Gotovo svaki proces montaže može se izvesti na nekoliko načina. Opcija koju proizvođač ili integrator odabere za najbolje rezultate obično je ona koja odgovara provjerenoj tehnologiji određenoj primjeni.
Lemljenje je jedan takav proces. Lemljenje je proces spajanja metala u kojem se dva ili više metalnih dijelova spajaju topljenjem dodatnog metala i njegovim ulijevanjem u spoj. Dodatni metal ima nižu tačku topljenja od susjednih metalnih dijelova.
Toplota za lemljenje može se obezbijediti plamenicima, pećima ili indukcijskim zavojnicama. Tokom indukcijskog lemljenja, indukcijska zavojnica stvara magnetsko polje koje zagrijava podlogu kako bi se otopio dodatni metal. Indukcijsko lemljenje se pokazuje kao najbolji izbor za sve veći broj primjena montaže.
„Indukcijsko lemljenje je mnogo sigurnije od lemljenja plamenikom, brže od lemljenja u peći i ponovljivije od oba“, rekao je Steve Anderson, menadžer za terenske i testne nauke u Fusion Inc., 88-godišnjem integratoru u Willoughbyju, Ohio, specijaliziranom za razne metode montaže, uključujući lemljenje. „Osim toga, indukcijsko lemljenje je lakše. U poređenju s druge dvije metode, sve što vam zaista treba je standardna struja.“
Prije nekoliko godina, Fusion je razvio potpuno automatsku mašinu sa šest stanica za sastavljanje 10 karbidnih glodala za obradu metala i izradu alata. Glodala se izrađuju pričvršćivanjem cilindričnih i konusnih volfram-karbidnih blankova na čelični drška. Proizvodni kapacitet je 250 dijelova na sat, a zasebna posuda za dijelove može da primi 144 blankova i držača alata.
„Četveroosni SCARA robot uzima ručku iz posude, dovodi je do dozatora paste za lemljenje i ubacuje je u hvataljku“, objašnjava Anderson. „Robot zatim uzima komad blanka iz posude i postavlja ga na kraj drške na koji je zalijepljen. Indukcijsko lemljenje se vrši pomoću električne zavojnice koja se vertikalno omotava oko dva dijela i dovodi srebrni dodatni metal do temperature likvidusa od 1305 F. Nakon što se komponenta sa žrvnjem poravna i ohladi, izbacuje se kroz otvor za pražnjenje i sakuplja za daljnju obradu.“
Upotreba indukcijskog lemljenja za montažu je u porastu, uglavnom zato što stvara snažnu vezu između dva metalna dijela i zato što je vrlo učinkovito u spajanju različitih materijala. Zaštita okoliša, poboljšana tehnologija i netradicionalne primjene također prisiljavaju proizvodne inženjere da detaljnije prouče indukcijsko lemljenje.
Indukcijsko lemljenje postoji od 1950-ih, iako je koncept indukcijskog zagrijavanja (korištenjem elektromagnetizma) otkrio britanski naučnik Michael Faraday više od jednog stoljeća ranije. Ručni plamenici bili su prvi izvor topline za lemljenje, a zatim su peći uslijedile 1920-ih. Tokom Drugog svjetskog rata, metode zasnovane na pećima često su se koristile za proizvodnju velikih količina metalnih dijelova uz minimalan rad i troškove.
Potražnja potrošača za klima uređajima tokom 1960-ih i 1970-ih stvorila je nove primjene indukcijskog lemljenja. U stvari, masovno lemljenje aluminija krajem 1970-ih rezultiralo je mnogim komponentama koje se nalaze u današnjim automobilskim klima uređajima.
„Za razliku od lemljenja plamenikom, indukcijsko lemljenje je beskontaktno i minimizira rizik od pregrijavanja“, napominje Rick Bausch, menadžer prodaje za Ambrell Corp., u inTEST.temperature.“
Prema Gregu Hollandu, menadžeru prodaje i operacija u eldec LLC-u, standardni sistem indukcijskog lemljenja sastoji se od tri komponente. To su napajanje, radna glava s indukcijskom zavojnicom i hladnjak ili sistem hlađenja.
