Hampir setiap proses perakitan dapat dilakukan dengan beberapa cara. Opsi yang dipilih pabrikan atau integrator untuk hasil terbaik biasanya adalah opsi yang mencocokkan teknologi yang telah terbukti dengan aplikasi tertentu.
Mematri adalah salah satu proses tersebut. Mematri adalah proses penyambungan logam di mana dua atau lebih bagian logam disatukan dengan melelehkan logam pengisi dan mengalirkannya ke dalam sambungan. Logam pengisi memiliki titik leleh yang lebih rendah daripada bagian logam yang berdekatan.
Panas untuk mematri dapat disediakan oleh obor, tungku, atau kumparan induksi. Selama mematri induksi, kumparan induksi menciptakan medan magnet yang memanaskan substrat untuk melelehkan logam pengisi. Pematerian induksi terbukti menjadi pilihan terbaik untuk semakin banyak aplikasi perakitan.
“Pematrian induksi jauh lebih aman daripada pematerian obor, lebih cepat daripada pematerian tungku, dan lebih dapat diulang daripada keduanya,” kata Steve Anderson, manajer ilmu lapangan dan pengujian di Fusion Inc., seorang integrator berusia 88 tahun di Willoughby, Ohio Said, yang berspesialisasi dalam berbagai metode perakitan, termasuk mematri.”Selain itu, mematri induksi lebih mudah.Dibandingkan dengan dua metode lainnya, yang Anda butuhkan hanyalah listrik standar.”
Beberapa tahun yang lalu, Fusion mengembangkan mesin enam stasiun yang sepenuhnya otomatis untuk merakit 10 gerinda karbida untuk pengerjaan logam dan pembuatan perkakas. Gerinda tersebut dibuat dengan menempelkan tungsten karbida kosong berbentuk silinder dan kerucut ke betis baja. Tingkat produksinya adalah 250 bagian per jam, dan baki bagian terpisah dapat menampung 144 blanko dan pemegang alat.
“Robot SCARA empat sumbu mengambil pegangan dari baki, menyerahkannya ke dispenser pasta solder, dan memuatnya ke dalam sarang gripper,” jelas Anderson. “Robot kemudian mengambil sepotong kosong dari baki dan meletakkannya di ujung betis yang direkatkan.Pematerian induksi dilakukan menggunakan koil listrik yang membungkus secara vertikal di sekitar dua bagian dan membawa logam pengisi perak ke suhu likuidus 1.305 F. Setelah komponen duri disejajarkan dan didinginkan, komponen tersebut dikeluarkan melalui saluran pelepasan dan dikumpulkan untuk diproses lebih lanjut.”
Penggunaan pematerian induksi untuk perakitan semakin meningkat, terutama karena ini menciptakan hubungan yang kuat antara dua bagian logam dan karena sangat efektif dalam menggabungkan bahan yang berbeda. Masalah lingkungan, peningkatan teknologi, dan aplikasi non-tradisional juga memaksa para insinyur manufaktur untuk melihat lebih dekat pada pematerian induksi.
Pematrian induksi telah ada sejak tahun 1950-an, meskipun konsep pemanasan induksi (menggunakan elektromagnetisme) ditemukan lebih dari satu abad sebelumnya oleh ilmuwan Inggris Michael Faraday. Obor tangan adalah sumber panas pertama untuk mematri, diikuti oleh tungku pada tahun 1920-an. Selama Perang Dunia II, metode berbasis tungku sering digunakan untuk memproduksi komponen logam dalam jumlah besar dengan tenaga dan biaya minimal.
Permintaan konsumen untuk AC pada tahun 1960-an dan 1970-an menciptakan aplikasi baru untuk pematerian induksi. Bahkan, pematerian massal aluminium pada akhir tahun 1970-an menghasilkan banyak komponen yang ditemukan dalam sistem pendingin udara otomotif saat ini.
“Tidak seperti pematerian obor, pematerian induksi bersifat non-kontak dan meminimalkan risiko panas berlebih,” catat Rick Bausch, manajer penjualan Ambrell Corp., diTEST.temperature.”
