Амаль кожны працэс зборкі можна выканаць некалькімі спосабамі. Варыянт, які вытворца або інтэгратар выбірае для дасягнення найлепшых вынікаў, звычайна адпавядае праверанай тэхналогіі канкрэтнаму прымяненню.
Пайка — адзін з такіх працэсаў. Пайка — гэта працэс злучэння металу, пры якім дзве або больш металічных дэталяў злучаюцца шляхам плаўлення прысадачнага металу і яго залівання ў злучэнне. Прысадачны метал мае больш нізкую тэмпературу плаўлення, чым суседнія металічныя дэталі.
Цяпло для паяння можа паступаць з дапамогай гарэлак, печаў або індукцыйных шпулек. Падчас індукцыйнай паяння індукцыйная шпулька стварае магнітнае поле, якое награвае падкладку, каб расплавіць прысадачны метал. Індукцыйная пайка аказваецца найлепшым выбарам для ўсё большай колькасці зборачных работ.
«Індукцыйная пайка значна бяспечнейшая за пайку гарэлкай, хутчэйшая за пайку ў печы і больш паўтаральная, чым абедзве», — сказаў Стыў Андэрсан, менеджэр па палявых і выпрабавальных работах у Fusion Inc., 88-гадовай інтэгратарскай кампаніі з Уілаўбі, штат Агаё, якая спецыялізуецца на розных метадах зборкі, у тым ліку на пайцы. «Акрамя таго, індукцыйная пайка прасцейшая. У параўнанні з двума іншымі метадамі, усё, што вам сапраўды патрэбна, — гэта стандартная электрычнасць».
Некалькі гадоў таму кампанія Fusion распрацавала цалкам аўтаматычную машыну з шасцю станцыямі для зборкі 10 цвёрдасплаўных фрэз для металаапрацоўкі і вырабу інструментаў. Фрэзы вырабляюцца шляхам мацавання цыліндрычных і канічных загатоўак з цвёрдасплаўнага вальфраму да сталёвага хваставіка. Прадукцыйнасць вытворчасці складае 250 дэталяў у гадзіну, а асобны латок для дэталяў можа змясціць 144 загатоўкі і трымальнікі інструментаў.
«Чатырохвосевы робат SCARA бярэ ручку з латка, падносіць яе да дазатара паяльнай пасты і загружае ў гняздо захопу», — тлумачыць Андэрсан. «Затым робат бярэ кавалак нарыхтоўкі з латка і кладзе яго на канец хваставіка, да якога ён прыляпляецца. Індукцыйная пайка выконваецца з дапамогай электрычнай шпулькі, якая вертыкальна абмотваецца вакол дзвюх дэталяў і даводзіць сярэбраны прысадачны метал да тэмпературы ліквідусу 1305°F. Пасля таго, як задзірынавы кампанент выраўнаваны і астыў, ён выкідваецца праз выпускны жолаб і збіраецца для далейшай апрацоўкі».
Выкарыстанне індукцыйнай пайкі для зборкі расце, галоўным чынам таму, што яна стварае трывалае злучэнне паміж двума металічнымі дэталямі і таму, што яна вельмі эфектыўная пры злучэнні розных матэрыялаў. Экалагічныя праблемы, удасканаленне тэхналогій і нетрадыцыйныя прымяненні таксама прымушаюць інжынераў-вытворцаў больш уважліва вывучыць індукцыйную пайку.
Індукцыйная пайка існуе з 1950-х гадоў, хоць канцэпцыя індукцыйнага нагрэву (з выкарыстаннем электрамагнетызму) была адкрыта больш чым за стагоддзе да гэтага брытанскім навукоўцам Майклам Фарадэем. Ручныя гарэлкі былі першай крыніцай цяпла для пайкі, а ў 1920-х гадах — печы. Падчас Другой сусветнай вайны для вырабу вялікай колькасці металічных дэталяў з мінімальнымі выдаткамі працы і сродкаў часта выкарыстоўваліся метады на аснове печаў.
