Nesten hver monteringsprosess kan utføres på flere måter. Alternativet som en produsent eller integrator velger for de beste resultatene er vanligvis et som matcher en utprøvd teknologi til en spesifikk applikasjon.
Lodding er en slik prosess. Lodding er en metallsammenføyningsprosess der to eller flere metalldeler sammenføyes ved å smelte tilsatsmetall og føre det inn i skjøten. Fyllmetallet har et lavere smeltepunkt enn de tilstøtende metalldelene.
Varmen for lodding kan gis av brennere, ovner eller induksjonsspoler. Under induksjonslodding skaper en induksjonsspole et magnetfelt som varmer opp underlaget for å smelte fyllmetallet. Induksjonslodding viser seg å være det beste valget for et økende antall monteringsapplikasjoner.
"Induksjonslodding er mye sikrere enn brennerlodding, raskere enn ovnslodding, og mer repeterbart enn begge deler," sa Steve Anderson, leder for felt- og testvitenskap ved Fusion Inc., en 88 år gammel integrator i Willoughby, Ohio Said, som spesialiserer seg på en rekke monteringsmetoder, inkludert lodding.Sammenlignet med de to andre metodene, er alt du egentlig trenger standard elektrisitet.»
For noen år siden utviklet Fusion en helautomatisk seksstasjonsmaskin for montering av 10 karbidfreser for metallbearbeiding og verktøyfremstilling.Grasene lages ved å feste sylindriske og koniske wolframkarbidemner til et stålskaft.Produksjonshastigheten er 250 deler i timen, og det separate delebrettet kan inneholde 144 emner og verktøyholdere.
"En fireakset SCARA-robot tar et håndtak fra brettet, presenterer det til loddepasta-dispenseren og laster det inn i gripereiret," forklarer Anderson. "Roboten tar deretter et stykke emne fra brettet og plasserer det på enden av skaftet som den er limt til.Induksjonslodding utføres ved hjelp av en elektrisk spole som vikler seg vertikalt rundt de to delene og bringer sølvfyllmetallet til en likvidustemperatur på 1305 F. Etter at gradkomponenten er justert og avkjølt, kastes den ut gjennom en utløpssjakt og samles opp for videre behandling.»
Bruken av induksjonslodding for montering øker, hovedsakelig fordi det skaper en sterk forbindelse mellom to metalldeler og fordi det er svært effektivt når det gjelder sammenføyning av forskjellige materialer. Miljøhensyn, forbedret teknologi og utradisjonelle bruksområder tvinger også produksjonsingeniører til å se nærmere på induksjonslodding.
Induksjonslodding har eksistert siden 1950-tallet, selv om konseptet med induksjonsoppvarming (ved hjelp av elektromagnetisme) ble oppdaget mer enn et århundre før av den britiske forskeren Michael Faraday. Håndbrennere var den første varmekilden for lodding, etterfulgt av ovner på 1920-tallet. Under andre verdenskrig ble ovnsbaserte utgifter til metalldeler ofte brukt med minimale arbeidskostnader og store metalldeler.
Forbrukernes etterspørsel etter klimaanlegg på 1960- og 1970-tallet skapte nye bruksområder for induksjonslodding. Faktisk resulterte masselodding av aluminium på slutten av 1970-tallet i mange av komponentene som finnes i dagens klimaanlegg for biler.
"I motsetning til brennerlodding er induksjonslodding ikke-kontakt og minimerer risikoen for overoppheting," bemerker Rick Bausch, salgssjef for Ambrell Corp., inTEST.temperature.
I følge Greg Holland, salgs- og driftssjef hos eldec LLC, består et standard induksjonsloddesystem av tre komponenter. Disse er strømforsyningen, arbeidshodet med induksjonsspolen og kjøleren eller kjølesystemet.
Strømforsyningen er koblet til arbeidshodet og spolene er spesialdesignet for å passe rundt skjøten. Induktorer kan være laget av solide stenger, fleksible kabler, maskinerte emner eller 3D-printet fra pulveriserte kobberlegeringer. Vanligvis er den imidlertid laget av hule kobberrør, som vannet strømmer gjennom av flere grunner. Den ene er å holde spolen kjølig under loddeprosessen ved også å motvirke varmestrømmen ved å motvirke oppvarmingen. i spolene på grunn av den hyppige tilstedeværelsen av vekselstrøm og den resulterende ineffektive varmeoverføringen.
"Noen ganger plasseres en flukskonsentrator på spolen for å forsterke magnetfeltet i ett eller flere punkter i krysset," forklarer Holland. Slike konsentratorer kan være av laminattypen, bestående av tynne elektriske stål tett stablet sammen, eller ferromagnetiske rør som inneholder pulverisert ferromagnetisk materiale og dielektriske bindinger under høyt trykk.Bruk enten Fordelen med konsentratoren er at den reduserer syklustiden ved å bringe mer energi inn i bestemte områder av leddet raskere, samtidig som den holder andre områder kjøligere.»
