Quase todos os processos de montagem podem ser executados de várias maneiras. A opção que um fabricante ou integrador escolhe para obter os melhores resultados geralmente é aquela que combina uma tecnologia comprovada com uma aplicação específica.
A brasagem é um desses processos. A brasagem é um processo de junção de metal no qual duas ou mais peças de metal são unidas pelo derretimento do metal de adição e seu escoamento na junta. O metal de adição tem um ponto de fusão mais baixo do que as peças de metal adjacentes.
O calor para brasagem pode ser fornecido por maçaricos, fornos ou bobinas de indução. Durante a brasagem por indução, uma bobina de indução cria um campo magnético que aquece o substrato para derreter o metal de adição. A brasagem por indução está provando ser a melhor escolha para um número crescente de aplicações de montagem.
“A brasagem por indução é muito mais segura que a brasagem com maçarico, mais rápida que a brasagem com forno e mais repetível que ambas”, disse Steve Anderson, gerente de ciência de campo e teste da Fusion Inc., um integrador de 88 anos em Willoughby, Ohio Said, especializado em uma variedade de métodos de montagem, incluindo a brasagem.” Além disso, a brasagem por indução é mais fácil.Em comparação com os outros dois métodos, tudo o que você realmente precisa é de eletricidade padrão.”
Há alguns anos, a Fusion desenvolveu uma máquina totalmente automática de seis estações para montar 10 limas de metal duro para usinagem de metais e fabricação de ferramentas.
“Um robô SCARA de quatro eixos pega uma alça da bandeja, a apresenta ao dispensador de pasta de solda e a carrega no ninho da pinça”, explica Anderson.A brasagem por indução é realizada usando uma bobina elétrica que envolve verticalmente as duas partes e leva o metal de adição de prata a uma temperatura liquidus de 1.305 F. Depois que o componente da rebarba é alinhado e resfriado, ele é ejetado por uma calha de descarga e coletado para processamento posterior.
O uso de brasagem por indução para montagem está aumentando, principalmente porque cria uma forte conexão entre duas peças de metal e porque é muito eficaz na união de materiais diferentes.
A brasagem por indução existe desde a década de 1950, embora o conceito de aquecimento por indução (usando eletromagnetismo) tenha sido descoberto mais de um século antes pelo cientista britânico Michael Faraday.As tochas manuais foram a primeira fonte de calor para a brasagem, seguidas pelos fornos na década de 1920.Durante a Segunda Guerra Mundial, métodos baseados em fornos eram frequentemente usados ​​para fabricar grandes quantidades de peças de metal com mão de obra e despesas mínimas.
A demanda do consumidor por ar condicionado nas décadas de 1960 e 1970 criou novas aplicações para a brasagem por indução. De fato, a brasagem em massa do alumínio no final da década de 1970 resultou em muitos dos componentes encontrados nos sistemas de ar condicionado automotivos atuais.
“Ao contrário da brasagem por tocha, a brasagem por indução é sem contato e minimiza o risco de superaquecimento”, observa Rick Bausch, gerente de vendas da Ambrell Corp., inTEST.temperature.”
De acordo com Greg Holland, gerente de vendas e operações da eldec LLC, um sistema de brasagem por indução padrão consiste em três componentes. Estes são a fonte de alimentação, o cabeçote de trabalho com a bobina de indução e o resfriador ou sistema de resfriamento.
A fonte de alimentação é conectada ao cabeçote de trabalho e as bobinas são projetadas sob medida para caber em torno da junta. Os indutores podem ser feitos de hastes sólidas, cabos flexíveis, tarugos usinados ou impressos em 3D a partir de ligas de cobre em pó. Geralmente, no entanto, são feitos de tubos de cobre ocos, através dos quais a água flui por vários motivos. Um deles é manter a bobina fria neutralizando o calor refletido pelas peças durante o processo de brasagem. corrente e a transferência de calor ineficiente resultante.