Спажывецкі попыт на кандыцыянаванне паветра ў 1960-х і 1970-х гадах стварыў новыя сферы прымянення індукцыйнай пайкі. Фактычна, масавая пайка алюмінію ў канцы 1970-х гадоў прывяла да з'яўлення многіх кампанентаў, якія выкарыстоўваюцца ў сучасных аўтамабільных сістэмах кандыцыянавання паветра.
«У адрозненне ад паяння гарэлкай, індукцыйнае паянне з'яўляецца бескантактавым і мінімізуе рызыку перагрэву», — адзначае Рык Баўш, менеджэр па продажах Ambrell Corp., у інтэрв'ю inTEST.temperature.
Паводле слоў Грэга Холанда, менеджара па продажах і аперацыях кампаніі eldec LLC, стандартная сістэма індукцыйнай паяння складаецца з трох кампанентаў. Гэта крыніца харчавання, рабочая галоўка з індукцыйнай шпулькай і ахаладжальнік або сістэма астуджэння.
Блок харчавання падключаецца да апрацоўчай галоўкі, а шпулькі распрацоўваюцца спецыяльна для размяшчэння вакол злучэння. Індуктары могуць быць выраблены з суцэльных стрыжняў, гнуткіх кабеляў, апрацаваных нарыхтовак або надрукаваны на 3D-прынтары з парашкападобных медных сплаваў. Аднак звычайна яны вырабляюцца з полай меднай трубкі, праз якую працякае вада па некалькіх прычынах. Адна з іх - падтрымліваць ахалоджванне шпулькі, супрацьдзейнічаючы цяплу, якое адбіваецца дэталямі падчас працэсу пайкі. Паточная вада таксама прадухіляе назапашванне цяпла ў шпульках з-за частай прысутнасці пераменнага току і, як вынік, неэфектыўнай цеплаперадачы.
«Часам на шпульку размяшчаюць канцэнтратар магнітнага патоку, каб узмацніць магнітнае поле ў адной або некалькіх кропках злучэння», — тлумачыць Холанд. «Такія канцэнтратары могуць быць ламінаванага тыпу, якія складаюцца з тонкіх электратэхнічных сталей, шчыльна складзеных разам, або з ферамагнітных трубак, якія змяшчаюць парашкападобны ферамагнітны матэрыял і дыэлектрычныя сувязі, сціснутыя пад высокім ціскам. Выкарыстоўвайце альбо... Перавага канцэнтратара заключаецца ў тым, што ён скарачае час цыклу, хутчэй перадаючы больш энергіі ў пэўныя зоны злучэння, адначасова захоўваючы іншыя зоны больш халоднымі».
Перад тым, як размясціць металічныя дэталі для індукцыйнай пайкі, аператару неабходна правільна ўсталяваць частату і ўзровень магутнасці сістэмы. Частата можа вагацца ад 5 да 500 кГц, чым вышэй частата, тым хутчэй награваецца паверхня.
Блокі харчавання часта здольныя выпрацоўваць сотні кілават электраэнергіі. Аднак для паяння дэталі памерам з далонь за 10-15 секунд патрабуецца ўсяго ад 1 да 5 кілават. Для параўнання, для паяння буйных дэталяў можа спатрэбіцца ад 50 да 100 кілават магутнасці, а пайка займае да 5 хвілін.
«Як правіла, меншыя кампаненты выкарыстоўваюць менш энергіі, але патрабуюць больш высокіх частот, такіх як ад 100 да 300 кілогерц», — сказаў Баўш. «Наадварот, больш буйныя кампаненты патрабуюць большай магутнасці і больш нізкіх частот, звычайна ніжэй за 100 кілогерц».
Незалежна ад іх памеру, металічныя дэталі павінны быць правільна размешчаны перад мацаваннем. Варта сачыць за тым, каб паміж асноўнымі металамі быў невялікі зазор, каб забяспечыць належнае капілярнае дзеянне цякучага прысадачнага металу. Злучэнні ўстык, нахлест і ўстык унахлест — найлепшы спосаб забяспечыць гэты зазор.
