Skoraj vsak postopek sestavljanja je mogoče izvesti na več načinov. Možnost, ki jo proizvajalec ali integrator izbere za najboljše rezultate, je običajno tista, ki ujema preizkušeno tehnologijo z določeno aplikacijo.
Trdo spajkanje je eden takšnih postopkov. Trdo spajkanje je postopek spajanja kovin, pri katerem sta dva ali več kovinskih delov spojena s taljenjem polnilne kovine in njenega pretakanja v spoj. Dodatna kovina ima nižje tališče kot sosednji kovinski deli.
Toploto za trdo spajkanje lahko zagotovijo gorilniki, peči ali indukcijske tuljave. Med indukcijskim spajkanjem indukcijska tuljava ustvari magnetno polje, ki segreva podlago, da tali dodajno kovino. Indukcijsko spajkanje se izkazuje kot najboljša izbira za vse več aplikacij sestavljanja.
»Indukcijsko trdo spajkanje je veliko varnejše od spajkanja z gorilnikom, hitrejše od spajkanja v peči in bolj ponovljivo kot oboje,« je dejal Steve Anderson, vodja terenske in preskusne znanosti pri Fusion Inc., 88-letni integrator v Willoughbyju, Ohio Said, specializiran za različne metode sestavljanja, vključno s spajkanjem.« Poleg tega je indukcijsko spajkanje lažje.V primerjavi z drugima dvema metodama je vse, kar resnično potrebujete, standardna elektrika.«
Pred nekaj leti je Fusion razvil popolnoma samodejni stroj s šestimi postajami za sestavljanje 10 rezil iz karbidne trdine za obdelavo kovin in izdelavo orodij. Rezki so izdelani s pritrditvijo cilindričnih in stožčastih surovcev iz volframovega karbida na jekleno steblo. Proizvodna hitrost je 250 delov na uro, pladenj za ločene dele pa lahko sprejme 144 surovcev in držal za orodje.
»Štiriosni robot SCARA vzame ročaj s pladnja, ga predstavi dozirniku spajkalne paste in ga naloži v gnezdo prijemala,« pojasnjuje Anderson. »Robot nato vzame kos surovca ​​s pladnja in ga položi na konec stebla, na katerega je prilepljen.Indukcijsko trdo spajkanje se izvede z uporabo električne tuljave, ki se navpično ovije okoli obeh delov in prinese srebrno polnilno kovino na temperaturo likvidusa 1305 F. Ko je komponenta rezila poravnana in ohlajena, se izvrže skozi izpustno žleb in zbere za nadaljnjo obdelavo.«
Uporaba indukcijskega trdo spajkanja za sestavljanje narašča, predvsem zato, ker ustvarja močno povezavo med dvema kovinskima deloma in ker je zelo učinkovito pri spajanju različnih materialov. Skrb za okolje, izboljšana tehnologija in netradicionalne aplikacije prav tako silijo proizvodne inženirje, da si podrobneje ogledajo indukcijsko spajkanje.
Indukcijsko trdo spajkanje obstaja že od petdesetih let 20. stoletja, čeprav je koncept indukcijskega segrevanja (z uporabo elektromagnetizma) več kot stoletje pred tem odkril britanski znanstvenik Michael Faraday. Prvi vir toplote za trdo spajkanje so bile ročne bakle, ki so jim v dvajsetih letih prejšnjega stoletja sledile peči. Med drugo svetovno vojno so se metode, ki temeljijo na peči, pogosto uporabljale za izdelavo velikih količin kovinskih delov z minimalnim delom in stroški.
Povpraševanje potrošnikov po klimatskih napravah v 1960-ih in 1970-ih je ustvarilo nove aplikacije za indukcijsko spajkanje. Pravzaprav je množično spajkanje aluminija v poznih 1970-ih povzročilo številne komponente, ki jih najdemo v današnjih avtomobilskih klimatskih sistemih.
»Za razliko od spajkanja z gorilnikom je indukcijsko trdo spajkanje brezkontaktno in zmanjšuje tveganje pregrevanja,« ugotavlja Rick Bausch, vodja prodaje za Ambrell Corp., inTEST.temperature.«
Po besedah ​​Grega Hollanda, vodje prodaje in operacij pri eldec LLC, je standardni sistem za indukcijsko spajkanje sestavljen iz treh komponent. To so napajalnik, delovna glava z indukcijsko tuljavo in hladilnik ali hladilni sistem.
