Peaaegu iga montaažiprotsessi saab läbi viia mitmel viisil. Tootja või integraator valib parimate tulemuste saavutamiseks tavaliselt variandi, mis sobib tõestatud tehnoloogiaga konkreetse rakendusega.
Kõvajoodisega jootmine on üks selline protsess. Kõvajoodisega jootmine on metallide ühendamise protsess, mille käigus ühendatakse kaks või enam metalldetaili lisametalli sulatamise ja selle ühendusse voolamise teel. Lisametallil on madalam sulamistemperatuur kui külgnevatel metalldetailidel.
Kõvajoodisega jootmiseks vajalikku soojust saab tekitada põletite, ahjude või induktsioonmähiste abil. Induktsioonkõvajoodisega jootmise ajal loob induktsioonmähis magnetvälja, mis kuumutab aluspinda, et sulatada lisametall. Induktsioonkõvajoodisega jootmine on osutunud parimaks valikuks üha suureneva hulga montaažirakenduste jaoks.
„Induktsioonkõvajoodisega jootmine on palju ohutum kui põletiga jootmine, kiirem kui ahjujootmine ja korratavam kui mõlemad,“ ütles Steve Anderson, Fusion Inc. väli- ja katseteaduse juht, 88-aastane integraator Willoughbys, Ohios, mis on spetsialiseerunud mitmesugustele montaažimeetoditele, sealhulgas jootmisele. „Lisaks on induktsioonkõvajoodisega jootmine lihtsam. Võrreldes kahe teise meetodiga on vaja ainult tavalist elektrit.“
Mõned aastad tagasi töötas Fusion välja täisautomaatse kuuepositsioonilise masina 10 karbiidist freesimiseks metallitöötlemiseks ja tööriistade valmistamiseks. Freesid valmistatakse silindriliste ja kooniliste volframkarbiidist toorikute kinnitamise teel terasest varre külge. Tootmiskiirus on 250 osa tunnis ja eraldi osade alus mahutab 144 toorikut ja tööriistahoidikut.
„Neljateljeline SCARA robot võtab kandikult käepideme, suunab selle jootepasta dosaatorile ja laadib haaratsi pessa,“ selgitab Anderson. „Seejärel võtab robot kandikult toorikutüki ja asetab selle varre otsa, mille külge see on liimitud. Induktsioonjootmine toimub elektrilise mähise abil, mis mähitakse vertikaalselt ümber kahe osa ja viib hõbedase täitemetalli likviidustemperatuurini 1305 F. Pärast freesi komponendi joondamist ja jahutamist väljutatakse see väljastuskanali kaudu ja kogutakse edasiseks töötlemiseks.“
Induktsioonjootmise kasutamine montaažil on suurenemas, peamiselt seetõttu, et see loob tugeva ühenduse kahe metallosa vahel ja on väga tõhus erinevate materjalide ühendamisel. Keskkonnaprobleemid, täiustatud tehnoloogia ja mittetraditsioonilised rakendused sunnivad tootmisinsenere samuti induktsioonjootmist lähemalt uurima.
Induktsioonjootmine on olnud olemas juba 1950. aastatest, kuigi induktsioonkuumutamise (elektromagnetismi abil) kontseptsiooni avastas Briti teadlane Michael Faraday enam kui sajand varem. Käsipõletid olid esimene kõvajootmise soojusallikas, millele järgnesid 1920. aastatel ahjud. Teise maailmasõja ajal kasutati ahjupõhiseid meetodeid sageli suurte metalldetailide tootmiseks minimaalse tööjõu ja kuluga.
Tarbijate nõudlus kliimaseadmete järele 1960. ja 1970. aastatel lõi uusi rakendusi induktsioonjootmiseks. Tegelikult viis alumiiniumi massiline jootmine 1970. aastate lõpus paljude tänapäeva autode kliimaseadmetes leiduvate komponentideni.
„Erinevalt põletiga kõvajoodisega jootmisest on induktsioonkõvajoodisega jootmine kontaktivaba ja minimeerib ülekuumenemise ohtu,“ märgib Rick Bausch, Ambrell Corp. müügijuht, inTEST.temperature.
Eldec LLC müügi- ja tegevjuhi Greg Hollandi sõnul koosneb tavaline induktsioonjootmissüsteem kolmest komponendist. Need on toiteallikas, induktsioonmähisega töötav pea ja jahuti või jahutussüsteem.