Традыцыйныя або самамантажныя прыстасаванні з'яўляюцца прымальнымі. Стандартныя прыстасаванні павінны быць выраблены з менш праводзячых матэрыялаў, такіх як нержавеючая сталь або кераміка, і як мага менш дакранацца да кампанентаў.
Дзякуючы праектаванню дэталяў з пераплеценымі швамі, абцісканнямі, паглыбленнямі або накаткамі можна дасягнуць самафіксацыі без неабходнасці механічнай падтрымкі.
Затым злучэнні чысцяцца наждачнай паперай або растваральнікам для выдалення такіх забруджванняў, як алей, тлушч, іржа, акаліна і бруд. Гэты крок яшчэ больш узмацняе капілярнае дзеянне расплаўленага прысадачнага металу, які прасоўваецца праз прылеглыя паверхні злучэння.
Пасля таго, як дэталі належным чынам пастаўлены і ачышчаны, аператар наносіць на злучэнне герметычную кампазіцыю (звычайна пасту). Гэта сумесь прысадачнага металу, флюсу (для прадухілення акіслення) і злучнага рэчыва, якое ўтрымлівае метал і флюс разам перад плаўленнем.
Прысадачныя металы і флюсы, якія выкарыстоўваюцца пры пайцы, распрацаваны так, каб вытрымліваць больш высокія тэмпературы, чым тыя, што выкарыстоўваюцца пры пайцы. Прысадачныя металы, якія выкарыстоўваюцца для пайкі, плавяцца пры тэмпературы не менш за 842°F (360°C) і становяцца больш трывалымі пры астуджэнні. Да іх адносяцца сплавы алюмінію і крэмнію, медзі, медзі і срэбра, латуні, бронзы, золата і срэбра, срэбра і нікеля.
Затым аператар пазіцыянуе індукцыйную шпульку, якая бывае розных канструкцый. Спіральныя шпулькі маюць круглую або авальную форму і цалкам акружаюць дэталь, у той час як вілкападобныя (або шчыпцавыя) шпулькі размешчаны па абодва бакі злучэння, а канальныя шпулькі зачапляюцца за дэталь. Іншыя шпулькі ўключаюць унутраны дыяметр (ID), унутраны/знешні дыяметр (OD), блінападобныя, адкрытыя і шматпазіцыйныя.
Раўнамернае награванне мае важнае значэнне для высакаякасных паяных злучэнняў. Для гэтага аператар павінен пераканацца, што вертыкальная адлегласць паміж кожным контурам індукцыйнай шпулькі невялікая, а адлегласць злучэння (шырыня зазору ад вонкавага да ўнутранага дыяметра шпулькі) застаецца аднолькавай.
Далей аператар уключае харчаванне, каб пачаць працэс нагрэву злучэння. Гэта прадугледжвае хуткую перадачу пераменнага току сярэдняй або высокай частаты ад крыніцы харчавання да індуктара для стварэння вакол яго пераменнага магнітнага поля.
Магнітнае поле індукуе ток на паверхні злучэння, які генеруе цяпло для плаўлення прысадачнага металу, дазваляючы яму цячы і змочваць паверхню металічнай дэталі, ствараючы трывалую сувязь. З дапамогай шматпазіцыйных шпулек гэты працэс можна выконваць на некалькіх дэталях адначасова.
Рэкамендуецца канчатковая ачыстка і праверка кожнага паянага кампанента. Прамыванне дэталяў вадой, нагрэтай да тэмпературы не менш за 120°F, выдаліць рэшткі флюсу і любую акаліну, якая ўтварылася падчас паяння. Дэталь варта апусціць у ваду пасля таго, як прысадачны метал зацвярдзее, але зборка ўсё яшчэ гарачая.