Napajanje je spojeno na radnu glavu, a zavojnice su posebno dizajnirane da odgovaraju spoju. Induktori mogu biti izrađeni od punih šipki, fleksibilnih kablova, mašinski obrađenih gredica ili 3D printani od legura bakra u prahu. Međutim, obično su napravljeni od šupljih bakrenih cijevi, kroz koje voda teče iz nekoliko razloga. Jedan je da se zavojnica održava hladnom suzbijanjem toplote koju reflektuju dijelovi tokom procesa lemljenja. Tekuća voda također sprječava nakupljanje toplote u zavojnicama zbog čestog prisustva naizmjenične struje i rezultirajućeg neefikasnog prijenosa toplote.
„Ponekad se na zavojnicu postavlja koncentrator fluksa kako bi se pojačalo magnetsko polje na jednoj ili više tačaka u spoju“, objašnjava Holland. „Takvi koncentratori mogu biti laminatnog tipa, koji se sastoje od tankih električnih čelika čvrsto složenih zajedno, ili feromagnetnih cijevi koje sadrže praškasti feromagnetni materijal i dielektrične veze komprimirane pod visokim pritiskom. Koristite bilo koji od... Prednost koncentratora je u tome što smanjuje vrijeme ciklusa tako što brže dovodi više energije u određena područja spoja, dok druga područja održava hladnijima.“
Prije pozicioniranja metalnih dijelova za indukcijsko lemljenje, operater treba pravilno podesiti frekvenciju i nivoe snage sistema. Frekvencija može varirati od 5 do 500 kHz, što je frekvencija veća, brže se površina zagrijava.
Izvori napajanja često mogu proizvesti stotine kilovata električne energije. Međutim, lemljenje dijela veličine dlana za 10 do 15 sekundi zahtijeva samo 1 do 5 kilovata. Poređenja radi, veliki dijelovi mogu zahtijevati 50 do 100 kilovata snage i lemljenje im može trajati i do 5 minuta.
„Općenito, manje komponente koriste manje energije, ali zahtijevaju više frekvencije, kao što je 100 do 300 kiloherca“, rekao je Bausch. „Nasuprot tome, veće komponente zahtijevaju više snage i niže frekvencije, obično ispod 100 kiloherca.“
Bez obzira na njihovu veličinu, metalni dijelovi moraju biti pravilno postavljeni prije pričvršćivanja. Treba voditi računa da se održi mali razmak između osnovnih metala kako bi se omogućilo pravilno kapilarno djelovanje tekućeg dodatnog metala. Spojevi sučeono, preklopno i sučeono preklopno su najbolji način da se osigura ovaj razmak.
Tradicionalni ili samoučvršćujući elementi su prihvatljivi. Standardni elementi trebaju biti napravljeni od manje provodljivih materijala poput nehrđajućeg čelika ili keramike i što manje dodirivati ​​komponente.
Dizajniranjem dijelova s ​​međusobno povezanim šavovima, kovanjem, udubljenjima ili nazubljenjima, može se postići samofiksiranje bez potrebe za mehaničkom potporom.
Spojevi se zatim čiste brusnim papirom ili rastvaračem kako bi se uklonile nečistoće poput ulja, masti, hrđe, kamenca i prljavštine. Ovaj korak dodatno pojačava kapilarno djelovanje rastopljenog metala za punjenje koji se povlači kroz susjedne površine spoja.
Nakon što su dijelovi pravilno postavljeni i očišćeni, operater nanosi sredstvo za spajanje (obično pastu) na spoj. Smjesa je mješavina dodatnog metala, fluksa (za sprječavanje oksidacije) i veziva koje drži metal i fluks zajedno prije topljenja.
Dodatni metali i fluksovi koji se koriste u lemljenju formulirani su da izdrže više temperature od onih koji se koriste u lemljenju. Dodatni metali koji se koriste za lemljenje tope se na temperaturama od najmanje 842 F i jači su kada se ohlade. Uključuju legure aluminija i silicija, bakra, bakra i srebra, mesinga, bronze, zlata i srebra, srebra i nikla.
