Takmer každý proces montáže môže byť vykonaný niekoľkými spôsobmi. Možnosť, ktorú si výrobca alebo integrátor vyberie pre dosiahnutie najlepších výsledkov, je zvyčajne taká, ktorá prispôsobuje osvedčenú technológiu konkrétnej aplikácii.
Jedným z takýchto procesov je tvrdé spájkovanie. Spájkovanie je proces spájania kovov, pri ktorom sa dve alebo viac kovových častí spoja roztavením prídavného kovu a jeho naliatím do spoja. Prídavný kov má nižšiu teplotu topenia ako susedné kovové časti.
Teplo na tvrdé spájkovanie môžu poskytovať horáky, pece alebo indukčné cievky. Počas indukčného spájkovania vytvára indukčná cievka magnetické pole, ktoré zahrieva substrát, aby sa roztavil prídavný kov. Indukčné spájkovanie sa ukazuje ako najlepšia voľba pre rastúci počet montážnych aplikácií.
„Indukčné spájkovanie je oveľa bezpečnejšie ako spájkovanie horákom, rýchlejšie ako spájkovanie v peci a viac opakovateľné ako oboje,“ povedal Steve Anderson, manažér terénnej a testovacej vedy vo Fusion Inc., 88-ročný integrátor vo Willoughby, Ohio Said, ktorý sa špecializuje na rôzne spôsoby montáže vrátane spájkovania.“ Navyše, indukčné spájkovanie je jednoduchšie.V porovnaní s ostatnými dvoma metódami skutočne potrebujete iba štandardnú elektrinu.“
Pred niekoľkými rokmi Fusion vyvinul plnoautomatický šesťpolohový stroj na montáž 10 karbidových fréz na obrábanie kovov a výrobu nástrojov. Frézy sa vyrábajú pripevnením valcových a kužeľových polotovarov z karbidu volfrámu na oceľovú stopku. Rýchlosť výroby je 250 dielov za hodinu a samostatný zásobník pojme 144 polotovarov a držiakov nástrojov
„Štvorosový robot SCARA vyberie rukoväť z podnosu, predloží ju do dávkovača spájkovacej pasty a vloží ju do hniezda uchopovača,“ vysvetľuje Anderson. „Robot potom vyberie z podnosu kus polotovaru a položí ho na koniec drieku, ku ktorému je prilepený.Indukčné spájkovanie sa vykonáva pomocou elektrickej cievky, ktorá sa vertikálne ovinie okolo dvoch častí a privedie strieborný prídavný kov na teplotu likvidu 1 305 F. Po zarovnaní a ochladení otrepovej zložky je vysunutá cez vypúšťací žľab a zbieraná na ďalšie spracovanie.“
Využívanie indukčného spájkovania na montáž narastá, najmä preto, že vytvára pevné spojenie medzi dvoma kovovými časťami a pretože je veľmi efektívne pri spájaní odlišných materiálov. Obavy o životné prostredie, vylepšená technológia a netradičné aplikácie tiež nútia výrobných inžinierov, aby sa bližšie pozreli na indukčné spájkovanie.
Indukčné spájkovanie existuje od 50. rokov 20. storočia, hoci koncept indukčného ohrevu (pomocou elektromagnetizmu) objavil pred viac ako storočím britský vedec Michael Faraday. Prvým zdrojom tepla na spájkovanie boli ručné horáky, po ktorých v 20. rokoch nasledovali pece. Počas 2. svetovej vojny sa metódy založené na peci často používali na výrobu veľkého množstva práce a nákladov na kovové časti.
Dopyt spotrebiteľov po klimatizácii v 60. a 70. rokoch 20. storočia vytvoril nové aplikácie pre indukčné spájkovanie. V skutočnosti masové spájkovanie hliníka koncom 70. rokov viedlo k mnohým komponentom, ktoré sa nachádzajú v súčasných automobilových klimatizačných systémoch.
„Na rozdiel od spájkovania horákom je indukčné spájkovanie bezkontaktné a minimalizuje riziko prehriatia,“ poznamenáva Rick Bausch, manažér predaja Ambrell Corp., inTEST.temperature.
Podľa Grega Hollanda, obchodného a prevádzkového manažéra spoločnosti eldec LLC, sa štandardný systém indukčného spájkovania skladá z troch komponentov. Sú to napájací zdroj, pracovná hlava s indukčnou cievkou a chladič alebo chladiaci systém.
