Quasi ogni prucessu di assemblaggio pò esse realizatu in parechji modi. L'opzione chì un fabricatore o integratore sceglie per i migliori risultati hè di solitu quella chì currisponde à una tecnulugia pruvata à una applicazione specifica.
A brasatura hè unu di questi prucessi. A brasatura hè un prucessu di unione di metalli in u quale duie o più parti metalliche sò unite fundendu u metallu d'apportu è facendulu scorrere in l'articulazione. U metallu d'apportu hà un puntu di fusione più bassu chè e parti metalliche adiacenti.
U calore per a brasatura pò esse furnitu da torce, forni o bobine d'induzione. Durante a brasatura per induzione, una bobina d'induzione crea un campu magneticu chì riscalda u sustratu per funde u metallu d'apportu. A brasatura per induzione si dimostra a megliu scelta per un numeru crescente di applicazioni di assemblaggio.
«A brasatura à induzione hè assai più sicura chè a brasatura à a torcia, più rapida chè a brasatura à u fornu, è più ripetibile chè tramindui», hà dettu Steve Anderson, manager di a scienza di campu è di prova in Fusion Inc., un integratore di 88 anni in Willoughby, Ohio Said, specializatu in una varietà di metudi di assemblaggio, cumprese a brasatura. «Inoltre, a brasatura à induzione hè più faciule. Paragonatu à l'altri dui metudi, tuttu ciò chì avete bisognu hè l'elettricità standard.»
Qualchì annu fà, Fusion hà sviluppatu una macchina cumpletamente automatica à sei stazioni per assemblà 10 frese di carburo per a lavorazione di i metalli è a fabricazione di utensili. E frese sò fatte attaccendu grezzi cilindrici è cunici di carburo di tungstenu à un gambu d'acciaio. A velocità di pruduzzione hè di 250 pezzi per ora, è u vassoio di pezzi separatu pò cuntene 144 grezzi è portautensili.
«Un robot SCARA à quattru assi piglia una maniglia da u vassoio, a presenta à u dispensatore di pasta di saldatura è a carica in u nidu di pinza», spiega Anderson. «U robot piglia tandu un pezzu di pezzu grezzu da u vassoio è u mette à a fine di u gambu à u quale hè incollatu. A brasatura à induzione hè realizata cù una bobina elettrica chì avvolge verticalmente e duie parti è porta u metallu d'apportu d'argentu à una temperatura di liquidus di 1.305 F. Dopu chì u cumpunente di bava hè allineatu è raffreddato, hè espulsu attraversu un scivolo di scarica è raccoltu per un ulteriore trattamentu.»
L'usu di a brasatura per induzione per l'assemblaggio hè in crescita, principalmente perchè crea una forte cunnessione trà duie parti metalliche è perchè hè assai efficace per unisce materiali dissimili. E preoccupazioni ambientali, a tecnulugia migliorata è l'applicazioni non tradiziunali stanu ancu furzendu l'ingegneri di fabricazione à fighjà più da vicinu a brasatura per induzione.
A brasatura per induzione esiste dapoi l'anni 1950, ancu s'è u cuncettu di riscaldamentu per induzione (usendu l'elettromagnetismu) hè statu scupertu più di un seculu prima da u scientistu britannicu Michael Faraday. E torce manuali sò state a prima fonte di calore per a brasatura, seguitate da i forni in l'anni 1920. Durante a Siconda Guerra Mundiale, i metudi basati nantu à i forni sò stati spessu aduprati per fabricà grandi quantità di pezzi metallichi cù un minimu di travagliu è spese.
A dumanda di i cunsumatori per l'aria condizionata in l'anni 1960 è 1970 hà creatu nuove applicazioni per a brasatura à induzione. In fatti, a brasatura in massa di l'aluminiu à a fine di l'anni 1970 hà risultatu in parechji di i cumpunenti truvati in i sistemi di climatizazione automobilistica d'oghje.
«À u cuntrariu di a brasatura à torcia, a brasatura à induzione hè senza cuntattu è minimizza u risicu di surriscaldamentu», nota Rick Bausch, direttore di vendita per Ambrell Corp., inTEST.temperature.