Menurut Greg Holland, manajer penjualan dan operasi di eldec LLC, sistem mematri induksi standar terdiri dari tiga komponen. Ini adalah catu daya, kepala kerja dengan koil induksi, dan pendingin atau sistem pendingin.
Catu daya terhubung ke kepala kerja dan gulungan dirancang khusus agar pas di sekitar sambungan. Induktor dapat dibuat dari batang padat, kabel fleksibel, billet mesin, atau cetakan 3D dari paduan tembaga bubuk. Namun, biasanya terbuat dari pipa tembaga berongga, di mana air mengalir karena beberapa alasan. Salah satunya adalah menjaga agar kumparan tetap dingin dengan menangkal panas yang dipantulkan oleh bagian-bagian selama proses mematri. dan menghasilkan perpindahan panas yang tidak efisien.
"Kadang-kadang konsentrator fluks ditempatkan pada koil untuk memperkuat medan magnet pada satu atau lebih titik di persimpangan," jelas Holland. "Konsentrator semacam itu dapat berupa jenis laminasi, terdiri dari baja listrik tipis yang ditumpuk rapat, atau tabung feromagnetik berisi bahan feromagnetik bubuk dan ikatan dielektrik yang dikompresi di bawah tekanan tinggi.Gunakan keduanya. Manfaat konsentrator adalah mengurangi waktu siklus dengan membawa lebih banyak energi ke area sambungan tertentu dengan lebih cepat, sekaligus menjaga area lain tetap dingin.”
Sebelum memposisikan bagian logam untuk mematri induksi, operator perlu mengatur frekuensi dan tingkat daya sistem dengan benar. Frekuensi dapat berkisar dari 5 hingga 500 kHz, semakin tinggi frekuensinya, semakin cepat permukaan memanas.
Catu daya seringkali mampu menghasilkan ratusan kilowatt listrik. Namun, mematri bagian seukuran telapak tangan dalam 10 hingga 15 detik hanya membutuhkan 1 hingga 5 kilowatt. Sebagai perbandingan, sebagian besar memerlukan daya 50 hingga 100 kilowatt dan membutuhkan waktu hingga 5 menit untuk mengeraskan.
“Sebagai aturan umum, komponen yang lebih kecil menggunakan lebih sedikit daya, tetapi membutuhkan frekuensi yang lebih tinggi, seperti 100 hingga 300 kilohertz,” kata Bausch. “Sebaliknya, komponen yang lebih besar memerlukan lebih banyak daya dan frekuensi yang lebih rendah, biasanya di bawah 100 kilohertz.”
Terlepas dari ukurannya, bagian logam harus diposisikan dengan benar sebelum dikencangkan. Kehati-hatian harus diberikan untuk menjaga jarak yang rapat antara logam dasar untuk memungkinkan aksi kapiler yang tepat oleh logam pengisi yang mengalir. Sambungan butt, pangkuan, dan pangkuan butt adalah cara terbaik untuk memastikan jarak bebas ini.
Tradisional atau self-fixing dapat diterima. Perlengkapan standar harus terbuat dari bahan yang kurang konduktif seperti baja tahan karat atau keramik, dan sesedikit mungkin menyentuh komponen.
Dengan mendesain bagian-bagian dengan jahitan yang saling mengunci, swaging, depresi atau tonjolan, fiksasi sendiri dapat dicapai tanpa memerlukan dukungan mekanis.
Sambungan kemudian dibersihkan dengan bantalan ampelas atau pelarut untuk menghilangkan kontaminan seperti minyak, lemak, karat, kerak, dan kotoran. Langkah ini semakin meningkatkan aksi kapiler dari logam pengisi cair yang menarik dirinya sendiri melalui permukaan sambungan yang berdekatan.
Setelah bagian-bagian terpasang dan dibersihkan dengan benar, operator mengoleskan senyawa sambungan (biasanya pasta) ke sambungan. Senyawa tersebut adalah campuran logam pengisi, fluks (untuk mencegah oksidasi) dan pengikat yang menyatukan logam dan fluks sebelum meleleh.