“Às vezes, um concentrador de fluxo é colocado na bobina para fortalecer o campo magnético em um ou mais pontos da junção”, explica Holland.Use qualquer um dos dois O benefício do concentrador é que ele reduz o tempo de ciclo, trazendo mais energia para áreas específicas da junta mais rapidamente, enquanto mantém outras áreas mais frias.”
Antes de posicionar as peças de metal para brasagem por indução, o operador precisa definir corretamente a frequência e os níveis de potência do sistema. A frequência pode variar de 5 a 500 kHz, quanto maior a frequência, mais rápido a superfície aquece.
As fontes de alimentação geralmente são capazes de produzir centenas de quilowatts de eletricidade. No entanto, a brasagem de uma peça do tamanho da palma da mão em 10 a 15 segundos requer apenas 1 a 5 quilowatts. Em comparação, peças grandes podem exigir de 50 a 100 quilowatts de energia e levar até 5 minutos para soldar.
“Como regra geral, componentes menores usam menos energia, mas requerem frequências mais altas, como 100 a 300 kilohertz”, disse Bausch.
Independentemente do tamanho, as peças de metal precisam ser posicionadas corretamente antes de serem fixadas. Deve-se tomar cuidado para manter um espaço apertado entre os metais de base para permitir a ação capilar adequada do metal de adição que flui. Juntas de topo, sobreposição e sobreposição de topo são a melhor maneira de garantir essa folga.
Tradicionais ou de autofixação são aceitáveis. As luminárias padrão devem ser feitas de materiais menos condutores, como aço inoxidável ou cerâmica, e tocar os componentes o mínimo possível.
Ao projetar peças com costuras entrelaçadas, estampagem, depressões ou serrilhas, a autofixação pode ser alcançada sem a necessidade de suporte mecânico.
As juntas são então limpas com uma lixa de esmeril ou solvente para remover contaminantes como óleo, graxa, ferrugem, incrustações e sujeira. Essa etapa aumenta ainda mais a ação capilar do metal de adição fundido que se puxa pelas superfícies adjacentes da junta.
Depois que as peças estiverem devidamente assentadas e limpas, o operador aplica um composto de junta (geralmente uma pasta) à junta.
Os metais de adição e os fundentes usados ​​na brasagem são formulados para suportar temperaturas mais altas do que os usados ​​na soldagem. Os metais de adição usados ​​na brasagem derretem a temperaturas de pelo menos 842 F e são mais fortes quando resfriados. Eles incluem ligas de alumínio-silício, cobre, cobre-prata, latão, bronze, ouro-prata, prata e níquel.
O operador então posiciona a bobina de indução, que vem em uma variedade de designs.As bobinas helicoidais são de forma circular ou oval e envolvem completamente a peça, enquanto as bobinas de garfo (ou pinça) estão localizadas em cada lado da junta e as bobinas de canal se prendem à peça.Outras bobinas incluem diâmetro interno (ID), diâmetro interno/diâmetro externo (OD), panqueca, aberto e multiposição.
O calor uniforme é essencial para conexões soldadas de alta qualidade. Para fazer isso, o operador precisa garantir que a distância vertical entre cada loop da bobina de indução seja pequena e que a distância de acoplamento (largura da folga da bobina OD para ID) permaneça uniforme.
Em seguida, o operador liga a energia para iniciar o processo de aquecimento da junta. Isso envolve a transferência rápida de corrente alternada de frequência intermediária ou alta de uma fonte de energia para um indutor para criar um campo magnético alternado ao seu redor.
O campo magnético induz uma corrente na superfície da junta, que gera calor para derreter o metal de adição, permitindo que ele flua e molhe a superfície da peça metálica, criando uma forte ligação. Usando bobinas multiposições, esse processo pode ser executado em várias peças simultaneamente.
A limpeza final e a inspeção de cada componente brasado são recomendadas. Lavar as peças com água aquecida a pelo menos 120 F removerá resíduos de fluxo e qualquer incrustação formada durante a brasagem. A peça deve ser imersa em água depois que o metal de enchimento solidificou, mas a montagem ainda está quente.