Napajalnik je povezan z delovno glavo, tuljave pa so zasnovane po meri, da se prilegajo spoju. Induktorji so lahko izdelani iz trdnih palic, gibljivih kablov, strojno obdelanih gredic ali 3D-natisnjeni iz zmletih bakrovih zlitin. Običajno pa so izdelani iz votlih bakrenih cevi, skozi katere teče voda iz več razlogov. Eden je ohranjati tuljavo hladno tako, da prepreči toploto, ki jo odbijajo deli med postopkom spajkanja. Pretočna voda prav tako preprečuje s kopičenje toplote v tuljavah zaradi pogoste prisotnosti izmeničnega toka in posledično neučinkovitega prenosa toplote.
»Včasih je na tuljavo nameščen koncentrator pretoka, da okrepi magnetno polje na eni ali več točkah spoja,« pojasnjuje Holland.« Takšni koncentratorji so lahko laminatni, sestavljeni iz tankih elektrotehničnih jekel, ki so tesno zložena skupaj, ali feromagnetne cevi, ki vsebujejo feromagnetni material v prahu in dielektrične vezi, stisnjene pod visokim pritiskom.Uporabite bodisi. Prednost koncentratorja je, da skrajša čas cikla, tako da hitreje dovede več energije v določena področja sklepa, medtem ko druga področja ohranja hladnejša.«
Pred pozicioniranjem kovinskih delov za indukcijsko spajkanje mora operater pravilno nastaviti frekvenco in nivoje moči sistema. Frekvenca je lahko v razponu od 5 do 500 kHz, višja kot je frekvenca, hitreje se površina segreje.
Napajalniki so pogosto zmožni proizvesti več sto kilovatov električne energije. Vendar spajkanje dela v velikosti dlani v 10 do 15 sekundah zahteva le 1 do 5 kilovatov. Za primerjavo, veliki deli lahko zahtevajo od 50 do 100 kilovatov moči in spajkanje traja do 5 minut.
"Manjše komponente praviloma porabijo manj energije, vendar zahtevajo višje frekvence, na primer od 100 do 300 kilohercev," je dejal Bausch. "Nasprotno pa večje komponente zahtevajo več energije in nižje frekvence, običajno pod 100 kilohercev."
Ne glede na njihovo velikost je treba kovinske dele pravilno namestiti, preden jih pritrdite. Paziti je treba, da med osnovnimi kovinami ostane tesen razmik, da omogočite ustrezno kapilarno delovanje tekoče polnilne kovine. Čelni, prekrivni in prekrivni spoji so najboljši način za zagotovitev te razdalje.
Sprejemljivi so običajni ali samopritrdilni. Standardne napeljave morajo biti izdelane iz manj prevodnih materialov, kot je nerjavno jeklo ali keramika, in se čim manj dotikati komponent.
Z oblikovanjem delov s prepletenimi šivi, zvijanjem, vdolbinami ali narebričenostjo je mogoče doseči samopritrditev brez potrebe po mehanski podpori.
Spoji se nato očistijo z brusnim papirjem ali topilom, da se odstranijo kontaminanti, kot so olje, maščoba, rja, vodni kamen in umazanija. Ta korak dodatno poveča kapilarno delovanje staljene polnilne kovine, ki se vleče skozi sosednje površine spoja.
Ko so deli pravilno nameščeni in očiščeni, operater na spoj nanese spojino za fuge (običajno pasto). Spojina je mešanica polnilne kovine, talila (za preprečevanje oksidacije) in veziva, ki drži kovino in talilo skupaj pred taljenjem.
Dodatna kovina in talila, ki se uporabljajo pri spajkanju, so oblikovana tako, da prenesejo višje temperature od tistih, ki se uporabljajo pri spajkanju. Dodatna kovina, uporabljena za spajkanje, se stopijo pri temperaturah najmanj 842 F in so močnejša, ko so ohlajena. Vključujejo zlitine aluminija in silicija, bakra, bakra in srebra, medenine, brona, zlata in srebra, srebra in niklja.
