거의 모든 조립 프로세스는 여러 가지 방법으로 수행할 수 있습니다.제조업체나 통합자가 최상의 결과를 위해 선택하는 옵션은 일반적으로 입증된 기술을 특정 응용 프로그램에 일치시키는 옵션입니다.
브레이징은 그러한 공정 중 하나입니다. 브레이징은 두 개 이상의 금속 부품이 용가재를 녹여 접합부로 흘러 들어가는 금속 접합 공정입니다. 용가재는 인접한 금속 부품보다 녹는점이 낮습니다.
브레이징을 위한 열은 토치, 용광로 또는 유도 코일에 의해 제공될 수 있습니다. 유도 브레이징 중에 유도 코일은 기판을 가열하여 용가재를 녹이는 자기장을 생성합니다. 유도 브레이징은 점점 더 많은 조립 응용 분야에서 최상의 선택임이 입증되었습니다.
"유도 브레이징은 토치 브레이징보다 훨씬 안전하고 용광로 브레이징보다 빠르며 둘 다보다 더 반복 가능합니다."라고 오하이오 주 윌러비에 있는 88세의 통합업체인 Fusion Inc.의 현장 및 테스트 과학 관리자인 Steve Anderson은 말했습니다. 그는 브레이징을 포함한 다양한 조립 방법을 전문으로 합니다."게다가 유도 브레이징이 더 쉽습니다.다른 두 가지 방법과 비교할 때 실제로 필요한 것은 표준 전기뿐입니다.”
몇 년 전 Fusion은 금속 가공 및 공구 제작을 위해 10개의 카바이드 버를 조립하기 위한 완전 자동 6스테이션 기계를 개발했습니다. 버는 원통형 및 원추형 텅스텐 카바이드 블랭크를 강철 섕크에 부착하여 만듭니다. 생산 속도는 시간당 250개의 부품이며 별도의 부품 트레이는 144개의 블랭크와 공구 홀더를 수용할 수 있습니다.
Anderson은 “4축 SCARA 로봇은 트레이에서 핸들을 가져와 솔더 페이스트 디스펜서에 놓고 그리퍼 네스트에 로드합니다.”라고 Anderson은 설명합니다.유도 브레이징은 두 부품 주위를 수직으로 감싸고 은 필러 금속을 1,305F의 액상선 온도로 만드는 전기 코일을 사용하여 수행됩니다. 버 부품이 정렬되고 냉각된 후 배출 슈트를 통해 배출되어 추가 처리를 위해 수집됩니다.”
조립을 위한 유도 브레이징의 사용은 주로 두 금속 부품 사이에 강력한 연결을 생성하고 이종 재료를 접합하는 데 매우 효과적이기 때문에 증가하고 있습니다. 환경 문제, 개선된 기술 및 비전통적인 응용 분야도 제조 엔지니어가 유도 브레이징을 면밀히 살펴보도록 강요하고 있습니다.
유도 가열(전자기 사용)의 개념은 영국 과학자 Michael Faraday에 의해 1세기 이상 전에 발견되었지만 유도 브레이징은 1950년대부터 있었습니다. 핸드 토치는 브레이징을 위한 최초의 열원이었고 1920년대에는 용광로가 그 뒤를 이었습니다.
1960년대와 1970년대 에어컨에 대한 소비자의 요구는 유도 브레이징을 위한 새로운 응용 분야를 창출했습니다. 사실 1970년대 후반 알루미늄의 대량 브레이징으로 인해 오늘날의 자동차 에어컨 시스템에서 발견되는 많은 부품이 탄생했습니다.
"토치 브레이징과 달리 유도 브레이징은 비접촉식이며 과열 위험을 최소화합니다."라고 Ambrell Corp., inTEST.temperature 영업 관리자인 Rick Bausch는 말합니다.
eldec LLC의 영업 및 운영 관리자인 Greg Holland에 따르면 표준 유도 브레이징 시스템은 세 가지 구성 요소로 구성되어 있습니다. 이들은 전원 공급 장치, 유도 코일이 있는 작업 헤드, 냉각기 또는 냉각 시스템입니다.
전원 공급 장치는 작업 헤드에 연결되고 코일은 조인트 주위에 맞도록 맞춤 설계되었습니다. 인덕터는 단단한 막대, 유연한 케이블, 가공된 빌릿 또는 분말 구리 합금으로 3D 인쇄하여 만들 수 있습니다. 그러나 일반적으로 인덕터는 여러 가지 이유로 물이 흐르는 속이 빈 구리 튜브로 만들어집니다. 하나는 브레이징 공정 중에 부품에서 반사되는 열을 상쇄하여 코일을 시원하게 유지하는 것입니다. 흐르는 물은 또한 교류의 빈번한 존재로 인해 코일에 열이 축적되는 것을 방지합니다. 결과적으로 비효율적인 열 전달.