Logam pengisi dan fluks yang digunakan dalam mematri diformulasikan untuk menahan suhu yang lebih tinggi daripada yang digunakan dalam penyolderan. Logam pengisi yang digunakan untuk mematri meleleh pada suhu setidaknya 842 F dan lebih kuat saat didinginkan. Mereka termasuk paduan aluminium-silikon, tembaga, tembaga-perak, kuningan, perunggu, emas-perak, perak, dan nikel.
Operator kemudian memposisikan kumparan induksi, yang hadir dalam berbagai desain. Kumparan heliks berbentuk lingkaran atau oval dan mengelilingi bagian sepenuhnya, sedangkan kumparan garpu (atau penjepit) terletak di setiap sisi sambungan dan kumparan saluran mengait ke bagian. Kumparan lainnya termasuk Diameter Dalam (ID), ID/Diameter Luar (OD), Pancake, Terbuka, dan Multi-Posisi.
Panas seragam sangat penting untuk koneksi brazing berkualitas tinggi. Untuk melakukan ini, operator perlu memastikan bahwa jarak vertikal antara setiap loop kumparan induksi kecil dan jarak sambungan (lebar celah dari kumparan OD ke ID) tetap seragam.
Selanjutnya, operator menyalakan daya untuk memulai proses memanaskan sambungan. Ini melibatkan pemindahan arus bolak-balik frekuensi menengah atau tinggi dengan cepat dari sumber daya ke induktor untuk menciptakan medan magnet bolak-balik di sekitarnya.
Medan magnet menginduksi arus pada permukaan sambungan, yang menghasilkan panas untuk melelehkan logam pengisi, memungkinkannya mengalir dan membasahi permukaan bagian logam, menciptakan ikatan yang kuat. Menggunakan kumparan multi-posisi, proses ini dapat dilakukan pada beberapa bagian secara bersamaan.
Pembersihan akhir dan pemeriksaan setiap komponen yang dibrazing direkomendasikan. Mencuci bagian dengan air yang dipanaskan hingga setidaknya 120 F akan menghilangkan residu fluks dan kerak yang terbentuk selama mematri. Bagian tersebut harus direndam dalam air setelah logam pengisi mengeras tetapi rakitannya masih panas.
Bergantung pada bagiannya, inspeksi minimal dapat diikuti dengan pengujian tak rusak dan destruktif. Metode NDT mencakup inspeksi visual dan radiografi, serta pengujian kebocoran dan bukti. Metode pengujian destruktif yang umum adalah pengujian metalografi, kupas, tarik, geser, kelelahan, transfer, dan torsi.
“Pematrian induksi memang membutuhkan investasi modal awal yang lebih besar daripada metode obor, tetapi ini sepadan karena Anda mendapatkan efisiensi dan kontrol ekstra,” kata Holland. “Dengan induksi, saat Anda membutuhkan panas, Anda cukup menekan.Ketika Anda tidak melakukannya, Anda menekan.
Eldec memproduksi berbagai sumber daya untuk mematri induksi, seperti jalur frekuensi menengah ECO LINE MF, yang tersedia dalam berbagai konfigurasi yang paling sesuai dengan setiap aplikasi. Catu daya ini tersedia dalam peringkat daya mulai dari 5 hingga 150 kW dan frekuensi dari 8 hingga 40 Hz. Semua model dapat dilengkapi dengan fitur penambah daya yang memungkinkan operator meningkatkan peringkat tugas kontinu 100% dengan tambahan 50% dalam waktu 3 menit. Fitur utama lainnya termasuk kontrol suhu pirometer, pencatat suhu, dan sakelar daya transistor bipolar gerbang terisolasi. Bahan habis pakai ini memerlukan sedikit perawatan, beroperasi dengan tenang, memiliki tapak kecil, dan mudah diintegrasikan dengan pengontrol sel kerja.
Pabrikan di beberapa industri semakin banyak menggunakan pematerian induksi untuk merakit suku cadang.Bausch menunjuk produsen otomotif, kedirgantaraan, peralatan medis, dan peralatan pertambangan sebagai pengguna terbesar peralatan mematri induksi Ambrell.
“Jumlah komponen aluminium brazing induksi dalam industri otomotif terus meningkat karena inisiatif pengurangan bobot,” kata Bausch. “Di sektor kedirgantaraan, nikel dan jenis bantalan aus lainnya sering dibrazing menjadi bilah jet.Kedua industri juga mematerikan berbagai alat kelengkapan pipa baja secara induksi.”