У залежнасці ад дэталі, мінімальны кантроль можа быць суправаджаны неразбуральным і разбуральным кантролем. Метады неразбуральнага кантролю ўключаюць візуальны і радыяграфічны кантроль, а таксама кантроль на герметычнасць і доказнасць. Распаўсюджанымі метадамі разбуральнага кантролю з'яўляюцца металаграфічныя, выпрабаванні на адслойванне, расцяжэнне, зрух, стомленасць, перанос і кручэнне.
«Індукцыйная пайка патрабуе большых пачатковых капіталаўкладанняў, чым метад з дапамогай гарэлкі, але яна таго вартая, бо вы атрымліваеце дадатковую эфектыўнасць і кантроль», — сказаў Холанд. «Пры індукцыі, калі вам патрэбна цяпло, вы проста ціснеце. Калі не, вы ціснеце».
Кампанія Eldec вырабляе шырокі асартымент крыніц харчавання для індукцыйнай паяння, такіх як лінейка прамежкавых частот ECO LINE MF, якая даступная ў розных канфігурацыях для найлепшага задавальнення кожнага прымянення. Гэтыя крыніцы харчавання даступныя з магутнасцю ад 5 да 150 кВт і частатой ад 8 да 40 Гц. Усе мадэлі могуць быць абсталяваны функцыяй павышэння магутнасці, якая дазваляе аператару павялічыць 100% бесперапынны рэжым працы на дадатковыя 50% на працягу 3 хвілін. Іншыя ключавыя функцыі ўключаюць кантроль тэмпературы з дапамогай пірометра, самапісец тэмпературы і біпалярны транзістарны выключальнік харчавання з ізаляваным затворам. Гэтыя расходныя матэрыялы патрабуюць мінімальнага абслугоўвання, працуюць ціха, займаюць невялікія габарыты і лёгка інтэгруюцца з кантролерамі рабочых ячэек.
Вытворцы ў некалькіх галінах прамысловасці ўсё часцей выкарыстоўваюць індукцыйную пайку для зборкі дэталяў. Bausch адзначае вытворцаў аўтамабільнай, аэракасмічнай, медыцынскай і горназдабыўной прамысловасці як найбуйнейшых карыстальнікаў абсталявання для індукцыйнай пайкі Ambrell.
«Колькасць алюмініевых кампанентаў, якія выкарыстоўваюцца для індукцыйнай паякі ў аўтамабільнай прамысловасці, працягвае расці дзякуючы ініцыятывам па зніжэнні вагі», — адзначае Баўш. «У аэракасмічнай галіне нікелевыя і іншыя тыпы зносаўстойлівых накладак часта прыпайваюцца да лапатак рэактыўных рухавікоў. У абедзвюх галінах прамысловасці таксама індукцыйна прыпайваюцца розныя сталёвыя трубаправодныя фітынгі».
Усе шэсць сістэм EasyHeat кампаніі Ambrell маюць дыяпазон частот ад 150 да 400 кГц і ідэальна падыходзяць для індукцыйнай паяння невялікіх дэталяў рознай геаметрыі. Кампактныя мадэлі (0112 і 0224) прапануюць рэгуляванне магутнасці з дазволам 25 Вт; мадэлі серыі LI (3542, 5060, 7590, 8310) прапануюць рэгуляванне з дазволам 50 Вт.
Абедзве серыі маюць здымную рабочую галоўку, якая знаходзіцца на адлегласці да 3 метраў ад крыніцы харчавання. Пярэдняя панэль кіравання сістэмай праграмуемая, што дазваляе карыстальніку вызначыць да чатырох розных профіляў нагрэву, кожны з якіх мае да пяці крокаў часу і магутнасці. Дыстанцыйнае кіраванне магутнасцю даступнае праз кантактны або аналагавы ўваход, або дадатковы паслядоўны порт перадачы дадзеных.
