يمكن تنفيذ كل عملية تجميع تقريبًا بعدة طرق. الخيار الذي يختاره المصنع أو المُدمج للحصول على أفضل النتائج هو عادةً الخيار الذي يطابق التكنولوجيا المثبتة لتطبيق معين.
اللحام هو أحد هذه العمليات. اللحام هو عملية ربط المعادن حيث يتم ربط جزأين معدنيين أو أكثر عن طريق صهر المعدن الحشو وتدفقه في المفصل. يتمتع المعدن الحشو بنقطة انصهار أقل من الأجزاء المعدنية المجاورة.
يمكن توفير الحرارة اللازمة لعملية اللحام بالحث بواسطة المشاعل أو الأفران أو ملفات الحث. أثناء عملية اللحام بالحث، ينشئ ملف الحث مجالًا مغناطيسيًا يسخن الركيزة لإذابة المعدن الحشو. يثبت اللحام بالحث أنه الخيار الأفضل لعدد متزايد من تطبيقات التجميع.
قال ستيف أندرسون، مدير قسم علوم الاختبار والمجال في شركة فيوجن، وهي شركة تكامل عمرها 88 عامًا في ويلوبي، أوهايو: "اللحام الحثي أكثر أمانًا من اللحام بالشعلة، وأسرع من اللحام بالفرن، وأكثر قابلية للتكرار من كليهما". وأضاف: "علاوة على ذلك، يُعدّ اللحام الحثي أسهل. فمقارنةً بالطريقتين الأخريين، كل ما تحتاجه هو الكهرباء العادية".
قبل بضع سنوات، طورت شركة Fusion آلة أوتوماتيكية بالكامل بست محطات لتجميع 10 قطع من الكربيد لتشغيل المعادن وصناعة الأدوات. يتم تصنيع القطع عن طريق ربط قطع كربيد التنغستن الأسطوانية والمخروطية بساق فولاذية. يبلغ معدل الإنتاج 250 جزءًا في الساعة، ويمكن لصينية الأجزاء المنفصلة أن تحتوي على 144 قطعة وحامل أداة.
يوضح أندرسون: "يأخذ روبوت SCARA رباعي المحاور مقبضًا من الصينية، ويضعه على موزع معجون اللحام، ثم يُحمّله في قاعدة القابض". "ثم يأخذ الروبوت قطعة من المادة الخام من الصينية ويضعها على طرف الساق المُلصقة بها. تُجرى عملية اللحام بالحث باستخدام ملف كهربائي يلتف عموديًا حول القطعتين، مما يرفع درجة حرارة معدن الحشو الفضي إلى 1305 فهرنهايت. بعد محاذاة مكون النتوء وتبريده، يُقذف عبر مجرى التفريغ ويُجمع لمزيد من المعالجة".
يتزايد استخدام اللحام الحثي في ​​التجميع، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه يخلق اتصالًا قويًا بين جزأين معدنيين ولأنه فعال جدًا في ربط المواد غير المتشابهة. كما تجبر المخاوف البيئية والتكنولوجيا المحسنة والتطبيقات غير التقليدية مهندسي التصنيع على إلقاء نظرة فاحصة على اللحام الحثي.
كان اللحام الحثي موجودًا منذ الخمسينيات من القرن العشرين، على الرغم من أن مفهوم التسخين الحثي (باستخدام الكهرومغناطيسية) تم اكتشافه قبل أكثر من قرن من الزمان من قبل العالم البريطاني مايكل فاراداي. كانت المشاعل اليدوية هي المصدر الأول للحرارة للحام الحثي، تلتها الأفران في عشرينيات القرن العشرين. خلال الحرب العالمية الثانية، تم استخدام الطرق القائمة على الفرن بشكل متكرر لتصنيع كميات كبيرة من الأجزاء المعدنية بأقل قدر من العمالة والنفقات.