Keenam sistem EasyHeat Ambrell memiliki rentang frekuensi 150 hingga 400 kHz dan ideal untuk mematri induksi bagian kecil dari berbagai geometri. Kompak (0112 dan 0224) menawarkan kontrol daya dalam resolusi 25 watt;model dalam seri LI (3542, 5060, 7590, 8310) menawarkan kontrol dalam resolusi 50 watt.
Kedua seri memiliki kepala kerja yang dapat dilepas hingga 10 kaki dari sumber daya. Kontrol panel depan sistem dapat diprogram, memungkinkan pengguna akhir untuk menentukan hingga empat profil pemanasan yang berbeda, masing-masing dengan hingga lima waktu dan langkah daya. Kontrol daya jarak jauh tersedia untuk input kontak atau analog, atau port data serial opsional.
“Pelanggan utama kami untuk pematerian induksi adalah produsen suku cadang yang mengandung beberapa karbon, atau suku cadang besar yang mengandung persentase besi yang tinggi,” jelas Rich Cukelj, Manajer Pengembangan Bisnis Fusion. “Beberapa dari perusahaan ini melayani industri otomotif dan kedirgantaraan, sementara yang lain membuat senjata api, rakitan alat pemotong, keran pipa ledeng dan saluran pembuangan, atau blok dan sekering distribusi daya.”
Fusion menjual sistem rotari khusus yang dapat menginduksi braze 100 hingga 1.000 bagian per jam. Menurut Cukelj, hasil yang lebih tinggi dimungkinkan untuk satu jenis bagian atau untuk serangkaian bagian tertentu. Bagian-bagian ini memiliki ukuran mulai dari 2 hingga 14 inci persegi.
“Setiap sistem berisi pengindeks dari Stelron Components Inc. dengan 8, 10, atau 12 workstation,” jelas Cukelj.
Pabrikan menggunakan catu daya ECO LINE standar eldec untuk berbagai aplikasi mematri induksi, seperti rotor dan poros yang menyusut, atau menyambung rumah motor, kata Holland. Baru-baru ini, model 100 kW generator ini digunakan dalam aplikasi komponen besar yang melibatkan cincin sirkuit tembaga mematri hingga sambungan keran tembaga untuk generator bendungan hidroelektrik.
Eldec juga memproduksi catu daya MiniMICO portabel yang dapat dengan mudah dipindahkan di sekitar pabrik dengan rentang frekuensi 10 hingga 25 kHz. Dua tahun lalu, produsen tabung penukar panas otomotif menggunakan MiniMICO untuk mengelas kembali siku induksi ke setiap tabung. Satu orang melakukan semua pematerian, dan butuh waktu kurang dari 30 detik untuk merakit setiap tabung.
Jim adalah editor senior di ASSEMBLY dengan pengalaman editorial lebih dari 30 tahun. Sebelum bergabung dengan ASSEMBLY, Camillo adalah PM Engineer, editor dari Association for Equipment Engineering Journal dan Milling Journal. Jim memiliki gelar dalam bahasa Inggris dari DePaul University.
Kirim Permintaan Proposal (RFP) ke vendor pilihan Anda dan klik tombol yang merinci kebutuhan Anda
Telusuri panduan pembeli kami untuk menemukan pemasok semua jenis teknologi perakitan, mesin dan sistem, penyedia layanan, dan organisasi perdagangan.
Lean Six Sigma telah mendorong upaya peningkatan berkelanjutan selama beberapa dekade, tetapi kekurangannya telah menjadi jelas. Pengumpulan data padat karya dan hanya dapat menangkap sampel kecil. Data sekarang dapat ditangkap dalam jangka waktu yang lama dan di banyak lokasi dengan biaya yang lebih murah dibandingkan metode manual yang lebih lama.
Robot lebih murah dan lebih mudah digunakan daripada sebelumnya. Teknologi ini sudah tersedia bahkan untuk produsen kecil dan menengah. Dengarkan diskusi panel eksklusif ini yang menampilkan eksekutif dari empat pemasok robot terkemuka Amerika: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America, dan Universal Robots.