Napájací zdroj je pripojený k pracovnej hlave a cievky sú na mieru navrhnuté tak, aby sa zmestili okolo spoja. Tlmivky môžu byť vyrobené z pevných tyčí, ohybných káblov, opracovaných predvalkov alebo 3D tlačených z práškových zliatin medi. Zvyčajne sú však vyrobené z dutých medených rúrok, cez ktoré preteká voda z niekoľkých dôvodov. Jedným z nich je udržať prúdenie cievky v chlade tým, že sa odrazí tepelný tok, ktorý sa odrazí v tepelnom procese, ktorý pôsobí aj proti procesu horenia. s v dôsledku častej prítomnosti striedavého prúdu a z toho vyplývajúceho neefektívneho prenosu tepla.
"Niekedy je na cievku umiestnený koncentrátor toku, aby sa zosilnilo magnetické pole v jednom alebo viacerých bodoch v križovatke," vysvetľuje Holland. "Takéto koncentrátory môžu byť laminátového typu, pozostávajúce z tenkých elektrooceľových ocelí tesne naskladaných na seba, alebo feromagnetických rúrok obsahujúcich práškový feromagnetický materiál a dielektrické väzby stlačené pod vysokým tlakom.Použite oboje Výhodou koncentrátora je, že skracuje čas cyklu tým, že rýchlejšie privádza viac energie do špecifických oblastí kĺbu, pričom ostatné oblasti udržuje chladnejšie.“
Pred umiestnením kovových častí na indukčné spájkovanie musí operátor správne nastaviť frekvenciu a úrovne výkonu systému. Frekvencia sa môže pohybovať od 5 do 500 kHz, čím vyššia je frekvencia, tým rýchlejšie sa povrch zahrieva.
Napájacie zdroje sú často schopné produkovať stovky kilowattov elektriny. Spájkovanie dielu o veľkosti dlane za 10 až 15 sekúnd však vyžaduje iba 1 až 5 kilowattov. Na porovnanie, veľké diely môžu vyžadovať 50 až 100 kilowattov energie a spájkovanie trvá až 5 minút.
"Všeobecným pravidlom je, že menšie komponenty spotrebujú menej energie, ale vyžadujú vyššie frekvencie, napríklad 100 až 300 kilohertzov," povedal Bausch. "Naproti tomu väčšie komponenty vyžadujú väčší výkon a nižšie frekvencie, zvyčajne pod 100 kilohertzov."
Bez ohľadu na ich veľkosť musia byť kovové časti pred pripevnením správne umiestnené. Je potrebné dbať na to, aby sa medzi základnými kovmi zachovala tesná medzera, aby sa umožnilo správne kapilárne pôsobenie prúdiaceho prídavného kovu. Spoje na tupo, na prekrytie a na prekrytie sú najlepším spôsobom, ako zabezpečiť túto vôľu.
Prijateľné sú tradičné alebo samofixačné. Štandardné svietidlá by mali byť vyrobené z menej vodivých materiálov, ako je nehrdzavejúca oceľ alebo keramika, a mali by sa čo najmenej dotýkať komponentov.
Konštrukciou dielov s do seba zapadajúcimi švami, pretláčaním, priehlbinami alebo vrúbkovaním je možné dosiahnuť samofixáciu bez potreby mechanickej podpory.
Spoje sa potom vyčistia brúsnym kotúčom alebo rozpúšťadlom, aby sa odstránili nečistoty, ako je olej, mastnota, hrdza, vodný kameň a špina. Tento krok ďalej zvyšuje kapilárne pôsobenie roztaveného prídavného kovu, ktorý sa ťahá cez priľahlé povrchy spoja.
Potom, čo sú diely správne usadené a vyčistené, operátor nanesie na spoj spojovaciu zmes (zvyčajne pastu). Zmes je zmesou prídavného kovu, taviva (aby sa zabránilo oxidácii) a spojiva, ktoré drží kov a tavidlo pohromade pred roztavením.
Prídavné kovy a tavivá používané pri spájkovaní sú formulované tak, aby odolali vyšším teplotám ako pri spájkovaní. Prídavné kovy používané na spájkovanie sa tavia pri teplotách najmenej 842 F a sú pevnejšie, keď sú ochladené. Zahŕňajú hliník-kremík, meď, meď-striebro, mosadz, bronz, zlato-striebro, striebro a zliatiny niklu.