Operater nato postavi indukcijsko tuljavo, ki je na voljo v različnih izvedbah. Spiralne tuljave so krožne ali ovalne oblike in popolnoma obdajajo del, medtem ko so tuljave vilic (ali klešč) nameščene na vsaki strani spoja, kanalne tuljave pa se zataknejo na del. Druge tuljave vključujejo notranji premer (ID), ID/zunanji premer (OD), palačinkasto, odprto in večpozicijsko.
Enakomerna toplota je bistvenega pomena za visokokakovostne spajkane povezave. Za to mora upravljavec zagotoviti, da je navpična razdalja med vsako zanko indukcijske tuljave majhna in da spojna razdalja (širina reže od OD do ID tuljave) ostane enakomerna.
Nato operater vklopi napajanje, da začne postopek segrevanja spoja. To vključuje hiter prenos srednje- ali visokofrekvenčnega izmeničnega toka iz vira energije v induktor, da se okoli njega ustvari izmenično magnetno polje.
Magnetno polje inducira tok na površini spoja, ki ustvarja toploto za taljenje polnilne kovine, kar ji omogoča, da teče in zmoči površino kovinskega dela, kar ustvarja močno vez. Z uporabo tuljav z več položaji lahko ta postopek izvedete na več delih hkrati.
Priporočljivo je končno čiščenje in pregled vsake spajkane komponente. Pranje delov z vodo, segreto na najmanj 120 F, bo odstranilo ostanke talila in morebitne obloge, ki nastanejo med spajkanjem. Del je treba potopiti v vodo, ko se polnilna kovina strdi, vendar je sklop še vedno vroč.
Odvisno od dela lahko minimalnemu pregledu sledi nedestruktivno in destruktivno testiranje. Metode NDT vključujejo vizualni in radiografski pregled ter preskušanje puščanja in dokazovanje. Običajne metode destruktivnega testiranja so metalografsko, luščenje, natezno preskušanje, strižno preskušanje, utrujenost, prenos in torzijsko preskušanje.
»Indukcijsko trdo spajkanje res zahteva večjo začetno kapitalsko naložbo kot metoda z gorilnikom, vendar se splača, ker dobite dodatno učinkovitost in nadzor,« je dejal Holland. »Ko potrebujete toploto pri indukciji, preprosto pritisnete.Ko ne, pritisneš.”
Eldec izdeluje široko paleto napajalnikov za indukcijsko trdo spajkanje, kot je vmesna frekvenčna linija ECO LINE MF, ki je na voljo v različnih konfiguracijah, da najbolje ustreza vsaki aplikaciji. Ti napajalniki so na voljo v nazivnih močeh od 5 do 150 kW in frekvencah od 8 do 40 Hz. Vsi modeli so lahko opremljeni s funkcijo povečanja moči, ki omogoča operaterju, da poveča 100-odstotno neprekinjeno nazivno delovanje za dodatnih 5 0 % v 3 minutah. Druge ključne funkcije vključujejo nadzor temperature pirometra, zapisovalnik temperature in stikalo za vklop bipolarnega tranzistorja z izoliranimi vrati. Ti potrošni materiali zahtevajo malo vzdrževanja, delujejo tiho, imajo majhen odtis in jih je enostavno integrirati s krmilniki delovne celice.
Proizvajalci v številnih panogah vedno pogosteje uporabljajo indukcijsko spajkanje za sestavljanje delov. Bausch opozarja na proizvajalce avtomobilske, vesoljske, medicinske opreme in rudarske opreme kot največje uporabnike opreme za indukcijsko spajkanje Ambrell.
»Število indukcijsko spajkanih aluminijastih komponent v avtomobilski industriji še naprej narašča zaradi pobud za zmanjševanje teže,« poudarja Bausch. »V letalskem in vesoljskem sektorju se nikljeve in druge vrste obrabnih ploščic pogosto spajkajo na reaktivne rezila.Obe industriji tudi indukcijsko spajkata različne priključke za jeklene cevi.«
Vseh šest Ambrellovih sistemov EasyHeat ima frekvenčno območje od 150 do 400 kHz in so idealni za indukcijsko spajkanje majhnih delov različnih geometrij. Kompakti (0112 in 0224) ponujajo nadzor moči v ločljivosti 25 vatov;modeli v seriji LI (3542, 5060, 7590, 8310) ponujajo nadzor znotraj ločljivosti 50 vatov.
