalmát több mint egy évszázaddal korábban fedezte fel Michael Faraday brit tudós. A keményforrasztás első hőforrása a kézi fáklya volt, majd az 1920-as években a kemencék következtek. A második világháború alatt a kemencéken alapuló módszereket gyakran használtak nagy mennyiségű fémalkatrészek gyártásához.
Az 1960-as és 1970-es években a klímaberendezések iránti fogyasztói kereslet új alkalmazásokat teremtett az indukciós keményforrasztáshoz. Valójában az alumínium tömegforrasztása az 1970-es évek végén számos olyan alkatrészt eredményezett, amelyek a mai autóipari klímarendszerekben megtalálhatók.
„A fáklyás keményforrasztással ellentétben az indukciós keményforrasztás érintésmentes, és minimálisra csökkenti a túlmelegedés kockázatát” – jegyzi meg Rick Bausch, az Ambrell Corp. értékesítési menedzsere, az inTEST.temperature.
Greg Holland, az eldec LLC értékesítési és üzemeltetési vezetője szerint a szabványos indukciós keményforrasztórendszer három részből áll. Ezek a tápegység, az indukciós tekercses munkafej és a hűtő- vagy hűtőrendszer.
A tápegység a munkafejhez csatlakozik, a tekercsek pedig egyedi tervezésűek, hogy illeszkedjenek az illesztéshez. Az induktorok készülhetnek tömör rudakból, flexibilis kábelekből, forgácsolt tuskóból, vagy 3D-nyomtatva porított rézötvözetből. Általában azonban üreges rézcsőből készül, amelyen több okból is átáramlik a víz. Az egyik az, hogy a tekercs hűtését is megakadályozzák a folyamat során. felhalmozódás a tekercsekben a váltóáram gyakori jelenléte és az ebből eredő nem hatékony hőátadás miatt.
„Néha fluxuskoncentrátort helyeznek a tekercsre, hogy erősítsék a mágneses teret a csomópont egy vagy több pontján” – magyarázza Holland.” Az ilyen koncentrátorok lehetnek laminált típusúak, amelyek szorosan egymásra helyezett vékony elektromos acélokból állnak, vagy ferromágneses csövek, amelyek porított ferromágneses anyagot és nagy nyomás alatt összenyomott dielektromos kötéseket tartalmaznak.Használja bármelyiket A koncentrátor előnye, hogy csökkenti a ciklusidőt azáltal, hogy gyorsabban több energiát juttat az ízület bizonyos területeire, miközben más területeket hűvösebben tart.”
A fém alkatrészek indukciós keményforrasztáshoz történő elhelyezése előtt a kezelőnek megfelelően be kell állítania a rendszer frekvenciáját és teljesítményszintjét. A frekvencia 5 és 500 kHz között lehet, minél nagyobb a frekvencia, annál gyorsabban melegszik fel a felület.
A tápegységek gyakran több száz kilowatt elektromos áram előállítására képesek. Egy tenyérnyi alkatrész 10–15 másodperc alatti keményforrasztásához azonban mindössze 1–5 kilowatt szükséges. Összehasonlításképpen, a nagy alkatrészek 50–100 kilowatt teljesítményt igényelnek, és a keményforrasztás akár 5 percet is igénybe vehet.
"Általános szabály, hogy a kisebb alkatrészek kevesebb energiát fogyasztanak, de magasabb frekvenciákat, például 100-300 kilohertzetet igényelnek" - mondta Bausch. Ezzel szemben a nagyobb alkatrészek nagyobb teljesítményt és alacsonyabb frekvenciákat igényelnek, jellemzően 100 kilohertz alatt.
Méretüktől függetlenül a fémrészeket rögzítés előtt helyesen kell elhelyezni. Ügyelni kell arra, hogy az alapfémek között szoros rést tartsanak fenn, hogy az áramló töltőfém megfelelő kapilláris hatást fejtsen ki. A tompa-, átlapoló- és tompafül-kötések a legjobb módja ennek a hézagnak.
A hagyományos vagy önrögzítés elfogadható. A szabványos lámpatesteket kevésbé vezető anyagokból, például rozsdamentes acélból vagy kerámiából kell készíteni, és a lehető legkevésbé érinteni kell az alkatrészeket.
A reteszelő varratokkal, csapással, bemélyedésekkel vagy recézett részekkel rendelkező alkatrészek tervezésével az önrögzítés mechanikai alátámasztás nélkül is megvalósítható.
A hézagokat ezután csiszolópárnával vagy oldószerrel megtisztítják, hogy eltávolítsák a szennyeződéseket, például olajat, zsírt, rozsdát, vízkövet és szennyeződést. Ez a lépés tovább fokozza az olvadt töltőanyag kapilláris hatását, amely áthúzza magát a hézag szomszédos felületein.
