Aproape fiecare proces de asamblare poate fi efectuat în mai multe moduri. Opțiunea pe care o alege un producător sau un integrator pentru cele mai bune rezultate este de obicei una care potrivește o tehnologie dovedită cu o anumită aplicație.
Lipirea este un astfel de proces. Lipirea este un proces de îmbinare a metalului în care două sau mai multe piese metalice sunt îmbinate prin topirea metalului de adaos și curgerea acestuia în îmbinare. Metalul de adaos are un punct de topire mai scăzut decât piesele metalice adiacente.
Căldura pentru lipire poate fi furnizată de torțe, cuptoare sau bobine de inducție. În timpul lipirii prin inducție, o bobină de inducție creează un câmp magnetic care încălzește substratul pentru a topi metalul de adaos. Lipirea prin inducție se dovedește a fi cea mai bună alegere pentru un număr tot mai mare de aplicații de asamblare.
„Lipirea prin inducție este mult mai sigură decât lipirea cu torță, mai rapidă decât lipirea în cuptor și mai repetabilă decât ambele”, a spus Steve Anderson, manager al științei de teren și de testare la Fusion Inc., un integrator în vârstă de 88 de ani din Willoughby, Ohio Said, specializat într-o varietate de metode de asamblare, inclusiv lipirea.” În plus, lipirea prin inducție este mai ușoară.În comparație cu celelalte două metode, tot ce aveți nevoie este electricitatea standard.”
În urmă cu câțiva ani, Fusion a dezvoltat o mașină complet automată cu șase stații pentru asamblarea a 10 bavuri de carbură pentru prelucrarea metalelor și fabricarea de scule. Bavurile sunt realizate prin atașarea semifabricatelor cilindrice și conice de carbură de tungsten pe o tijă de oțel. Rata de producție este de 250 de părți pe oră, iar tava de piese separate poate ține 144 piese semifabricate și suporturi de scule.
„Un robot SCARA cu patru axe ia un mâner din tavă, îl prezintă în dozatorul de pastă de lipit și îl încarcă în cuibul de prindere”, explică Anderson. „Apoi, robotul ia o bucată de semifabricat din tavă și o plasează pe capătul tijei de care este lipit.Lipirea prin inducție se realizează folosind o bobină electrică care se înfășoară vertical în jurul celor două părți și aduce metalul de umplutură argintiu la o temperatură lichidus de 1.305 F. După ce componenta bavurilor este aliniată și răcită, este evacuată printr-o jgheab de descărcare și colectată pentru prelucrare ulterioară.”
Utilizarea lipirii prin inducție pentru asamblare este în creștere, în principal pentru că creează o conexiune puternică între două părți metalice și pentru că este foarte eficientă în îmbinarea materialelor diferite. Preocupările de mediu, tehnologia îmbunătățită și aplicațiile netradiționale îi forțează, de asemenea, pe inginerii de producție să privească mai atent lipirea prin inducție.
Lipirea prin inducție există încă din anii 1950, deși conceptul de încălzire prin inducție (folosind electromagnetismul) a fost descoperit cu mai bine de un secol înainte de către omul de știință britanic Michael Faraday. Păntecile de mână au fost prima sursă de căldură pentru lipire, urmate de cuptoare în anii 1920. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, cuptoarele au fost folosite în cantități mari de piese metalice pentru fabricarea frecventă a pieselor metalice.
Cererea consumatorilor de aer condiționat în anii 1960 și 1970 a creat noi aplicații pentru lipirea prin inducție.
„Spre deosebire de lipirea cu torță, lipirea prin inducție este fără contact și minimizează riscul de supraîncălzire”, notează Rick Bausch, director de vânzări pentru Ambrell Corp., inTEST.temperature.”
Potrivit lui Greg Holland, director de vânzări și operațiuni la eldec LLC, un sistem standard de lipire prin inducție este format din trei componente. Acestea sunt sursa de alimentare, capul de lucru cu bobina de inducție și răcitorul sau sistemul de răcire.