أدى الطلب الاستهلاكي على تكييف الهواء في الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين إلى إنشاء تطبيقات جديدة للحام الحثي. في الواقع، أدى اللحام الشامل للألومنيوم في أواخر السبعينيات إلى ظهور العديد من المكونات الموجودة في أنظمة تكييف الهواء في السيارات اليوم.
"على عكس اللحام بالشعلة، فإن اللحام بالحث لا يتطلب التلامس ويقلل من خطر ارتفاع درجة الحرارة،" كما يلاحظ ريك بوش، مدير المبيعات في شركة Ambrell Corp.، في TEST.temperature.
وفقًا لما ذكره جريج هولاند، مدير المبيعات والعمليات في eldec LLC، يتكون نظام اللحام الحثي القياسي من ثلاثة مكونات. وهي مصدر الطاقة، ورأس العمل مع ملف الحث، والمبرد أو نظام التبريد.
يتم توصيل مصدر الطاقة برأس العمل ويتم تصميم الملفات خصيصًا لتناسب المفصل. يمكن تصنيع المحاثات من قضبان صلبة أو كابلات مرنة أو قضبان آلية أو طباعة ثلاثية الأبعاد من سبائك النحاس المسحوقة. ومع ذلك، عادةً ما تكون مصنوعة من أنابيب نحاسية مجوفة، يتدفق الماء من خلالها لعدة أسباب. أحدها هو الحفاظ على برودة الملف عن طريق مواجهة الحرارة المنعكسة من الأجزاء أثناء عملية اللحام. كما يمنع الماء المتدفق تراكم الحرارة في الملفات بسبب الوجود المتكرر للتيار المتناوب ونقل الحرارة غير الفعال الناتج عن ذلك.
يوضح هولاند: "أحيانًا، يُوضع مُركّز تدفق على الملف لتعزيز المجال المغناطيسي عند نقطة أو أكثر في الوصلة". "يمكن أن تكون هذه المُركّزات من النوع الرقائقي، أي من فولاذ كهربائي رقيق مُتراص بإحكام، أو أنابيب مغناطيسية حديدية تحتوي على مادة مغناطيسية حديدية مسحوقة وروابط عازلة مضغوطة تحت ضغط عالٍ. تكمن فائدة المُركّز في أنه يُقلّل من زمن الدورة من خلال جلب المزيد من الطاقة إلى مناطق مُحددة من الوصلة بشكل أسرع، مع الحفاظ على برودة المناطق الأخرى".
قبل وضع الأجزاء المعدنية للحام الحثي، يحتاج المشغل إلى ضبط مستويات التردد والطاقة للنظام بشكل صحيح. يمكن أن يتراوح التردد من 5 إلى 500 كيلو هرتز، وكلما ارتفع التردد، زادت سرعة تسخين السطح.
غالبًا ما تكون مصادر الطاقة قادرة على إنتاج مئات الكيلووات من الكهرباء. ومع ذلك، فإن لحام جزء بحجم راحة اليد في 10 إلى 15 ثانية يتطلب 1 إلى 5 كيلووات فقط. وبالمقارنة، يمكن أن تتطلب الأجزاء الكبيرة 50 إلى 100 كيلووات من الطاقة وتستغرق ما يصل إلى 5 دقائق للحام.
وقال بوش: "كقاعدة عامة، تستخدم المكونات الأصغر طاقة أقل، لكنها تتطلب ترددات أعلى، مثل 100 إلى 300 كيلوهرتز". "على النقيض من ذلك، تتطلب المكونات الأكبر طاقة أكبر وترددات أقل، عادة أقل من 100 كيلوهرتز".
بغض النظر عن حجمها، يجب وضع الأجزاء المعدنية بشكل صحيح قبل تثبيتها. يجب الحرص على الحفاظ على فجوة ضيقة بين المعادن الأساسية للسماح بالعمل الشعري المناسب بواسطة المعدن الحشو المتدفق. تعتبر الوصلات المتتالية والمتداخلة والمتداخلة هي أفضل طريقة لضمان هذه الخلوص.