Miután az alkatrészeket megfelelően felhelyezték és megtisztították, a kezelő egy fugakeveréket (általában pasztát) visz fel a hézagra. A vegyület töltőanyag, folyasztószer (az oxidáció megelőzése érdekében) és egy kötőanyag keveréke, amely összetartja a fémet és a folyasztószert, mielőtt megolvadna.
A keményforrasztáshoz használt töltőfémeket és folyasztószereket úgy alakították ki, hogy ellenálljanak a forrasztásnál használtaknál magasabb hőmérsékletnek. A keményforrasztáshoz használt töltőanyagok legalább 842 F hőmérsékleten megolvadnak, és hűtve erősebbek. Ide tartozik az alumínium-szilícium, a réz, a réz-ezüst, a sárgaréz, a bronz, az arany-ezüst, az ezüst és a nikkel.
A kezelő ezután pozícionálja az indukciós tekercset, amely különféle kivitelben kapható.A csavarvonal tekercsek kör vagy ovális alakúak, és teljesen körülveszik az alkatrészt, míg a villás (vagy harapófogó) tekercsek a kötés mindkét oldalán helyezkednek el, és a csatornatekercsek az alkatrészhez kapcsolódnak.Other coils include Inner Diameter (ID), ID/Outer Diameter (OD), Panca-Pos, Openition, and Multi-Poke.
Az egyenletes hő elengedhetetlen a jó minőségű keményforrasztott csatlakozásokhoz. Ehhez a kezelőnek gondoskodnia kell arról, hogy az egyes indukciós tekercs hurkok közötti függőleges távolság kicsi legyen, és a csatolási távolság (résszélesség a tekercs külső külső és belső nyílása között) egyenletes maradjon.
Ezután a kezelő bekapcsolja a tápfeszültséget, hogy megkezdje az ízület felfűtésének folyamatát. Ez magában foglalja a közepes vagy nagyfrekvenciás váltakozó áram gyors átvitelét az áramforrásról az induktorra, hogy váltakozó mágneses mezőt hozzon létre körülötte.
A mágneses mező áramot indukál a hézag felületén, ami hőt termel a töltőfém megolvadásához, lehetővé téve az áramlást és nedvesítve a fémrész felületét, erős kötést hozva létre. Többpozíciós tekercsek használatával ez a folyamat több alkatrészen is végrehajtható egyidejűleg.
Az egyes forrasztott alkatrészek végső tisztítása és ellenőrzése javasolt.Az alkatrészek legalább 120 F-ra melegített vízzel történő mosása eltávolítja a folyasztószer maradványokat és a keményforrasztás során keletkező vízkövet. Az alkatrészt vízbe kell meríteni, miután a töltőanyag megszilárdult, de a szerelvény még forró.
Alkatrésztől függően a minimális ellenőrzést roncsolásmentes és roncsolásos vizsgálat követheti. Az NDT módszerek közé tartozik a vizuális és radiográfiás vizsgálat, valamint a szivárgás- és bizonyítási vizsgálat. Általános roncsolásos vizsgálati módszerek a metallográfiai, lehúzási, húzási, nyírási, kifáradási, átviteli és torziós vizsgálat.
„Az indukciós keményforrasztás nagyobb kezdeti tőkebefektetést igényel, mint a fáklyás módszer, de megéri, mert extra hatékonyságot és vezérlést kap” – mondta Holland.Ha nem, akkor megnyomod.”
Az Eldec az indukciós keményforrasztáshoz az áramforrások széles skáláját gyártja, mint például az ECO LINE MF köztes frekvenciavonalat, amely különféle konfigurációkban áll rendelkezésre, hogy a legjobban megfeleljen az egyes alkalmazásoknak. Ezek a tápegységek 5 és 150 kW közötti névleges teljesítményben és 8 és 40 Hz közötti frekvenciákban kaphatók. Minden modell felszerelhető további teljesítménynövelő funkcióval, amely lehetővé teszi a folyamatos teljesítmény növelését. % 3 percen belül.További fontos funkciók közé tartozik a pirométer hőmérséklet-szabályozás, a hőmérséklet-rögzítő és a szigetelt kapu bipoláris tranzisztoros tápkapcsolója.Ezek a fogyóeszközök kevés karbantartást igényelnek, csendesen működnek, kis helyigényűek, és könnyen integrálhatók a munkacella-vezérlőkkel.
A gyártók számos iparágban egyre gyakrabban használnak indukciós keményforrasztást az alkatrészek összeszereléséhez. A Bausch az autóipari, repülőgépipari, orvosi berendezések és bányászati ​​berendezések gyártóira utal, mint az Ambrell indukciós keményforrasztó berendezések legnagyobb felhasználóira.