Sursa de alimentare este conectată la capul de lucru, iar bobinele sunt proiectate la comandă pentru a se potrivi în jurul îmbinării. Inductoarele pot fi realizate din tije solide, cabluri flexibile, țagle prelucrate sau imprimate 3D din aliaje de cupru pulbere. De obicei, este realizată din tuburi goale de cupru, prin care curge apa din mai multe motive. Unul este de a menține bobinei de căldură reflectată și prin contracararea curgerii pieselor de căldură în timpul procesului de încălzire. acumularea în bobine din cauza prezenței frecvente a curentului alternativ și a transferului de căldură ineficient rezultat.
„Uneori, un concentrator de flux este plasat pe bobină pentru a întări câmpul magnetic în unul sau mai multe puncte ale joncțiunii”, explică Holland.” Astfel de concentratoare pot fi de tip laminat, constând din oțeluri electrice subțiri stivuite strâns împreună sau tuburi feromagnetice care conțin material feromagnetic sub formă de pulbere și legături dielectrice comprimate la presiune înaltă.Utilizați fie Beneficiul concentratorului este că reduce timpul ciclului prin aducerea mai rapidă de energie în anumite zone ale articulației, menținând în același timp alte zone mai reci.”
Înainte de a poziționa piesele metalice pentru lipirea prin inducție, operatorul trebuie să seteze corespunzător frecvența și nivelurile de putere ale sistemului. Frecvența poate varia de la 5 la 500 kHz, cu cât frecvența este mai mare, cu atât suprafața se încălzește mai repede.
Sursele de alimentare sunt adesea capabile să producă sute de kilowați de energie electrică. Cu toate acestea, lipirea unei piese de dimensiunea palmei în 10 până la 15 secunde necesită doar 1 până la 5 kilowați. Prin comparație, piesele mari pot necesita 50 până la 100 de kilowați de putere și pot dura până la 5 minute pentru a lipi.
„Ca regulă generală, componentele mai mici folosesc mai puțină putere, dar necesită frecvențe mai mari, cum ar fi 100 până la 300 kiloherți”, a spus Bausch. „În contrast, componentele mai mari necesită mai multă putere și frecvențe mai mici, de obicei sub 100 kiloherți”.
Indiferent de dimensiunea lor, piesele metalice trebuie să fie poziționate corect înainte de a fi fixate. Trebuie avut grijă pentru a menține un spațiu strâns între metalele de bază, pentru a permite o acțiune capilară adecvată a metalului de umplutură care curge. Îmbinările cap la cap, poală și cap la cap sunt cea mai bună modalitate de a asigura acest spațiu liber.
Sunt acceptabile dispozitivele tradiționale sau cu auto-fixare. Corpurile standard trebuie să fie realizate din materiale mai puțin conductoare, cum ar fi oțel inoxidabil sau ceramică, și să atingă componentele cât mai puțin posibil.
Prin proiectarea pieselor cu cusături interconectate, presărare, depresiuni sau moleturi, auto-fixarea poate fi realizată fără a fi nevoie de sprijin mecanic.
Îmbinările sunt apoi curățate cu un tampon de smirghel sau solvent pentru a îndepărta contaminanții precum uleiul, grăsimea, rugina, depunerile și murdăria. Acest pas îmbunătățește și mai mult acțiunea capilară a metalului de umplutură topit care se trage prin suprafețele adiacente ale îmbinării.
După ce piesele sunt așezate și curățate corespunzător, operatorul aplică un compus pentru îmbinări (de obicei o pastă) pe îmbinare. Compusul este un amestec de metal de umplutură, flux (pentru a preveni oxidarea) și un liant care ține metalul și fluxul împreună înainte de topire.
Metalele de umplutură și fluxurile utilizate în lipire sunt formulate pentru a rezista la temperaturi mai ridicate decât cele utilizate în lipire. Metalele de umplutură utilizate pentru lipirea topiturii la temperaturi de cel puțin 842 F și sunt mai puternice când sunt răcite. Acestea includ aluminiu-siliciu, cupru, cupru-argint, alamă, bronz, aur-argint, argint și aliaje.