تعتبر التركيبات التقليدية أو ذاتية التثبيت مقبولة. يجب أن تكون التركيبات القياسية مصنوعة من مواد أقل توصيلًا مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو السيراميك، ويجب أن تلامس المكونات بأقل قدر ممكن.
من خلال تصميم الأجزاء ذات اللحامات المتشابكة أو الثنيات أو المنخفضات أو النتوءات، يمكن تحقيق التثبيت الذاتي دون الحاجة إلى دعم ميكانيكي.
يتم بعد ذلك تنظيف المفاصل باستخدام وسادة صنفرة أو مذيب لإزالة الملوثات مثل الزيت والشحوم والصدأ والقشور والأوساخ. تعمل هذه الخطوة على تعزيز العمل الشعري للمعدن الحشو المنصهر الذي يسحب نفسه عبر الأسطح المجاورة للمفصل.
بعد تثبيت الأجزاء وتنظيفها بشكل صحيح، يقوم المشغل بتطبيق مركب مشترك (عادةً عجينة) على المفصل. المركب عبارة عن خليط من المعدن الحشو، والمواد المضافة (لمنع الأكسدة)، ومادة رابطة تربط المعدن والمواد المضافة معًا قبل الذوبان.
تمت صياغة المعادن الحشوية والمواد المضافة المستخدمة في اللحام لتتحمل درجات حرارة أعلى من تلك المستخدمة في اللحام. تذوب المعادن الحشوية المستخدمة في اللحام عند درجات حرارة لا تقل عن 842 فهرنهايت وتصبح أقوى عند تبريدها. وهي تشمل سبائك الألومنيوم والسيليكون والنحاس والنحاس والفضة والبرونز والذهب والفضة والفضة والنيكل.
يقوم المشغل بعد ذلك بوضع ملف الحث، والذي يأتي في مجموعة متنوعة من التصاميم. تكون الملفات الحلزونية دائرية أو بيضاوية الشكل وتحيط بالجزء بالكامل، بينما توجد ملفات الشوكة (أو الملقط) على كل جانب من جوانب المفصل وترتبط ملفات القناة بالجزء. تشمل الملفات الأخرى القطر الداخلي (ID)، والقطر الداخلي/القطر الخارجي (OD)، والفطيرة، والمفتوحة، ومتعددة المواضع.
الحرارة المنتظمة ضرورية للوصلات الملحومة عالية الجودة. وللقيام بذلك، يحتاج المشغل إلى التأكد من أن المسافة الرأسية بين كل حلقة ملف تحريض صغيرة وأن مسافة الاقتران (عرض الفجوة من القطر الخارجي للملف إلى القطر الداخلي) تظل موحدة.
بعد ذلك، يقوم المشغل بتشغيل الطاقة لبدء عملية تسخين المفصل. يتضمن ذلك نقل التيار المتناوب متوسط ​​أو عالي التردد بسرعة من مصدر طاقة إلى محث لإنشاء مجال مغناطيسي متناوب حوله.
يحفز المجال المغناطيسي تيارًا على سطح المفصل، مما يولد حرارة لإذابة المعدن الحشو، مما يسمح له بالتدفق وتبليل سطح الجزء المعدني، مما يخلق رابطة قوية. باستخدام ملفات متعددة المواضع، يمكن إجراء هذه العملية على أجزاء متعددة في وقت واحد.
يوصى بالتنظيف النهائي وفحص كل مكون ملحوم. غسل الأجزاء بالماء الساخن إلى 120 درجة فهرنهايت على الأقل سيزيل بقايا التدفق وأي مقياس يتكون أثناء اللحام. يجب غمر الجزء في الماء بعد أن يتصلب المعدن الحشو ولكن التجميع لا يزال ساخنًا.