Toiteallikas on ühendatud tööpeaga ja mähised on kohandatud nii, et need sobiksid ümber vuugi. Induktiivid võivad olla valmistatud tahketest varrastest, painduvatest kaablitest, töödeldud toorikutest või 3D-prinditud pulbrilistest vasesulamitest. Tavaliselt on see aga valmistatud õõnsast vasktorust, mille kaudu vesi mitmel põhjusel voolab. Üks on mähise jahedana hoidmine, tasakaalustades osade poolt kõvajoodisprotsessi ajal peegelduvat soojust. Voolav vesi hoiab ära ka soojuse kogunemise mähistes sagedase vahelduvvoolu ja sellest tuleneva ebaefektiivse soojusülekande tõttu.
„Mõnikord asetatakse mähisele voogukontsentraator, et tugevdada magnetvälja ühes või mitmes ühenduskohas,“ selgitab Holland. „Sellised kontsentraatorid võivad olla laminaattüüpi, mis koosneb tihedalt kokku pandud õhukestest elektrotehnilistest terastest, või ferromagnetilistest torudest, mis sisaldavad pulbrilist ferromagnetilist materjali ja dielektrilisi sidemeid, mis on kokku surutud kõrge rõhu all. Kasutage kas Kontsentraatori eeliseks on see, et see vähendab tsükliaega, tuues ühenduskoha teatud piirkondadesse kiiremini rohkem energiat, hoides samal ajal teisi alasid jahedamana.“
Enne metalldetailide paigutamist induktsioonjootmiseks peab operaator õigesti seadistama süsteemi sageduse ja võimsustaseme. Sagedus võib olla vahemikus 5 kuni 500 kHz, mida kõrgem sagedus, seda kiiremini pind kuumeneb.
Toiteallikad on sageli võimelised tootma sadu kilovatte elektrit. Peopesa suuruse detaili kõvajoodisjootmine 10–15 sekundiga nõuab aga vaid 1–5 kilovatti. Võrdluseks, suured detailid võivad vajada 50–100 kilovatti võimsust ja kõvajoodisjootmine võtab kuni 5 minutit.
„Üldreeglina tarbivad väiksemad komponendid vähem energiat, kuid vajavad kõrgemaid sagedusi, näiteks 100–300 kilohertsi,“ ütles Bausch. „Seevastu suuremad komponendid vajavad rohkem energiat ja madalamaid sagedusi, tavaliselt alla 100 kilohertsi.“
Olenemata metalldetailide suurusest tuleb need enne kinnitamist õigesti paigutada. Tuleb olla ettevaatlik, et põhimetallide vahel oleks tihe vahe, et voolav lisametall saaks korralikult kapillaarjõudu tekitada. Selle vahe tagamiseks on parim viis otsa-, otsa- ja otsa-otsaühendused.
Traditsioonilised või isekinnituvad kinnitused on vastuvõetavad. Standardsed kinnitusdetailid peaksid olema valmistatud vähemjuhtivatest materjalidest, näiteks roostevabast terasest või keraamikast, ja puutuma komponentidega võimalikult vähe kokku.
Osade projekteerimisel omavahel ühendatud õmbluste, stantsimisvormide, süvendite või rihveldustega saab saavutada isefikseerumise ilma mehaanilise toe vajaduseta.
Seejärel puhastatakse vuugid smirgelpadja või lahustiga, et eemaldada saasteained, nagu õli, määre, rooste, katlakivi ja mustus. See samm tugevdab veelgi sula täitemetalli kapillaarset toimet, mis tõmbab end läbi vuugi külgnevate pindade.
Pärast osade korralikku paigaldamist ja puhastamist kannab operaator vuugile vuugitäiteainet (tavaliselt pastat). See ühend on segu täitemetallist, räbustist (oksüdeerumise vältimiseks) ja sideainest, mis hoiab metalli ja räbusti enne sulamist koos.
Kõvajoodises kasutatavad täitemetallid ja räbustid on loodud taluma kõrgemaid temperatuure kui jootmisel kasutatavad. Kõvajoodises kasutatavad täitemetallid sulavad temperatuuril vähemalt 842 F ja on jahutamisel tugevamad. Nende hulka kuuluvad alumiinium-räni, vask, vask-hõbe, messing, pronks, kuld-hõbe, hõbe ja nikkel sulamid.