Operater zatim pozicionira indukcijsku zavojnicu, koja dolazi u različitim izvedbama. Spiralne zavojnice su kružnog ili ovalnog oblika i potpuno okružuju dio, dok se viličaste (ili kliještaste) zavojnice nalaze sa svake strane spoja, a kanalne zavojnice se kače na dio. Ostale zavojnice uključuju unutrašnji promjer (ID), unutarnji/vanjski promjer (OD), palačinkastu, otvorenu i višepozicijsku.
Ujednačeno zagrijavanje je ključno za visokokvalitetne lemljene spojeve. Da bi se to postiglo, operater mora osigurati da je vertikalna udaljenost između svake petlje indukcijske zavojnice mala i da udaljenost spajanja (širina razmaka od vanjskog do unutarnjeg promjera zavojnice) ostane ujednačena.
Zatim, operater uključuje napajanje kako bi započeo proces zagrijavanja spoja. To uključuje brzi prijenos naizmjenične struje srednje ili visoke frekvencije iz izvora napajanja u induktor kako bi se oko njega stvorilo naizmjenično magnetsko polje.
Magnetno polje indukuje struju na površini spoja, koja generiše toplotu koja topi dodatni metal, omogućavajući mu da teče i vlaži površinu metalnog dijela, stvarajući jaku vezu. Korištenjem višepozicionih zavojnica, ovaj proces se može izvoditi na više dijelova istovremeno.
Preporučuje se završno čišćenje i pregled svake lemljene komponente. Pranje dijelova vodom zagrijanom na najmanje 59°C uklonit će ostatke fluksa i kamenac nastao tokom lemljenja. Dio treba uroniti u vodu nakon što se dodatni metal stvrdne, ali je sklop još uvijek vruć.
U zavisnosti od dijela, minimalnu inspekciju mogu pratiti nerazorna i destruktivna ispitivanja. NDT metode uključuju vizuelnu i radiografsku inspekciju, kao i ispitivanja curenja i dokazivosti. Uobičajene metode destruktivnih ispitivanja su metalografska ispitivanja, ispitivanja ljuštenja, zatezanja, smicanja, zamora, prenosa i torzije.
„Indukcijsko lemljenje zahtijeva veća početna kapitalna ulaganja od metode plamenika, ali se isplati jer dobijate dodatnu efikasnost i kontrolu“, rekao je Holland. „Sa indukcijom, kada vam je potrebna toplina, samo pritisnete. Kada vam nije, pritisnete.“
Eldec proizvodi širok asortiman izvora napajanja za indukcijsko lemljenje, kao što je ECO LINE MF linija srednje frekvencije, koja je dostupna u različitim konfiguracijama kako bi najbolje odgovarala svakoj primjeni. Ovi izvori napajanja dostupni su u rasponu snage od 5 do 150 kW i frekvencijama od 8 do 40 Hz. Svi modeli mogu biti opremljeni funkcijom povećanja snage koja omogućava operateru da poveća 100% kontinuiranog rada za dodatnih 50% u roku od 3 minute. Ostale ključne karakteristike uključuju kontrolu temperature pirometrom, snimač temperature i prekidač za napajanje s bipolarnim tranzistorom s izoliranim vratima. Ovi potrošni materijali zahtijevaju malo održavanja, rade tiho, zauzimaju malo prostora i lako se integriraju s kontrolerima radnih ćelija.
Proizvođači u nekoliko industrija sve više koriste indukcijsko lemljenje za sastavljanje dijelova. Bausch ističe proizvođače automobilske, zrakoplovne, medicinske i rudarske opreme kao najveće korisnike Ambrellove opreme za indukcijsko lemljenje.
„Broj indukcijski lemljenih aluminijskih komponenti u automobilskoj industriji nastavlja da raste zbog inicijativa za smanjenje težine“, ističe Bausch. „U vazduhoplovnom sektoru, nikl i druge vrste habajućih ploča često se leme na lopatice mlaza. Obje industrije također indukcijski leme razne čelične cijevne spojnice.“
Svih šest Ambrell-ovih EasyHeat sistema imaju frekventni opseg od 150 do 400 kHz i idealni su za indukcijsko lemljenje malih dijelova različitih geometrija. Kompaktni modeli (0112 i 0224) nude kontrolu snage unutar rezolucije od 25 vati; modeli u LI seriji (3542, 5060, 7590, 8310) nude kontrolu unutar rezolucije od 50 vati.