اعتمادًا على الجزء، يمكن أن يتبع الفحص البسيط اختبار غير مدمر واختبار تدميري. تشمل طرق الفحص غير المدمر التفتيش البصري والشعاعي، بالإضافة إلى اختبار التسرب والإثبات. طرق الاختبار التدميري الشائعة هي الاختبار المعدني، والتقشير، والشد، والقص، والتعب، والنقل، والالتواء.
يقول هولاند: "يتطلب اللحام بالحث استثمارًا أوليًا أكبر من طريقة الشعلة، ولكنه يستحق العناء لأنه يوفر كفاءة وتحكمًا إضافيين". ويضيف: "مع اللحام بالحث، عندما تحتاج إلى حرارة، تضغط عليها ببساطة. وعندما لا تحتاجها، تضغط عليها ببساطة".
تصنع شركة Eldec مجموعة واسعة من مصادر الطاقة للحام الحثي، مثل خط التردد المتوسط ​​ECO LINE MF، والذي يتوفر في تكوينات مختلفة لتناسب كل تطبيق على أفضل وجه. تتوفر مصادر الطاقة هذه بتصنيفات طاقة تتراوح من 5 إلى 150 كيلو واط وترددات من 8 إلى 40 هرتز. يمكن تجهيز جميع الطرز بميزة تعزيز الطاقة التي تسمح للمشغل بزيادة تصنيف العمل المستمر بنسبة 100٪ بنسبة 50٪ إضافية في غضون 3 دقائق. تشمل الميزات الرئيسية الأخرى التحكم في درجة حرارة البيرومتر، ومسجل درجة الحرارة، ومفتاح الطاقة الترانزستور ثنائي القطب ذو البوابة المعزولة. تتطلب هذه المواد الاستهلاكية القليل من الصيانة، وتعمل بهدوء، ولها بصمة صغيرة، ويمكن دمجها بسهولة مع وحدات تحكم خلية العمل.
يستخدم المصنعون في العديد من الصناعات اللحام الحثي بشكل متزايد لتجميع الأجزاء. ويشير بوش إلى مصنعي السيارات والطائرات والمعدات الطبية ومعدات التعدين باعتبارهم أكبر مستخدمي معدات اللحام الحثي من Ambrell.
يشير بوش إلى أن "عدد مكونات الألومنيوم الملحومة بالحث في صناعة السيارات في ازدياد مستمر بفضل مبادرات خفض الوزن". ويضيف: "في قطاع الطيران، غالبًا ما تُلحم النيكل وأنواع أخرى من وسادات التآكل بشفرات الطائرات. كما تُلحم الصناعتان مختلف تجهيزات الأنابيب الفولاذية بالحث".
تتمتع جميع أنظمة EasyHeat الستة من Ambrell بنطاق تردد يتراوح بين 150 إلى 400 كيلو هرتز وهي مثالية للحام الحث للأجزاء الصغيرة ذات الأشكال الهندسية المختلفة. توفر الأجهزة المدمجة (0112 و0224) التحكم في الطاقة بدقة 25 وات؛ توفر الموديلات في سلسلة LI (3542، 5060، 7590، 8310) التحكم في الطاقة بدقة 50 وات.
تحتوي كلتا السلسلتين على رأس عمل قابل للإزالة على مسافة تصل إلى 10 أقدام من مصدر الطاقة. تعد عناصر التحكم في اللوحة الأمامية للنظام قابلة للبرمجة، مما يسمح للمستخدم النهائي بتحديد ما يصل إلى أربعة ملفات تعريف تدفئة مختلفة، كل منها بما يصل إلى خمس خطوات زمنية وطاقة. يتوفر التحكم عن بعد في الطاقة للاتصال أو الإدخال التناظري، أو منفذ البيانات التسلسلي الاختياري.