Før posisjonering av metalldeler for induksjonslodding, må operatøren stille inn frekvensen og effektnivåene til systemet riktig. Frekvensen kan variere fra 5 til 500 kHz, jo høyere frekvens, jo raskere varmes overflaten opp.
Strømforsyninger er ofte i stand til å produsere hundrevis av kilowatt elektrisitet. Lodding av en håndflatestørrelse på 10 til 15 sekunder krever imidlertid bare 1 til 5 kilowatt. Til sammenligning kan store deler kreve 50 til 100 kilowatt strøm og ta opptil 5 minutter å lodde.
"Som en generell regel bruker mindre komponenter mindre strøm, men krever høyere frekvenser, for eksempel 100 til 300 kilohertz," sa Bausch. "I kontrast krever større komponenter mer strøm og lavere frekvenser, vanligvis under 100 kilohertz."
Uavhengig av størrelsen, må metalldeler plasseres riktig før de festes. Det bør utvises forsiktighet for å opprettholde et tett gap mellom basismetallene for å tillate riktig kapillærvirkning av det flytende fyllmetallet. Rumpe-, hofte- og rumpeoverflateskjøter er den beste måten å sikre denne klaringen på.
Tradisjonell eller selvfikserende er akseptabelt. Standard armaturer bør være laget av mindre ledende materialer som rustfritt stål eller keramikk, og berøre komponentene så lite som mulig.
Ved å designe deler med sammenlåsende sømmer, smyging, fordypninger eller rifler, kan selvfiksering oppnås uten behov for mekanisk støtte.
Skjøtene rengjøres deretter med en smergelpute eller løsemiddel for å fjerne forurensninger som olje, fett, rust, avleiringer og skitt. ​​Dette trinnet forsterker ytterligere kapillærvirkningen til det smeltede fyllmetallet som trekker seg gjennom de tilstøtende overflatene av skjøten.
Etter at delene er riktig plassert og rengjort, påfører operatøren en fugemasse (vanligvis en pasta) på fugen. Sammensetningen er en blanding av fyllmetall, flussmiddel (for å forhindre oksidasjon) og et bindemiddel som holder metallet og flussmiddelet sammen før smelting.
Fyllmetaller og flussmidler som brukes i lodding er formulert for å tåle høyere temperaturer enn de som brukes til lodding. Fyllmetaller som brukes til lodding smelter ved temperaturer på minst 842 F og er sterkere når de avkjøles. De inkluderer aluminium-silisium, kobber, kobber-sølv, messing, bronse, gull-sølv, sølv og nikkellegeringer.
Operatøren plasserer deretter induksjonsspolen, som kommer i en rekke utforminger.Spiralformede spoler er sirkulære eller ovale og omgir delen fullstendig, mens gaffelspoler (eller tang) er plassert på hver side av skjøten og kanalspolene hektes på delen. Andre spoler inkluderer indre diameter (ID), ID/ytre diameter (OD), Pancakes, Open og Multi-Poition.
Ensartet varme er avgjørende for loddede koblinger av høy kvalitet. For å gjøre dette må operatøren sørge for at den vertikale avstanden mellom hver induksjonsspolesløyfe er liten og at koblingsavstanden (gapbredde fra spole OD til ID) forblir jevn.
Deretter slår operatøren på strømmen for å starte prosessen med å varme opp skjøten. Dette innebærer rask overføring av middels eller høyfrekvent vekselstrøm fra en strømkilde til en induktor for å skape et vekslende magnetfelt rundt den.
Magnetfeltet induserer en strøm på overflaten av skjøten, som genererer varme for å smelte fyllmetallet, slik at det kan strømme og fukte overflaten av metalldelen, og skape en sterk binding. Ved å bruke flerposisjonsspoler kan denne prosessen utføres på flere deler samtidig.
Sluttrengjøring og inspeksjon av hver loddede komponent anbefales. Vasking av deler med vann oppvarmet til minst 120 F vil fjerne flussrester og eventuelle avleiringer som dannes under lodding. Delen bør senkes i vann etter at fyllmetallet har størknet, men sammenstillingen er fortsatt varm.
Avhengig av delen kan minimal inspeksjon følges av ikke-destruktiv og destruktiv testing.NDT-metoder inkluderer visuell og radiografisk inspeksjon, samt lekkasje- og bevistesting. Vanlige destruktive testmetoder er metallografiske, avskalling, strekk, skjær, tretthet, overføring og torsjonstesting.
"Induksjonslodding krever en større kapitalinvestering på forhånd enn brennermetoden, men det er verdt det fordi du får ekstra effektivitet og kontroll," sa Holland. Med induksjon, når du trenger varme, trykker du bare.Når du ikke gjør det, trykker du.»