Seejärel positsioneerib operaator induktsioonmähise, mis on saadaval mitmesugustes konstruktsioonides. Spiraalmähised on ümmarguse või ovaalse kujuga ja ümbritsevad detaili täielikult, samal ajal kui kahvli- (või tang-) mähised asuvad vuugi mõlemal küljel ja kanalimähised haakuvad detaili külge. Muude mähiste hulka kuuluvad siseläbimõõduga (ID), sise-/välisläbimõõduga (OD), pannkook-, avatud ja mitmepositsioonilised mähised.
Kvaliteetsete joodetud ühenduste jaoks on oluline ühtlane kuumus. Selleks peab operaator tagama, et iga induktsioonmähise silmuse vaheline vertikaalne kaugus oleks väike ja et ühenduskaugus (mähise välisdiameetri ja sisediameetri vaheline kaugus) jääks ühtlaseks.
Seejärel lülitab operaator sisse voolu, et alustada vuugi kuumutamist. See hõlmab keskmise või kõrge sagedusega vahelduvvoolu kiiret ülekandmist toiteallikast induktiivpoolile, et luua selle ümber vahelduv magnetväli.
Magnetväli indutseerib liite pinnal voolu, mis tekitab soojust täitemetalli sulatamiseks, võimaldades sellel voolata ja niisutada metalldetaili pinda, luues tugeva sideme. Mitmepositsiooniliste mähiste abil saab seda protsessi teostada samaaegselt mitme detailiga.
Soovitatav on iga joodetud komponendi lõplik puhastamine ja kontroll. Detailide pesemine vähemalt 49 °C-ni kuumutatud veega eemaldab räbustijäägid ja kõvajoodisega jootmise ajal tekkinud katlakivi. Detail tuleks vette kasta pärast lisametalli tahkumist, kuid konstruktsioon on veel kuum.
Sõltuvalt detailist võib minimaalsele kontrollile järgneda mittepurustav ja destruktiivne katsetamine. NDT meetodid hõlmavad visuaalset ja radiograafilist kontrolli, samuti lekke- ja kindluskatseid. Levinud destruktiivsed katsetamismeetodid on metallograafiline, koorimis-, tõmbe-, nihke-, väsimus-, ülekande- ja väändekatse.
„Induktsioonjootmine nõuab küll suuremat esialgset kapitaliinvesteeringut kui põletimeetod, aga see on seda väärt, sest saavutate suurema efektiivsuse ja kontrolli,“ ütles Holland. „Induktsioonjootmise puhul vajutate lihtsalt siis, kui vajate kuumust. Kui mitte, siis vajutate.“
Eldec toodab laia valikut induktsioonjootmise toiteallikaid, näiteks ECO LINE MF vahesagedusliini, mis on saadaval erinevates konfiguratsioonides, et igale rakendusele kõige paremini sobida. Need toiteallikad on saadaval võimsusega vahemikus 5 kuni 150 kW ja sagedustega 8 kuni 40 Hz. Kõik mudelid saab varustada võimsuse suurendamise funktsiooniga, mis võimaldab operaatoril suurendada 100% pideva töövõimsuse nimiväärtust 3 minuti jooksul veel 50%. Muude oluliste omaduste hulka kuuluvad püromeetri temperatuuri reguleerimine, temperatuuri salvestaja ja isoleeritud paisuga bipolaartransistori toitelüliti. Need kulumaterjalid vajavad vähe hooldust, töötavad vaikselt, on väikese jalajäljega ja neid on lihtne integreerida töökambri kontrolleritega.
Mitmete tööstusharude tootjad kasutavad osade kokkupanekuks üha enam induktsioonjootmist. Bausch toob Ambrelli induktsioonjootmise seadmete suurimate kasutajatena välja autotööstuse, lennunduse, meditsiiniseadmete ja kaevandusseadmete tootjad.
„Induktsioonjoodetud alumiiniumkomponentide arv autotööstuses kasvab jätkuvalt kaalu vähendamise algatuste tõttu,“ juhib Bausch tähelepanu. „Lennunduses joodetakse niklit ja muud tüüpi kulumispatju sageli jootmislabade külge. Mõlemad tööstusharud joodavad induktsioonjootega ka mitmesuguseid terastorude liitmikke.“
Kõigil kuuel Ambrelli EasyHeat süsteemil on sagedusvahemik 150–400 kHz ja need sobivad ideaalselt erineva geomeetriaga väikeste detailide induktsioonjootmiseks. Kompaktmudelid (0112 ja 0224) pakuvad võimsuse juhtimist 25-vatise resolutsiooniga; LI-seeria mudelid (3542, 5060, 7590, 8310) pakuvad juhtimist 50-vatise resolutsiooniga.