يوضح ريتش كوكيلج، مدير تطوير الأعمال في شركة فيوجن: "عملاؤنا الرئيسيون في مجال اللحام الحثي هم مصنعو الأجزاء التي تحتوي على بعض الكربون، أو الأجزاء ذات الكتلة الكبيرة التي تحتوي على نسبة عالية من الحديد". "تخدم بعض هذه الشركات صناعات السيارات والفضاء، بينما تصنع شركات أخرى البنادق، وتجميعات أدوات القطع، وصنابير السباكة والصرف الصحي، أو كتل توزيع الطاقة والصمامات".
تبيع شركة Fusion أنظمة دوارة مخصصة يمكنها لحام 100 إلى 1000 جزء في الساعة. ووفقًا لشركة Cukelj، فمن الممكن تحقيق عائدات أعلى لنوع واحد من الأجزاء أو لسلسلة محددة من الأجزاء. تتراوح أحجام هذه الأجزاء من 2 إلى 14 بوصة مربعة.
"يحتوي كل نظام على فهرس من شركة Stelron Components Inc. مع 8 أو 10 أو 12 محطة عمل،" يوضح كوكيلج. "تُستخدم بعض محطات العمل للحام، بينما تُستخدم محطات أخرى للفحص، باستخدام كاميرات الرؤية أو معدات القياس بالليزر، أو إجراء اختبارات السحب لضمان جودة الوصلات الملحومة."
وقال هولاند إن المصنعين يستخدمون إمدادات الطاقة القياسية ECO LINE من eldec لمجموعة متنوعة من تطبيقات اللحام الحثي، مثل تركيب الدوارات والأعمدة، أو ربط علب المحرك. وفي الآونة الأخيرة، تم استخدام نموذج 100 كيلو وات من هذا المولد في تطبيق أجزاء كبير يتضمن لحام حلقات الدائرة النحاسية بوصلات الصنبور النحاسية لمولدات السدود الكهرومائية.
كما تصنع شركة Eldec أيضًا إمدادات الطاقة MiniMICO المحمولة التي يمكن نقلها بسهولة حول المصنع بمدى تردد يتراوح من 10 إلى 25 كيلو هرتز. قبل عامين، استخدم أحد مصنعي أنابيب المبادل الحراري للسيارات MiniMICO لحام مرفقي العودة بالحث لكل أنبوب. قام شخص واحد بكل اللحام، واستغرق تجميع كل أنبوب أقل من 30 ثانية.
جيم هو محرر أول في ASSEMBLY مع أكثر من 30 عامًا من الخبرة التحريرية. قبل الانضمام إلى ASSEMBLY، كان كاميلو مهندسًا في إدارة المشاريع، ومحررًا لمجلة جمعية هندسة المعدات ومجلة الطحن. حصل جيم على درجة في اللغة الإنجليزية من جامعة دي بول.
قم بإرسال طلب تقديم عرض (RFP) إلى البائع الذي تختاره وانقر فوق الزر الذي يوضح احتياجاتك
تصفح دليل المشتري الخاص بنا للعثور على موردي جميع أنواع تكنولوجيا التجميع والآلات والأنظمة ومقدمي الخدمات والمنظمات التجارية.
لقد كانت منهجية Lean Six Sigma بمثابة محرك للجهود الرامية إلى التحسين المستمر على مدى عقود من الزمن، ولكن عيوبها أصبحت واضحة. إن جمع البيانات يتطلب جهداً مكثفاً ولا يمكنه إلا التقاط عينات صغيرة. أما الآن فيمكن التقاط البيانات على مدى فترات طويلة من الزمن وفي مواقع متعددة مقابل جزء بسيط من تكلفة الطرق اليدوية القديمة.
أصبحت الروبوتات أرخص وأسهل في الاستخدام من أي وقت مضى. هذه التكنولوجيا متاحة بسهولة حتى للشركات المصنعة الصغيرة والمتوسطة. استمع إلى مناقشة الفريق الحصرية هذه التي تضم مسؤولين تنفيذيين من أربعة من أكبر موردي الروبوتات في أمريكا: ATI Industrial Automation و Epson Robots و FANUC America و Universal Robots.