Operatorul poziționează apoi bobina de inducție, care vine într-o varietate de modele. Bobinele elicoidale sunt de formă circulară sau ovală și înconjoară complet piesa, în timp ce bobinele furcii (sau cleștii) sunt situate pe fiecare parte a îmbinării și bobinele canalului se fixează pe piesă.
Căldura uniformă este esențială pentru conexiunile lipite de înaltă calitate. Pentru a face acest lucru, operatorul trebuie să se asigure că distanța verticală dintre fiecare buclă a bobinei de inducție este mică și că distanța de cuplare (lățimea spațiului de la bobină OD la ID) rămâne uniformă.
Apoi, operatorul pornește puterea pentru a începe procesul de încălzire a articulației. Acest lucru implică transferul rapid de curent alternativ de frecvență intermediară sau înaltă de la o sursă de alimentare la un inductor pentru a crea un câmp magnetic alternativ în jurul acesteia.
Câmpul magnetic induce un curent pe suprafața îmbinării, care generează căldură pentru a topi metalul de adaos, permițându-i acestuia să curgă și să umezească suprafața piesei metalice, creând o legătură puternică. Folosind bobine cu mai multe poziții, acest proces poate fi efectuat pe mai multe piese simultan.
Se recomandă curățarea finală și inspecția fiecărei componente lipite. Spălarea pieselor cu apă încălzită la cel puțin 120 F va îndepărta reziduurile de flux și orice depuneri formate în timpul lipirii. Piesa trebuie scufundată în apă după ce metalul de umplutură s-a solidificat, dar ansamblul este încă fierbinte.
În funcție de piesă, inspecția minimă poate fi urmată de teste nedistructive și distructive. Metodele NDT includ inspecția vizuală și radiografică, precum și testarea de scurgere și testare. Metodele obișnuite de testare distructivă sunt testele metalografice, de exfoliere, de tracțiune, de forfecare, de oboseală, de transfer și de torsiune.
„Lipirea prin inducție necesită o investiție de capital inițială mai mare decât metoda torței, dar merită pentru că obțineți un plus de eficiență și control”, a spus Holland. „La inducție, atunci când aveți nevoie de căldură, trebuie doar să apăsați.Când nu o faci, apeși.”
Eldec produce o gamă largă de surse de alimentare pentru lipire prin inducție, cum ar fi linia de frecvență intermediară ECO LINE MF, care este disponibilă în diferite configurații pentru a se potrivi cel mai bine fiecărei aplicații. Aceste surse de alimentare sunt disponibile în puteri de la 5 la 150 kW și frecvențe de la 8 la 40 Hz. Toate modelele pot fi echipate cu o funcție de creștere a puterii care permite operatorului să crească puterea suplimentară cu până la 5% până la 100% minute.Alte caracteristici cheie includ controlul temperaturii pirometrului, înregistratorul de temperatură și comutatorul de alimentare cu tranzistor bipolar cu poartă izolată. Aceste consumabile necesită puțină întreținere, funcționează silențios, au o amprentă mică și sunt ușor de integrat cu controlerele celulei de lucru.
Producătorii din mai multe industrii folosesc din ce în ce mai mult lipirea prin inducție pentru a asambla piesele. Bausch indică producătorii de echipamente de automobile, aerospațiale, echipamente medicale și echipamente miniere ca fiind cei mai mari utilizatori ai echipamentelor de lipire prin inducție Ambrell.
„Numărul de componente din aluminiu lipite prin inducție din industria auto continuă să crească datorită inițiativelor de reducere a greutății”, subliniază Bausch. „În sectorul aerospațial, nichelul și alte tipuri de plăcuțe de uzură sunt adesea lipite la lame de jet.Ambele industrii lipiază prin inducție diverse fitinguri de țevi din oțel.”
Toate cele șase sisteme EasyHeat de la Ambrell au o gamă de frecvență de la 150 la 400 kHz și sunt ideale pentru lipirea prin inducție a pieselor mici de diferite geometrii. Compactele (0112 și 0224) oferă control al puterii cu o rezoluție de 25 de wați;modelele din seria LI (3542, 5060, 7590, 8310) oferă control cu ​​o rezoluție de 50 de wați.