«Нашымі асноўнымі кліентамі для індукцыйнай паяння з'яўляюцца вытворцы дэталяў, якія ўтрымліваюць вуглярод, або дэталяў вялікай масы з высокім адсоткам жалеза», — тлумачыць Рыч Цукель, менеджэр па развіцці бізнесу па зліцці. «Некаторыя з гэтых кампаній абслугоўваюць аўтамабільную і аэракасмічную прамысловасць, а іншыя вырабляюць пісталеты, вузлы рэжучага інструмента, сантэхнічныя краны і злівы, а таксама блокі размеркавання харчавання і засцерагальнікі».
Fusion прадае ратацыйныя сістэмы на заказ, якія могуць індукцыйна паяць ад 100 да 1000 дэталяў у гадзіну. Паводле слоў Цукеля, больш высокая прадукцыйнасць магчымая для аднаго тыпу дэталі або для пэўнай серыі дэталяў. Памер гэтых дэталяў вар'іруецца ад 2 да 14 квадратных цаляў.
«Кожная сістэма ўтрымлівае індэксатар ад Stelron Components Inc. з 8, 10 або 12 рабочымі станцыямі», — тлумачыць Цукель. «Некаторыя рабочыя станцыі выкарыстоўваюцца для паяння, а іншыя — для кантролю з выкарыстаннем камер відэаназірання або лазернага вымяральнага абсталявання, або для правядзення выпрабаванняў на расцяжэнне, каб забяспечыць высокую якасць паяных злучэнняў».
Вытворцы выкарыстоўваюць стандартныя блокі харчавання eldec ECO LINE для розных індукцыйных паянняў, такіх як тэрмасадкавая сантэхніка ротараў і валаў або злучэнне карпусоў рухавікоў, сказаў Холанд. Зусім нядаўна мадэль гэтага генератара магутнасцю 100 кВт выкарыстоўвалася ў буйным прымяненні, якое ўключала пайку медных кольцаў ланцугоў да медных злучэнняў для генератараў гідраэлектрастанцый.
Eldec таксама вырабляе партатыўныя блокі харчавання MiniMICO, якія можна лёгка перамяшчаць па заводзе, з дыяпазонам частот ад 10 да 25 кГц. Два гады таму вытворца аўтамабільных цеплаабменных трубак выкарыстаў MiniMICO для індукцыйнай пайкі зваротных каленаў да кожнай трубкі. Адзін чалавек выконваў усю пайку, і зборка кожнай трубкі займала менш за 30 секунд.
Джым — старшы рэдактар ​​у ASSEMBLY з больш чым 30-гадовым вопытам рэдакцыйнай працы. Да прыходу ў ASSEMBLY Каміла быў кіраўніком праектаў, рэдактарам часопісаў Association for Equipment Engineering Journal і Milling Journal. Джым мае ступень па англійскай мове ва Універсітэце ДэПола.
Адпраўце запыт прапановы (RFP) абранаму вамі пастаўшчыку і націсніце кнопку з падрабязным апісаннем вашых патрэб
Азнаёмцеся з нашым кіраўніцтвам пакупніка, каб знайсці пастаўшчыкоў усіх відаў зборачных тэхналогій, машын і сістэм, пастаўшчыкоў паслуг і гандлёвыя арганізацыі.
Lean Six Sigma ўжо некалькі дзесяцігоддзяў рухае намаганні па пастаянным удасканаленні, але яе недахопы сталі відавочнымі. Збор дадзеных з'яўляецца працаёмкім і можа ахапіць толькі невялікія выбаркі. Цяпер дадзеныя можна збіраць на працягу доўгага часу і ў некалькіх месцах за долю кошту старых ручных метадаў.
Робаты таннейшыя і прасцейшыя ў выкарыстанні, чым калі-небудзь. Гэтая тэхналогія лёгкадаступная нават для малых і сярэдніх вытворцаў. Паслухайце гэтую эксклюзіўную панэльную дыскусію з удзелам кіраўнікоў чатырох вядучых амерыканскіх пастаўшчыкоў робататэхнікі: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America і Universal Robots.