"때때로 플럭스 집광기는 접합부의 하나 이상의 지점에서 자기장을 강화하기 위해 코일에 배치됩니다."라고 Holland는 설명합니다. "이러한 집광기는 얇은 전기 강판을 함께 단단히 적층하거나 강자성 분말을 포함하는 강자성 튜브와 고압에서 압축된 유전체 결합으로 구성된 라미네이트 유형일 수 있습니다."라고 Holland는 설명합니다.집중 장치의 이점은 조인트의 특정 영역에 더 많은 에너지를 더 빨리 공급하는 동시에 다른 영역을 더 시원하게 유지함으로써 주기 시간을 단축한다는 것입니다.”
유도 브레이징을 위해 금속 부품을 배치하기 전에 작업자는 시스템의 주파수와 전력 수준을 적절하게 설정해야 합니다. 주파수 범위는 5~500kHz이며 주파수가 높을수록 표면이 더 빨리 가열됩니다.
전원 공급 장치는 종종 수백 킬로와트의 전기를 생산할 수 있습니다. 그러나 손바닥 크기의 부품을 10~15초 안에 브레이징하는 데는 1~5킬로와트만 필요합니다. 이에 비해 대형 부품은 50~100킬로와트의 전력이 필요할 수 있으며 브레이징하는 데 최대 5분이 걸릴 수 있습니다.
Bausch는 "일반적으로 작은 구성 요소는 더 적은 전력을 사용하지만 100~300kHz와 같이 더 높은 주파수가 필요합니다."라고 말했습니다.
크기에 관계없이 금속 부품은 고정하기 전에 올바르게 배치해야 합니다. 흐르는 용가재에 의한 적절한 모세관 작용을 허용하기 위해 기본 금속 사이의 좁은 간격을 유지하도록 주의를 기울여야 합니다. 맞대기, 랩 및 맞대기 랩 조인트는 이 간극을 보장하는 가장 좋은 방법입니다.
전통적 또는 자체 고정이 허용됩니다. 표준 고정물은 스테인리스 스틸 또는 세라믹과 같이 전도성이 낮은 재료로 만들어져야 하며 구성 요소에 가능한 한 적게 접촉해야 합니다.
맞물리는 솔기, 스웨이징, 움푹 들어간 부분 또는 마디가 있는 부품을 설계함으로써 기계적 지지 없이 자체 고정이 가능합니다.
그런 다음 조인트는 에머리 패드 또는 솔벤트로 청소하여 오일, 그리스, 녹, 스케일 및 때와 같은 오염 물질을 제거합니다. 이 단계는 조인트의 인접한 표면을 통해 자체적으로 끌어당기는 용융 용가재의 모세관 현상을 더욱 강화합니다.
부품이 적절하게 안착되고 세척된 후 작업자는 접합 화합물(일반적으로 페이스트)을 접합부에 적용합니다. 화합물은 용가재, 플럭스(산화 방지용) 및 용융 전에 금속과 플럭스를 함께 고정하는 바인더의 혼합물입니다.
브레이징에 사용되는 필러 금속 및 플럭스는 납땜에 사용되는 것보다 더 높은 온도를 견딜 수 있도록 제조되었습니다. 브레이징에 사용되는 필러 금속은 최소 842F의 온도에서 녹고 냉각될 때 더 강해집니다. 여기에는 알루미늄-실리콘, 구리, 구리-은, 황동, 청동, 금-은, 은 및 니켈 합금이 포함됩니다.
그런 다음 작업자는 다양한 디자인으로 제공되는 유도 코일을 배치합니다. 나선형 코일은 원형 또는 타원형이며 부품을 완전히 둘러싸는 반면 포크(또는 집게) 코일은 조인트의 각 측면에 있으며 채널 코일은 부품에 연결됩니다. 다른 코일에는 내경(ID), ID/외경(OD), 팬케이크, 개방형 및 다중 위치가 포함됩니다.
균일한 열은 고품질 브레이징 연결에 필수적입니다. 이를 위해 작업자는 각 유도 코일 루프 사이의 수직 거리가 작고 커플링 거리(코일 OD에서 ID까지의 간격 폭)가 균일하게 유지되도록 해야 합니다.
다음으로 작업자는 전원을 켜서 조인트 가열 프로세스를 시작합니다. 여기에는 중간 또는 고주파 교류 전류를 전원에서 인덕터로 빠르게 전달하여 주변에 교류 자기장을 생성하는 작업이 포함됩니다.
자기장은 접합 표면에 전류를 유도하여 용가재를 녹이는 열을 발생시켜 용가재가 금속 부품의 표면을 흐르고 적시도록 하여 강력한 결합을 만듭니다. 다중 위치 코일을 사용하면 이 프로세스를 여러 부품에서 동시에 수행할 수 있습니다.
납땜된 각 구성 요소의 최종 청소 및 검사가 권장됩니다. 최소 120F로 가열된 물로 부품을 세척하면 납땜 중에 형성된 플럭스 잔류물과 스케일이 제거됩니다. 용가재 금속이 응고되었지만 어셈블리가 여전히 뜨거운 후에 부품을 물에 담가야 합니다.