Obje serije imaju odvojivu radnu glavu do 3 metra od izvora napajanja. Kontrole na prednjoj ploči sistema su programabilne, što omogućava krajnjem korisniku da definira do četiri različita profila grijanja, svaki s do pet vremenskih i koraka snage. Daljinsko upravljanje snagom dostupno je putem kontaktnog ili analognog ulaza, ili opcionalnog serijskog podatkovnog porta.
„Naši glavni kupci za indukcijsko lemljenje su proizvođači dijelova koji sadrže određenu količinu ugljika ili dijelova velike mase koji sadrže visok postotak željeza“, objašnjava Rich Cukelj, menadžer za razvoj poslovanja fuzije. „Neke od ovih kompanija opslužuju automobilsku i zrakoplovnu industriju, dok druge proizvode pištolje, sklopove alata za rezanje, vodovodne slavine i odvode ili blokove za distribuciju energije i osigurače.“
Fusion prodaje prilagođene rotacijske sisteme koji mogu indukcijski lemiti 100 do 1.000 dijelova na sat. Prema Cukelju, veći prinosi su mogući za jednu vrstu dijela ili za određenu seriju dijelova. Veličina ovih dijelova varira od 2 do 14 kvadratnih inča.
„Svaki sistem sadrži indekser kompanije Stelron Components Inc. sa 8, 10 ili 12 radnih stanica“, objašnjava Cukelj. „Neke radne stanice se koriste za lemljenje, dok se druge koriste za inspekciju, korištenje kamera za vid ili laserske mjerne opreme ili izvođenje testova povlačenja kako bi se osigurali visokokvalitetni lemljeni spojevi.“
Proizvođači koriste eldecove standardne ECO LINE izvore napajanja za razne primjene indukcijskog lemljenja, kao što su spajanje rotora i osovina termoskupljajućim spajanjem ili spajanje kućišta motora, rekao je Holland. Nedavno je model ovog generatora od 100 kW korišten u velikoj primjeni dijelova koja je uključivala lemljenje bakrenih prstenova strujnih krugova na bakrene spojeve za generatore hidroelektrana na branama.
Eldec također proizvodi prijenosne MiniMICO izvore napajanja koji se mogu lako premještati po tvornici s frekvencijskim rasponom od 10 do 25 kHz. Prije dvije godine, proizvođač automobilskih cijevi za izmjenjivanje topline koristio je MiniMICO za indukcijsko lemljenje povratnih koljena na svaku cijev. Jedna osoba je obavila svo lemljenje, a za sastavljanje svake cijevi trebalo je manje od 30 sekundi.
Jim je viši urednik u ASSEMBLY-u s preko 30 godina uredničkog iskustva. Prije nego što se pridružio ASSEMBLY-u, Camillo je bio glavni inženjer, urednik časopisa Association for Equipment Engineering Journal i Milling Journal. Jim ima diplomu engleskog jezika sa Univerziteta DePaul.
Pošaljite zahtjev za ponudu (RFP) odabranom dobavljaču i kliknite na dugme s detaljnim opisom vaših potreba.
Pregledajte naš vodič za kupce kako biste pronašli dobavljače svih vrsta montažne tehnologije, mašina i sistema, pružatelje usluga i trgovinske organizacije.
Lean Six Sigma već decenijama podstiče napore za kontinuirano poboljšanje, ali su njeni nedostaci postali očigledni. Prikupljanje podataka je radno intenzivno i može obuhvatiti samo male uzorke. Podaci se sada mogu prikupljati tokom dužih vremenskih perioda i na više lokacija po znatno nižoj cijeni od starijih ručnih metoda.
Roboti su jeftiniji i lakši za korištenje nego ikad prije. Ova tehnologija je lako dostupna čak i malim i srednjim proizvođačima. Poslušajte ovu ekskluzivnu panel diskusiju u kojoj učestvuju rukovodioci četiri vodeća američka dobavljača robotike: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America i Universal Robots.