Obe seriji imata odstranljivo delovno glavo do 10 čevljev od vira napajanja. Kontrole na sprednji plošči sistema so programabilne, kar končnemu uporabniku omogoča definiranje do štirih različnih ogrevalnih profilov, od katerih ima vsak do pet časovnih in močnih korakov. Daljinski nadzor moči je na voljo za kontaktni ali analogni vhod ali izbirna serijska podatkovna vrata.
»Naše glavne stranke za indukcijsko trdo spajkanje so proizvajalci delov, ki vsebujejo nekaj ogljika, ali deli z veliko maso, ki vsebujejo visok odstotek železa,« pojasnjuje Rich Cukelj, vodja poslovnega razvoja Fusion. »Nekatera od teh podjetij služijo avtomobilski in vesoljski industriji, medtem ko druga izdelujejo pištole, sklope rezalnih orodij, vodovodne pipe in odtoke ali bloke in varovalke za distribucijo električne energije.«
Fusion prodaja rotacijske sisteme po meri, ki lahko indukcijsko spajkajo od 100 do 1000 delov na uro. Po besedah ​​Cukelja so večji izkoristki možni za posamezno vrsto dela ali za določeno serijo delov. Ti deli so veliki od 2 do 14 kvadratnih palcev.
"Vsak sistem vsebuje indekser podjetja Stelron Components Inc. z 8, 10 ali 12 delovnimi postajami," pojasnjuje Cukelj. "Nekatere delovne postaje se uporabljajo za trdo spajkanje, medtem ko se druge uporabljajo za inšpekcijo, uporabo kamer za opazovanje ali lasersko merilno opremo ali izvajanje vlečnih testov za zagotavljanje visokokakovostnih spajkanih spojev."
Proizvajalci uporabljajo eldecove standardne napajalnike ECO LINE za različne aplikacije indukcijskega spajkanja, kot so rotorji in gredi, ki se skrčijo, ali spajanje ohišij motorjev, je povedal Holland. Pred kratkim je bil model tega generatorja s 100 kW uporabljen v aplikaciji velikih delov, ki je vključevala trdo spajkanje bakrenih obročev vezja na bakrene priključke za jezove hidroelektrarn.
Eldec izdeluje tudi prenosne napajalnike MiniMICO, ki jih je mogoče preprosto premikati po tovarni s frekvenčnim razponom od 10 do 25 kHz. Pred dvema letoma je proizvajalec cevi za prenos toplote v avtomobilih uporabil MiniMICO za indukcijsko spajkanje povratnih kolen na vsako cev. Ena oseba je opravila vse trdo spajkanje in sestavljanje vsake cevi je trajalo manj kot 30 sekund.
Jim je višji urednik pri ASSEMBLY z več kot 30-letnimi uredniškimi izkušnjami. Preden se je pridružil ASSEMBLY, je bil Camillo inženir PM, urednik revije Association for Equipment Engineering Journal in Milling Journal. Jim je diplomiral iz angleščine na univerzi DePaul.
Pošljite zahtevo za ponudbo (RFP) prodajalcu po vaši izbiri in kliknite gumb s podrobnostmi o svojih potrebah
Prebrskajte naš vodnik za kupce in poiščite dobavitelje vseh vrst montažne tehnologije, strojev in sistemov, ponudnike storitev in trgovinske organizacije.
Lean Six Sigma že desetletja spodbuja nenehna prizadevanja za izboljšave, vendar so postale očitne njene pomanjkljivosti. Zbiranje podatkov je delovno intenzivno in lahko zajame le majhne vzorce. Podatke je zdaj mogoče zajemati v daljšem časovnem obdobju in na več lokacijah za delček stroškov starejših ročnih metod.
Roboti so cenejši in enostavnejši za uporabo kot kdaj koli prej. Ta tehnologija je takoj na voljo tudi malim in srednjim proizvajalcem. Poslušajte to ekskluzivno panelno razpravo, na kateri sodelujejo vodilni delavci štirih najboljših ameriških dobaviteljev robotike: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America in Universal Robots.