Operátor potom umiestni indukčnú cievku, ktorá sa dodáva v rôznych prevedeniach. Špirálové cievky majú kruhový alebo oválny tvar a úplne obklopujú diel, zatiaľ čo vidlicové (alebo kliešťové) cievky sú umiestnené na každej strane kĺbu a kanálové cievky sa zavesia na diel. Medzi ďalšie cievky patrí vnútorný priemer (ID), ID/vonkajší priemer (OD), Pancake, Open a Multi-Pos.
Rovnomerné teplo je nevyhnutné pre vysokokvalitné spájkované spoje. Na to musí operátor zabezpečiť, aby vertikálna vzdialenosť medzi každou slučkou indukčnej cievky bola malá a aby väzobná vzdialenosť (šírka medzery od vonkajšieho okraja po vnútorný priemer cievky) zostala rovnomerná.
Potom operátor zapne napájanie, aby začal proces zahrievania kĺbu. To zahŕňa rýchly prenos striedavého prúdu strednej alebo vysokej frekvencie zo zdroja energie na induktor, aby sa okolo neho vytvorilo striedavé magnetické pole.
Magnetické pole indukuje prúd na povrchu spoja, ktorý generuje teplo na roztavenie prídavného kovu, čo mu umožňuje tiecť a zmáčať povrch kovového dielu, čím sa vytvorí pevné spojenie.Pomocou viacpolohových cievok možno tento proces vykonávať na viacerých dieloch súčasne.
Odporúča sa záverečné čistenie a kontrola každého spájkovaného komponentu. Umývanie dielov vodou zohriatou na minimálne 120 F odstráni zvyšky taviva a akýkoľvek vodný kameň vytvorený počas spájkovania. Diel by mal byť ponorený do vody po stuhnutí prídavného kovu, ale zostava je stále horúca.
V závislosti od dielu môže po minimálnej kontrole nasledovať nedeštruktívne a deštruktívne testovanie. Metódy NDT zahŕňajú vizuálnu a rádiografickú kontrolu, ako aj testovanie tesnosti a dôkazu. Bežné deštruktívne testovacie metódy sú metalografické, odlupovacie, ťahové, šmykové, únavové, prenosové a torzné testovanie.
„Indukčné spájkovanie si vyžaduje väčšiu počiatočnú kapitálovú investíciu ako metóda horáka, ale stojí to za to, pretože získate extra efektivitu a kontrolu,“ povedal Holland.“ Pri indukcii, keď potrebujete teplo, stačí stlačiť.Keď nie, stlačíš."
Eldec vyrába širokú škálu napájacích zdrojov pre indukčné spájkovanie, ako je medzifrekvenčná linka ECO LINE MF, ktorá je dostupná v rôznych konfiguráciách, aby čo najlepšie vyhovovala každej aplikácii. Tieto napájacie zdroje sú dostupné vo výkonoch od 5 do 150 kW a frekvenciách od 8 do 40 Hz. Všetky modely môžu byť vybavené funkciou zvýšenia výkonu, ktorá umožňuje operátorovi zvýšiť výkon o ďalších 0 % o 0 % ďalších 5 minút nepretržitej prevádzky. ovládanie teploty, záznamník teploty a vypínač napájania s bipolárnym tranzistorom s izolovaným hradlom. Tento spotrebný materiál si vyžaduje malú údržbu, pracuje ticho, má malý pôdorys a je ľahko integrovaný s ovládačmi pracovnej bunky.
Výrobcovia vo viacerých priemyselných odvetviach čoraz viac využívajú na montáž dielov indukčné spájkovanie. Bausch poukazuje na výrobcov automobilového, leteckého a kozmického priemyslu, zdravotníckych zariadení a banských zariadení ako najväčších používateľov zariadení na indukčné spájkovanie Ambrell.
„Počet indukčne spájkovaných hliníkových komponentov v automobilovom priemysle neustále narastá vďaka iniciatívam na zníženie hmotnosti,“ zdôrazňuje Bausch. „V leteckom a kozmickom sektore sa nikel a iné typy oterových podložiek často spájkujú na trysky.Obidva priemyselné odvetvia tiež indukčne spájkujú rôzne armatúry z oceľových rúr.