„Az autóiparban az indukciós keményforrasztott alumínium alkatrészek száma a súlycsökkentési kezdeményezéseknek köszönhetően tovább növekszik” – mutat rá Bausch. „A repülőgép-szektorban a nikkelt és más típusú kopóbetéteket gyakran forrasztják sugárpengékre.Mindkét iparág indukciós keményforrasztással is foglalkozik különböző acélcsőszerelvények.
Mind a hat Ambrell EasyHeat rendszer frekvenciatartománya 150-400 kHz, és ideálisak különböző geometriájú kis alkatrészek indukciós keményforrasztására. A kompaktok (0112 és 0224) 25 wattos felbontáson belüli teljesítményszabályozást kínálnak;az LI sorozat modelljei (3542, 5060, 7590, 8310) 50 wattos felbontáson belül vezérlést kínálnak.
Mindkét sorozat eltávolítható munkafejjel rendelkezik az áramforrástól legfeljebb 10 láb távolságra. A rendszer előlapi vezérlői programozhatók, lehetővé téve a végfelhasználó számára, hogy négy különböző fűtési profilt határozzon meg, amelyek mindegyike legfeljebb öt idő- és teljesítményfokozattal rendelkezik. Távoli teljesítményszabályozás elérhető kontaktus vagy analóg bemenethez, vagy opcionális soros adatporthoz.
„Fő vásárlóink ​​az indukciós keményforrasztás területén olyan alkatrészek gyártói, amelyek némi szenet tartalmaznak, vagy nagy tömegű alkatrészek, amelyek nagy százalékban vasat tartalmaznak” – magyarázza Rich Cukelj, a fúziós üzletfejlesztési menedzser.” E vállalatok egy része az autóiparban és a repülőgépiparban dolgozik, míg mások fegyvereket, vágószerszám-szerelvényeket, vízcsapokat és lefolyókat, illetve áramelosztó blokkokat és biztosítékokat gyártanak.
A Fusion olyan egyedi forgórendszereket forgalmaz, amelyek óránként 100-1000 alkatrész indukciós keményforrasztására képesek. Cukelj szerint nagyobb hozam érhető el egyetlen típusú alkatrész vagy egy meghatározott alkatrészsorozat esetében. Ezek az alkatrészek 2-14 négyzethüvelyk méretűek.
„Minden rendszer tartalmaz egy indexelőt a Stelron Components Inc.-től 8, 10 vagy 12 munkaállomással” – magyarázza Cukelj.” Egyes munkaállomásokat keményforrasztásra, míg másokat ellenőrzésre, látókamerák vagy lézeres mérőberendezések használatára, illetve húzási tesztek elvégzésére használnak a jó minőségű keményforrasztott kötések biztosítására.”
A gyártók az eldec szabványos ECO LINE tápegységeit használják különféle indukciós keményforrasztási alkalmazásokhoz, például zsugorodó forgórészekhez és tengelyekhez, vagy motorházak összekapcsolásához. A közelmúltban ennek a generátornak a 100 kW-os modelljét használták egy nagy alkatrész-alkalmazásban, amely magában foglalta a réz áramköri gyűrűk keményforrasztását a hidroelektromos generátorok rézcsapos csatlakozásaihoz.
Az Eldec emellett hordozható MiniMICO tápegységeket is gyárt, amelyek 10–25 kHz frekvenciatartományban könnyen mozgathatók a gyárban. Két évvel ezelőtt egy autóipari hőcserélő csöveket gyártó MiniMICO-val forrasztotta vissza az egyes csöveket. A keményforrasztást egy személy végezte, és minden cső összeszerelése kevesebb mint 30 másodpercet vett igénybe.
Jim az ASSEMBLY vezető szerkesztője, több mint 30 éves szerkesztői tapasztalattal. Mielőtt az ASSEMBLY-hez csatlakozott, Camillo PM mérnök volt, az Association for Equipment Engineering Journal és a Milling Journal szerkesztője. Jim a DePaul Egyetemen szerzett angol diplomát.
Küldjön be ajánlatkérést (RFP) egy választott szállítónak, és kattintson az igényeit részletező gombra
Böngésszen a vevői útmutatónkban, hogy megtalálja az összes szerelési technológia, gép és rendszer szállítóit, szolgáltatókat és kereskedelmi szervezeteket.
A Lean Six Sigma évtizedek óta folyamatos fejlesztési erőfeszítéseket tesz, de nyilvánvalóvá váltak hiányosságai. Az adatgyűjtés munkaigényes, és csak kis minták rögzítésére van lehetőség. Az adatok ma már hosszú időn keresztül és több helyen is rögzíthetők a régebbi manuális módszerek költségének töredékéért.
A robotok olcsóbbak és könnyebben használhatók, mint valaha. Ez a technológia még a kis- és közepes gyártók számára is könnyen elérhető. Hallgassa meg ezt az exkluzív panelbeszélgetést, amelyben a négy vezető Amerika robotikai beszállító vezetői vesznek részt: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America és Universal Robots.