Ambele serii au un cap de lucru detașabil de până la 10 picioare de sursa de alimentare. Comenzile de pe panoul frontal al sistemului sunt programabile, permițând utilizatorului final să definească până la patru profiluri diferite de încălzire, fiecare cu până la cinci trepte de timp și de putere. Controlul puterii de la distanță este disponibil pentru intrare de contact sau analogică sau portul de date serial opțional.
„Principalii noștri clienți pentru lipirea prin inducție sunt producătorii de piese care conțin carbon sau piese de masă mare care conțin un procent ridicat de fier”, explică Rich Cukelj, Fusion Business Development Manager. „Unele dintre aceste companii deservesc industria auto și aerospațială, în timp ce altele produc pistoale, ansambluri de scule de tăiere, robinete și drenaje sanitare sau blocuri de distribuție a energiei electrice.”
Fusion vinde sisteme rotative personalizate care pot lipire prin inducție de la 100 la 1.000 de părți pe oră. Potrivit lui Cukelj, sunt posibile randamente mai mari pentru un singur tip de piesă sau pentru o serie specifică de piese. Aceste piese variază în dimensiuni de la 2 la 14 inci pătrați.
„Fiecare sistem conține un indexator de la Stelron Components Inc. cu 8, 10 sau 12 stații de lucru”, explică Cukelj. „Unele stații de lucru sunt folosite pentru lipire, în timp ce altele sunt folosite pentru inspecție, folosind camere de vedere sau echipamente de măsurare cu laser sau efectuând teste de tracțiune pentru a asigura îmbinări lipite de înaltă calitate.”
Producătorii folosesc sursele de alimentare standard ECO LINE de la eldec pentru o varietate de aplicații de lipire prin inducție, cum ar fi rotoare și arbori de contracție sau îmbinarea carcaselor de motor, a spus Holland. Mai recent, un model de 100 kW al acestui generator a fost folosit într-o aplicație de piese mari care a implicat lipirea inelelor de circuit de cupru la conexiuni de robinet din cupru pentru generatoare hidroelectrice.
Eldec produce, de asemenea, surse de alimentare portabile MiniMICO, care pot fi mutate cu ușurință în fabrică, cu o gamă de frecvență de la 10 la 25 kHz. În urmă cu doi ani, un producător de tuburi pentru schimbătoare de căldură pentru automobile a folosit MiniMICO pentru a lipire prin inducție coturi de întoarcere la fiecare tub. O persoană a făcut toată lipirea și a fost nevoie de mai puțin de 30 de secunde pentru a asambla fiecare tub.
Jim este redactor senior la ASSEMBLY cu peste 30 de ani de experiență editorială. Înainte de a se alătura ASSEMBLY, Camillo a fost PM Engineer, editor al Association for Equipment Engineering Journal și Milling Journal. Jim are o diplomă în limba engleză de la Universitatea DePaul.
Trimiteți o cerere de ofertă (RFP) unui furnizor ales de dvs. și faceți clic pe un buton care detaliază nevoile dvs.
Răsfoiți ghidul nostru pentru cumpărători pentru a găsi furnizori de toate tipurile de tehnologie de asamblare, mașini și sisteme, furnizori de servicii și organizații comerciale.
Lean Six Sigma a condus eforturile de îmbunătățire continuă de zeci de ani, dar deficiențele sale au devenit evidente. Colectarea datelor necesită forță de muncă și poate captura doar eșantioane mici. Datele pot fi acum capturate pe perioade lungi de timp și în mai multe locații la o fracțiune din costul metodelor manuale mai vechi.
Roboții sunt mai ieftini și mai ușor de utilizat decât oricând. Această tehnologie este disponibilă chiar și pentru producătorii mici și mijlocii. Ascultați această discuție exclusivă cu directori de la patru dintre cei mai importanți furnizori de robotică din America: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America și Universal Robots.