Všetkých šesť systémov EasyHeat od Ambrell má frekvenčný rozsah 150 až 400 kHz a sú ideálne na indukčné spájkovanie malých dielov rôznych geometrií. Kompakty (0112 a 0224) ponúkajú reguláciu výkonu s rozlíšením 25 wattov;modely radu LI (3542, 5060, 7590, 8310) ponúkajú ovládanie v rozlíšení 50 wattov.
Obe série majú odnímateľnú pracovnú hlavu až 10 stôp od zdroja energie. Ovládacie prvky na prednom paneli systému sú programovateľné, čo umožňuje koncovému používateľovi definovať až štyri rôzne profily ohrevu, každý s až piatimi časovými a výkonovými krokmi. Diaľkové ovládanie napájania je k dispozícii pre kontaktný alebo analógový vstup alebo voliteľný sériový dátový port.
„Našimi hlavnými zákazníkmi v oblasti indukčného spájkovania sú výrobcovia dielov, ktoré obsahujú určité množstvo uhlíka, alebo veľkých dielov, ktoré obsahujú vysoké percento železa,“ vysvetľuje Rich Cukelj, manažér rozvoja obchodu Fusion.“ Niektoré z týchto spoločností slúžia automobilovému a leteckému priemyslu, zatiaľ čo iné vyrábajú pištole, zostavy rezných nástrojov, vodovodné kohútiky a odtoky alebo rozvodné bloky a poistky.“
Fusion predáva vlastné rotačné systémy, ktoré dokážu indukovať spájkovanie 100 až 1 000 dielov za hodinu. Podľa Cukelja sú možné vyššie výnosy pre jeden typ dielu alebo pre špecifickú sériu dielov. Veľkosť týchto dielov sa pohybuje od 2 do 14 štvorcových palcov.
"Každý systém obsahuje indexer od spoločnosti Stelron Components Inc. s 8, 10 alebo 12 pracovnými stanicami," vysvetľuje Cukelj. "Niektoré pracovné stanice sa používajú na spájkovanie, zatiaľ čo iné sa používajú na kontrolu, pomocou kamerových kamier alebo laserového meracieho zariadenia alebo na vykonávanie ťahových testov na zabezpečenie vysokokvalitných spájkovaných spojov."
Výrobcovia používajú štandardné napájacie zdroje ECO LINE od spoločnosti eldec pre rôzne aplikácie indukčného spájkovania, ako sú rotory a hriadele s upínaním za tepla alebo spájanie krytov motorov, povedal Holland. Nedávno bol 100 kW model tohto generátora použitý v aplikácii veľkých dielov, ktorá zahŕňala spájkovanie medených krúžkov obvodov na medené spojky pre hydroelektrické priehradové generátory.
Eldec tiež vyrába prenosné napájacie zdroje MiniMICO, ktoré možno ľahko presúvať po továrni s frekvenčným rozsahom 10 až 25 kHz. Pred dvoma rokmi výrobca automobilových rúrok výmenníka tepla použil MiniMICO na indukciu spájkovacích vratných kolien ku každej rúre. Celé spájkovanie vykonala jedna osoba a zostavenie každej rúry trvalo menej ako 30 sekúnd.
Jim je vedúcim redaktorom v ASSEMBLY s viac ako 30-ročnými redakčnými skúsenosťami. Pred príchodom do ASSEMBLY bol Camillo PM inžinier, redaktor Asociácie pre strojárstvo zariadení a frézovanie. Jim má titul z angličtiny na DePaul University.
Odošlite žiadosť o ponuku (RFP) dodávateľovi podľa vášho výberu a kliknite na tlačidlo s podrobnosťami o vašich potrebách
Prezrite si našu príručku pre nákupcov a nájdite dodávateľov všetkých typov montážnej techniky, strojov a systémov, poskytovateľov služieb a obchodné organizácie.
Lean Six Sigma je hnacou silou neustáleho zlepšovania už celé desaťročia, no jej nedostatky sa ukázali byť zjavné. Zber údajov je náročný na prácu a dokáže zachytiť len malé vzorky. Údaje je teraz možné zachytávať počas dlhého časového obdobia a na viacerých miestach za zlomok nákladov oproti starším manuálnym metódam.
Roboty sú lacnejšie a ľahšie sa používajú ako kedykoľvek predtým. Táto technológia je ľahko dostupná aj pre malých a stredných výrobcov. Vypočujte si túto exkluzívnu panelovú diskusiu s vedúcimi predstaviteľmi štyroch popredných amerických dodávateľov robotiky: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America a Universal Robots.