Sicondu Greg Holland, direttore di vendite è operazioni in eldec LLC, un sistema standard di brasatura à induzione hè custituitu da trè cumpunenti. Quessi sò l'alimentatore, a testa di travagliu cù a bobina d'induzione è u sistema di raffreddamentu o di raffreddamentu.
L'alimentazione hè cunnessa à a testa di travagliu è e bobine sò cuncepite persunalizate per adattassi intornu à u giuntu. L'induttori ponu esse fatti da barre solide, cavi flessibili, billette lavorate, o stampati in 3D da leghe di rame in polvere. Di solitu, però, hè fattu di tubi di rame cavi, attraversu i quali scorri l'acqua per parechje ragioni. Una hè di mantene a bobina fresca cuntrastendu u calore riflessu da e parti durante u prucessu di brasatura. L'acqua chì scorri impedisce ancu l'accumulu di calore in e bobine per via di a presenza frequente di corrente alternata è u risultante trasferimentu di calore inefficiente.
«Calchì volta un concentratore di flussu hè piazzatu nantu à a bobina per rinfurzà u campu magneticu in unu o più punti di a giunzione», spiega Holland. «Tali concentratori ponu esse di tipu laminatu, custituiti da acciai elettrici fini strettamente impilati inseme, o tubi ferromagnetichi chì cuntenenu materiale ferromagneticu in polvere è ligami dielettrici cumpressi sottu alta pressione. Aduprate unu di i dui. U benefiziu di u concentratore hè chì riduce u tempu di ciclu purtendu più energia in zone specifiche di a giunzione più rapidamente, mentre mantene altre zone più fresche.»
Prima di pusizziunà e parte metalliche per a brasatura per induzione, l'operatore hà bisognu di impostà currettamente i livelli di frequenza è di putenza di u sistema. A frequenza pò varià da 5 à 500 kHz, più alta hè a frequenza, più veloce si riscalda a superficia.
L'alimentatori sò spessu capaci di pruduce centinaie di kilowatt d'elettricità. Tuttavia, a brasatura di una parte di a dimensione di a palma di a manu in 10 à 15 secondi richiede solu da 1 à 5 kilowatt. In paragone, e parti grandi ponu richiede da 50 à 100 kilowatt di putenza è ci vole finu à 5 minuti per a brasatura.
«Cum'è regula generale, i cumpunenti più chjuchi utilizanu menu putenza, ma richiedenu frequenze più alte, cum'è da 100 à 300 kilohertz», hà dettu Bausch. «In cuntrastu, i cumpunenti più grandi richiedenu più putenza è frequenze più basse, tipicamente sottu à 100 kilohertz».
Indipendentemente da a so dimensione, e parti metalliche devenu esse posizionate currettamente prima di esse fissate. Ci vole à fà attenzione à mantene un spaziu strettu trà i metalli di basa per permette una azzione capillare adatta da u metallu d'apportu chì scorre. I giunti di testa, sovrapposizione è sovrapposizione di testa sò u megliu modu per assicurà questu spaziu.
I dispositivi tradiziunali o autofissanti sò accettabili. I dispositivi standard devenu esse fatti di materiali menu conduttivi cum'è l'acciaio inox o a ceramica, è toccanu i cumpunenti u menu pussibule.
Cuncependu pezzi cù cuciture à incastro, rifilature, depressioni o zigrinature, l'autofissazione pò esse ottenuta senza bisognu di supportu meccanicu.
I giunti sò poi puliti cù una paglia smerigliata o un solvente per rimuovere contaminanti cum'è oliu, grassu, ruggine, incrostazioni è sporcizia. Questu passu migliora ulteriormente l'azione capillare di u metallu d'apporto fusu chì si tira attraversu e superfici adiacenti di u giuntu.
Dopu chì e parte sò state bè piazzate è pulite, l'operatore applica un compostu per giunti (di solitu una pasta) à u giuntu. U compostu hè una mistura di metallu d'apportu, flussu (per impedisce l'ossidazione) è un legante chì tene inseme u metallu è u flussu prima di fundesi.