Mõlemal seerial on eemaldatav tööpea, mis asub toiteallikast kuni 10 jala kaugusel. Süsteemi esipaneeli juhtnupud on programmeeritavad, võimaldades lõppkasutajal määratleda kuni neli erinevat kütteprofiili, millest igaühel on kuni viis aja- ja võimsusastet. Kaugjuhtimispuldi toitejuhtimine on saadaval kontakt- või analoogsisendi või valikulise jadapordi kaudu.
„Meie peamised induktsioonjootmise kliendid on süsinikku sisaldavate osade või suure rauasisaldusega suurte osade tootjad,“ selgitab Rich Cukelj, termotuumasünteesi äriarendusjuht. „Mõned neist ettevõtetest teenindavad auto- ja lennundustööstust, teised aga toodavad relvi, lõikeriistade komplekte, torustiku kraane ja äravoolusid või jaotusplokke ja kaitsmeid.“
Fusion müüb kohandatud pöördsüsteeme, mis suudavad induktsioonjootmisega joota 100–1000 detaili tunnis. Cukelji sõnul on ühe tüüpi detaili või konkreetsete detailide seeria puhul võimalik suurem saagikus. Nende detailide suurus on vahemikus 2–14 ruuttolli.
„Iga süsteem sisaldab Stelron Components Inc. indekseerijat 8, 10 või 12 tööjaamaga,“ selgitab Cukelj. „Mõnda tööjaama kasutatakse kõvajoodisega jootmiseks, teisi aga kontrollimiseks, kasutades visioonkaameraid või lasermõõteseadmeid või tehes tõmbekatseid, et tagada kvaliteetsed kõvajoodisliidete tulemused.“
Hollandi sõnul kasutavad tootjad eldeci standardseid ECO LINE toiteplokke mitmesuguste induktsioonjootmise rakenduste jaoks, näiteks rootorite ja võllide kokkutõmbumiseks või mootorikorpuste ühendamiseks. Hiljuti kasutati selle generaatori 100 kW mudelit suures detailide rakenduses, mis hõlmas vaskrõngaste jootmist hüdroelektrijaamade tammigeneraatorite vaskühenduste külge.
Eldec toodab ka kaasaskantavaid MiniMICO toiteplokke, mida saab tehases hõlpsalt liigutada ja mille sagedusvahemik on 10–25 kHz. Kaks aastat tagasi kasutas üks autotööstuse soojusvaheti torude tootja MiniMICOt iga toru tagasivoolutorude induktsioonjootmiseks. Kogu jootmise tegi üks inimene ja iga toru kokkupanekuks kulus vähem kui 30 sekundit.
Jim on ASSEMBLY vanemtoimetaja, kellel on üle 30 aasta toimetuskogemust. Enne ASSEMBLY-ga liitumist oli Camillo peainsener ning ajakirjade Association for Equipment Engineering Journal ja Milling Journal toimetaja. Jimil on inglise keele kraad DePauli ülikoolist.
Esitage valitud tarnijale pakkumiskutse ja klõpsake nuppu, mis kirjeldab teie vajadusi.
Sirvige meie ostja juhendit, et leida igat tüüpi montaažitehnoloogia, masinate ja süsteemide tarnijaid, teenusepakkujaid ja kaubandusorganisatsioone.
Lean Six Sigma on aastakümneid olnud pideva täiustamise eestvedajaks, kuid selle puudused on ilmsiks tulnud. Andmete kogumine on töömahukas ja selle abil saab jäädvustada vaid väikeseid valimeid. Andmeid saab nüüd koguda pikkade ajavahemike jooksul ja mitmes kohas murdosa hinnaga, mis on palju odavam kui vanemate käsitsi meetodite puhul.
Robotid on odavamad ja hõlpsamini kasutatavad kui kunagi varem. See tehnoloogia on hõlpsasti kättesaadav isegi väikestele ja keskmise suurusega tootjatele. Kuulake seda eksklusiivset paneeldiskussiooni, kus osalevad nelja Ameerika suurima robootikatarnija juhid: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America ja Universal Robots.