부품에 따라 최소 검사 후 비파괴 및 파괴 테스트가 뒤따를 수 있습니다. NDT 방법에는 육안 및 방사선 검사뿐만 아니라 누출 및 증거 테스트가 포함됩니다. 일반적인 파괴 테스트 방법은 금속 조직, 박리, 인장, 전단, 피로, 이동 및 비틀림 테스트입니다.
"인덕션 브레이징은 토치 방식보다 더 많은 선행 자본 투자가 필요하지만 추가 효율성과 제어를 얻을 수 있기 때문에 그만한 가치가 있습니다."라고 Holland는 말했습니다.그렇지 않으면 누르십시오.”
Eldec은 각 용도에 가장 적합한 다양한 구성으로 제공되는 ECO LINE MF 중간 주파수 라인과 같이 유도 브레이징을 위한 광범위한 전원을 제조합니다. 이러한 전원 공급 장치는 5~150kW 범위의 전력 정격과 8~40Hz의 주파수에서 사용할 수 있습니다. 모든 모델에는 작업자가 3분 이내에 100% 연속 사용 등급을 추가로 50% 증가시킬 수 있는 파워 부스트 기능이 장착될 수 있습니다. 기타 주요 기능으로는 고온계 온도 제어, 온도 기록계 및 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 전원 스위치. 이 소모품은 유지 관리가 거의 필요하지 않고 조용하게 작동하며 설치 공간이 작고 워크셀 컨트롤러와 쉽게 통합됩니다.
여러 산업 분야의 제조업체들이 부품 조립에 유도 브레이징을 점점 더 많이 사용하고 있습니다. Bausch는 Ambrell 유도 브레이징 장비의 가장 큰 사용자로 자동차, 항공 우주, 의료 장비 및 광산 장비 제조업체를 지적합니다.
Bausch는 “자동차 산업에서 유도 브레이징된 알루미늄 부품의 수는 중량 감소 이니셔티브로 인해 계속 증가하고 있습니다.”라고 지적합니다. “항공우주 부문에서 니켈 및 기타 유형의 마모 패드는 종종 제트 블레이드에 브레이징됩니다.두 산업 모두 다양한 강관 피팅을 유도 납땜합니다.”
Ambrell의 EasyHeat 시스템 6개 모두 주파수 범위가 150~400kHz이며 다양한 형상의 작은 부품을 유도 브레이징하는 데 이상적입니다.LI 시리즈(3542, 5060, 7590, 8310)의 모델은 50와트 분해능 내에서 제어를 제공합니다.
두 시리즈 모두 전원에서 최대 10피트 떨어진 곳에 착탈식 작업 헤드가 있습니다. 시스템의 전면 패널 컨트롤은 프로그래밍이 가능하여 최종 사용자가 최대 4개의 서로 다른 가열 프로필을 정의할 수 있으며 각각 최대 5개의 시간 및 전원 단계가 있습니다. 원격 전원 제어는 접촉 또는 아날로그 입력 또는 선택적 직렬 데이터 포트에 사용할 수 있습니다.
"유도 브레이징의 주요 고객은 일부 탄소를 포함하는 부품 또는 높은 비율의 철을 포함하는 대형 부품 제조업체입니다."라고 Fusion Business Development Manager인 Rich Cukelj는 설명합니다.
Fusion은 시간당 100~1,000개의 부품을 유도 브레이징할 수 있는 맞춤형 로터리 시스템을 판매합니다. Cukelj에 따르면 단일 유형의 부품 또는 특정 일련의 부품에 대해 더 높은 수율이 가능합니다. 이러한 부품의 크기는 2~14제곱인치입니다.
Cukelj는 "각 시스템에는 8, 10 또는 12개의 워크스테이션이 있는 Stelron Components Inc.의 인덱서가 포함되어 있습니다."라고 Cukelj는 설명합니다.
제조업체는 열박음 회전자 및 샤프트 또는 모터 하우징 결합과 같은 다양한 유도 브레이징 응용 분야에 eldec의 표준 ECO LINE 전원 공급 장치를 사용한다고 Holland는 말했습니다. 최근에는 이 발전기의 100kW 모델이 수력 발전 댐 발전기용 구리 탭 연결부에 구리 회로 링을 브레이징하는 것과 관련된 대형 부품 응용 분야에 사용되었습니다.
Eldec은 또한 10~25kHz의 주파수 범위로 공장 내에서 쉽게 이동할 수 있는 휴대용 MiniMICO 전원 공급 장치를 제조합니다. 2년 전 자동차 열교환기 튜브 제조업체는 MiniMICO를 사용하여 각 튜브에 리턴 엘보를 유도 납땜했습니다. 한 사람이 모든 납땜을 수행했으며 각 튜브를 조립하는 데 30초도 채 걸리지 않았습니다.
Jim은 편집 경력이 30년 이상인 ASSEMBLY의 수석 편집자입니다. ASSEMBLY에 합류하기 전에 Camillo는 PM 엔지니어이자 Association for Equipment Engineering Journal 및 Milling Journal의 편집자였습니다.Jim은 DePaul University에서 영어 학위를 받았습니다.
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