Dependendo da peça, a inspeção mínima pode ser seguida por testes não destrutivos e destrutivos. Os métodos NDT incluem inspeção visual e radiográfica, bem como testes de vazamento e prova.
“A brasagem por indução requer um investimento de capital inicial maior do que o método da tocha, mas vale a pena porque você obtém eficiência e controle extras”, disse Holland.”Com a indução, quando você precisa de calor, basta pressionar.Quando não, você pressiona.”
A Eldec fabrica uma ampla gama de fontes de energia para brasagem por indução, como a linha de frequência intermediária ECO LINE MF, que está disponível em várias configurações para melhor atender a cada aplicação. Essas fontes de alimentação estão disponíveis em potências que variam de 5 a 150 kW e frequências de 8 a 40 Hz. Todos os modelos podem ser equipados com um recurso de aumento de potência que permite ao operador aumentar a taxa de serviço contínuo de 100% em mais 50% em 3 minutos. Outras características importantes incluem a temperatura do pirômetro controle, registrador de temperatura e chave de alimentação de transistor bipolar de portão isolado. Esses consumíveis requerem pouca manutenção, operam silenciosamente, ocupam um espaço pequeno e são facilmente integrados com controladores de célula de trabalho.
Fabricantes de vários setores estão usando cada vez mais a brasagem por indução para montar peças. A Bausch aponta para fabricantes automotivos, aeroespaciais, de equipamentos médicos e de equipamentos de mineração como os maiores usuários de equipamentos de brasagem por indução da Ambrell.
“O número de componentes de alumínio brasado por indução na indústria automotiva continua a aumentar devido a iniciativas de redução de peso”, ressalta Bausch. “No setor aeroespacial, o níquel e outros tipos de pastilhas de desgaste são frequentemente soldados a pás de jato.Ambas as indústrias também brasam por indução vários acessórios para tubos de aço.”
Todos os seis sistemas EasyHeat da Ambrell têm uma faixa de frequência de 150 a 400 kHz e são ideais para brasagem por indução de peças pequenas de várias geometrias. Os compactos (0112 e 0224) oferecem controle de potência com resolução de 25 watts;os modelos da série LI (3542, 5060, 7590, 8310) oferecem controle com resolução de 50 watts.
Ambas as séries têm uma cabeça de trabalho removível de até 10 pés da fonte de alimentação. Os controles do painel frontal do sistema são programáveis, permitindo que o usuário final defina até quatro perfis de aquecimento diferentes, cada um com até cinco etapas de tempo e potência. O controle remoto de energia está disponível para contato ou entrada analógica, ou porta de dados serial opcional.
“Nossos principais clientes para brasagem por indução são fabricantes de peças que contêm algum carbono ou peças de grande massa que contêm uma alta porcentagem de ferro”, explica Rich Cukelj, gerente de desenvolvimento de negócios da Fusion.
A Fusion vende sistemas rotativos personalizados que podem soldar por indução de 100 a 1.000 peças por hora. De acordo com Cukelj, rendimentos mais altos são possíveis para um único tipo de peça ou para uma série específica de peças. Essas peças variam em tamanho de 2 a 14 polegadas quadradas.
"Cada sistema contém um indexador da Stelron Components Inc. com 8, 10 ou 12 estações de trabalho", explica Cukelj.
Os fabricantes usam as fontes de alimentação ECO LINE padrão da eldec para uma variedade de aplicações de brasagem por indução, como rotores e eixos de encaixe por contração ou junção de carcaças de motores, disse Holland.
A Eldec também fabrica fontes de alimentação MiniMICO portáteis que podem ser facilmente movidas pela fábrica com uma faixa de frequência de 10 a 25 kHz.
Jim é um editor sênior da ASSEMBLY com mais de 30 anos de experiência editorial. Antes de ingressar na ASSEMBLY, Camillo foi PM Engineer, editor do Association for Equipment Engineering Journal e do Milling Journal. Jim é formado em inglês pela DePaul University.
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