I metalli d'apportu è i flussi utilizati in a brasatura sò formulati per resiste à temperature più elevate di quelli utilizati in a saldatura. I metalli d'apportu utilizati per a brasatura si sciolgenu à temperature di almenu 842 F è sò più forti quandu sò raffreddati. Includenu leghe d'aluminiu-siliciu, rame, rame-argentu, ottone, bronzu, oru-argentu, argentu è nichel.
L'operatore pusiziona tandu a bobina d'induzione, chì vene in una varietà di disinni. E bobine elicoidali sò di forma circulare o ovale è circundanu cumpletamente a parte, mentre chì e bobine à forcella (o pinza) sò situate da ogni latu di l'articulazione è e bobine à canale si aggancianu à a parte. Altre bobine includenu Diametru Internu (ID), Diametru ID/Esternu (OD), Pancake, Apertu è Multi-Posizione.
Un calore uniforme hè essenziale per cunnessione brasate di alta qualità. Per fà questu, l'operatore deve assicurà chì a distanza verticale trà ogni anello di bobina d'induzione sia chjuca è chì a distanza di accoppiamentu (larghezza di u spaziu da a bobina OD à ID) resti uniforme.
Dopu, l'operatore accende l'alimentazione per inizià u prucessu di riscaldamentu di l'articulazione. Questu implica u trasferimentu rapidu di corrente alternata di frequenza intermedia o alta da una fonte di alimentazione à un induttore per creà un campu magneticu alternatu intornu à ella.
U campu magneticu induce una corrente nantu à a superficia di a giuntura, chì genera calore per funde u metallu d'apportu, permettendulu di scorrere è di bagnà a superficia di a parte metallica, creendu un ligame forte. Usendu bobine multi-posizione, stu prucessu pò esse realizatu nantu à più parti simultaneamente.
Si cunsiglia a pulizia finale è l'ispezione di ogni cumpunente brasatu. U lavaggiu di e parte cù acqua riscaldata à almenu 120 F eliminerà i residui di flussu è qualsiasi scala furmata durante a brasatura. A parte deve esse immersa in acqua dopu chì u metallu d'apportu si sia solidificatu, ma l'assemblea hè sempre calda.
Sicondu a parte, l'ispezione minima pò esse seguita da testi non distruttivi è distruttivi. I metudi NDT includenu l'ispezione visuale è radiografica, è ancu testi di perdite è di prova. I metudi cumuni di testi distruttivi sò testi metallografici, di buccia, di trazione, di taglio, di fatica, di trasferimentu è di torsione.
«A brasatura à induzione richiede un investimentu di capitale iniziale più grande chè u metudu di a torcia, ma ne vale a pena perchè si ottiene l'efficienza è u cuntrollu supplementari», hà dettu Holland. «Cù l'induzione, quandu avete bisognu di calore, basta à appughjà. Quandu ùn l'avete micca, appughjate».
Eldec fabrica una vasta gamma di fonti di alimentazione per a brasatura à induzione, cum'è a linea di frequenza intermedia ECO LINE MF, chì hè dispunibule in varie cunfigurazioni per adattassi megliu à ogni applicazione. Questi alimentatori sò dispunibili in putenze nominali chì varianu da 5 à 150 kW è frequenze da 8 à 40 Hz. Tutti i mudelli ponu esse dotati di una funzione di boost di putenza chì permette à l'operatore di aumentà a putenza nominale di serviziu continuu di u 100% di un 50% supplementu in 3 minuti. Altre caratteristiche chjave includenu u cuntrollu di a temperatura di u pirometru, u registratore di temperatura è l'interruttore di alimentazione à transistor bipolare à porta isolata. Questi consumabili richiedenu poca manutenzione, funzionanu silenziosamente, anu un ingombru ridottu è sò facilmente integrati cù i cuntrolli di e celle di travagliu.