Eldec produserer et bredt spekter av strømkilder for induksjonslodding, for eksempel ECO LINE MF mellomfrekvenslinje, som er tilgjengelig i forskjellige konfigurasjoner for å passe best til hver applikasjon. Disse strømforsyningene er tilgjengelige i effektstørrelser fra 5 til 150 kW og frekvenser fra 8 til 40 Hz. Alle modeller kan utstyres med 0% kontinuerlig effektøkning med 0% ytterligere 50 % innen 3 minutter. Andre nøkkelfunksjoner inkluderer pyrometertemperaturkontroll, temperaturregistrering og bipolar transistorstrømbryter for isolert port. Disse forbruksdelene krever lite vedlikehold, fungerer stille, har et lite fotavtrykk og integreres enkelt med arbeidscellekontrollere.
Produsenter i flere bransjer bruker i økende grad induksjonslodding for å sette sammen deler. Bausch peker på produsenter av bil-, romfarts-, medisinsk utstyr og gruveutstyr som de største brukerne av Ambrell induksjonsloddeutstyr.
"Antallet induksjonsloddede aluminiumskomponenter i bilindustrien fortsetter å øke på grunn av vektreduksjonsinitiativer," påpeker Bausch. "I romfartssektoren blir nikkel og andre typer sliteputer ofte loddet til jetblader.Begge bransjene har også induksjonsloddet ulike stålrørdeler.»
Alle seks av Ambrells EasyHeat-systemer har et frekvensområde på 150 til 400 kHz og er ideelle for induksjonslodding av små deler med forskjellige geometrier. Kompaktenhetene (0112 og 0224) tilbyr strømkontroll innen 25 watts oppløsning;modellene i LI-serien (3542, 5060, 7590, 8310) tilbyr kontroll innenfor 50 watts oppløsning.
Begge seriene har et avtagbart arbeidshode opp til 10 fot fra strømkilden. Systemets frontpanelkontroller er programmerbare, slik at sluttbrukeren kan definere opptil fire forskjellige varmeprofiler, hver med opptil fem tids- og effekttrinn. Fjernkontroll er tilgjengelig for kontakt eller analog inngang, eller valgfri seriell dataport.
"Våre hovedkunder for induksjonslodding er produsenter av deler som inneholder noe karbon, eller store deler som inneholder en høy prosentandel av jern," forklarer Rich Cukelj, Fusion Business Development Manager.
Fusion selger tilpassede roterende systemer som kan induksjonslodde 100 til 1000 deler i timen. Ifølge Cukelj er høyere utbytte mulig for en enkelt type del eller for en spesifikk serie deler. Disse delene varierer i størrelse fra 2 til 14 kvadrattommer.
"Hvert system inneholder en indekserer fra Stelron Components Inc. med 8, 10 eller 12 arbeidsstasjoner," forklarer Cukelj.
Produsenter bruker eldecs standard ECO LINE strømforsyninger for en rekke induksjonsloddeapplikasjoner, for eksempel krympemonterte rotorer og aksler, eller sammenføyning av motorhus, sa Holland. Nylig ble en 100 kW-modell av denne generatoren brukt i en stor delapplikasjon som involverte lodding av kobberkretsringer til kobberkrankoblinger for hydroelektriske generatorer.
Eldec produserer også bærbare MiniMICO-strømforsyninger som enkelt kan flyttes rundt på fabrikken med et frekvensområde på 10 til 25 kHz. For to år siden brukte en produsent av bilvarmevekslerrør MiniMICO til å induksjonslodde returalbuer til hvert rør. Én person utførte all lodding, og det tok mindre enn 30 sekunder å sette sammen rørene.
Jim er seniorredaktør ved ASSEMBLY med over 30 års redaksjonell erfaring. Før han begynte i ASSEMBLY, var Camillo PM Engineer, redaktør for Association for Equipment Engineering Journal og Milling Journal. Jim har en grad i engelsk fra DePaul University.
Send inn en forespørsel om forslag (RFP) til en leverandør du ønsker, og klikk på en knapp som beskriver dine behov
Bla gjennom vår kjøperguide for å finne leverandører av alle typer monteringsteknologi, maskiner og systemer, tjenesteleverandører og bransjeorganisasjoner.
Lean Six Sigma har drevet kontinuerlig forbedringstiltak i flere tiår, men manglene har blitt tydelige. Datainnsamling er arbeidskrevende og kan bare fange opp små prøver. Data kan nå fanges opp over lange tidsperioder og på flere steder til en brøkdel av prisen for eldre manuelle metoder.
Roboter er billigere og enklere å bruke enn noen gang. Denne teknologien er lett tilgjengelig selv for små og mellomstore produsenter. Lytt til denne eksklusive paneldiskusjonen med ledere fra fire av USAs fremste robotleverandører: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America og Universal Robots.