I pruduttori in parechje industrie utilizanu sempre di più a brasatura à induzione per assemblà pezzi. Bausch indica i pruduttori di l'automobile, di l'aerospaziale, di l'attrezzature mediche è di l'attrezzature minerarie cum'è i più grandi utilizatori di l'attrezzature di brasatura à induzione Ambrell.
«U numeru di cumpunenti in aluminiu brasati per induzione in l'industria automobilistica cuntinueghja à cresce per via di l'iniziative di riduzione di u pesu», face nutà Bausch. «In u settore aerospaziale, u nichel è altri tipi di cuscinetti di usura sò spessu brasati à e pale di u jet. E duie industrie brasanu ancu per induzione diversi raccordi per tubi d'acciaio».
Tutti i sei sistemi EasyHeat di Ambrell anu una gamma di frequenza da 150 à 400 kHz è sò ideali per a brasatura per induzione di piccule parti di varie geometrie. I compatti (0112 è 0224) offrenu un cuntrollu di putenza cù una risoluzione di 25 watt; i mudelli di a serie LI (3542, 5060, 7590, 8310) offrenu un cuntrollu cù una risoluzione di 50 watt.
E duie serie anu una testa di travagliu amovibile finu à 10 piedi da a fonte di alimentazione. I cuntrolli di u pannellu frontale di u sistema sò programmabili, chì permettenu à l'utente finale di definisce finu à quattru profili di riscaldamentu diversi, ognunu cù finu à cinque passi di tempu è di putenza. U cuntrollu di putenza remotu hè dispunibule per cuntattu o input analogicu, o porta di dati seriale opzionale.
«I nostri principali clienti per a brasatura à induzione sò i pruduttori di pezzi chì cuntenenu un pocu di carbone, o pezzi di grande massa chì cuntenenu una alta percentuale di ferru», spiega Rich Cukelj, Fusion Business Development Manager. «Alcune di queste cumpagnie servenu l'industrie automobilistiche è aerospaziali, mentre chì altre fabricanu pistole, assemblaggi di utensili da taglio, rubinetti è scarichi idraulici, o blocchi di distribuzione di energia è fusibili».
Fusion vende sistemi rotativi persunalizati chì ponu brasà per induzione da 100 à 1.000 pezzi per ora. Sicondu Cukelj, rendimenti più alti sò pussibuli per un solu tipu di pezzu o per una seria specifica di pezzi. Queste parti varianu in dimensione da 2 à 14 pollici quadrati.
«Ogni sistema cuntene un indicizatore di Stelron Components Inc. cù 8, 10 o 12 stazioni di travagliu», spiega Cukelj. «Alcune stazioni di travagliu sò aduprate per a brasatura, mentre chì altre sò aduprate per l'ispezione, aduprendu camere di visione o apparecchiature di misurazione laser, o realizendu prove di trazione per assicurà giunti brasati di alta qualità».
I pruduttori utilizanu l'alimentatori standard ECO LINE di eldec per una varietà di applicazioni di brasatura à induzione, cum'è rotori è alberi à termoretrazione, o unione di alloggiamenti di motori, hà dettu Holland. Più recentemente, un mudellu di 100 kW di questu generatore hè statu utilizatu in una grande applicazione di pezzi chì implicava a brasatura di anelli di circuiti di rame à cunnessione di rubinetti di rame per generatori di dighe idroelettriche.
Eldec fabrica ancu alimentatori MiniMICO portatili chì ponu esse facilmente spostati in fabbrica cù una gamma di frequenza da 10 à 25 kHz. Dui anni fà, un fabricatore di tubi di scambiatore di calore per automobili hà utilizatu MiniMICO per brasà per induzione i gomiti di ritornu à ogni tubu. Una persona hà fattu tutta a brasatura, è ci hè vulsutu menu di 30 secondi per assemblà ogni tubu.
Jim hè un editore senior in ASSEMBLY cù più di 30 anni di sperienza editoriale. Prima di unisce si à ASSEMBLY, Camillo era ingegnere PM, editore di l'Association for Equipment Engineering Journal è di u Milling Journal. Jim hà una laurea in inglese da l'Università DePaul.
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