تقریباً هر فرآیند مونتاژ می‌تواند به چندین روش انجام شود. گزینه‌ای که یک تولیدکننده یا یکپارچه‌ساز برای بهترین نتایج انتخاب می‌کند، معمولاً گزینه‌ای است که یک فناوری اثبات‌شده را با یک کاربرد خاص مطابقت می‌دهد.
لحیم‌کاری سخت یکی از این فرآیندهاست. لحیم‌کاری سخت یک فرآیند اتصال فلزات است که در آن دو یا چند قطعه فلزی با ذوب فلز پرکننده و جاری شدن آن در محل اتصال به هم متصل می‌شوند. فلز پرکننده نقطه ذوب پایین‌تری نسبت به قطعات فلزی مجاور دارد.
گرمای لازم برای لحیم‌کاری سخت می‌تواند توسط مشعل‌ها، کوره‌ها یا کویل‌های القایی تأمین شود. در طول لحیم‌کاری سخت القایی، یک کویل القایی یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که زیرلایه را گرم می‌کند تا فلز پرکننده را ذوب کند. لحیم‌کاری سخت القایی بهترین انتخاب برای تعداد فزاینده‌ای از کاربردهای مونتاژ است.
استیو اندرسون، مدیر علوم میدانی و آزمایش در شرکت فیوژن، یک متخصص ۸۸ ساله در ویلوبی، اوهایو، متخصص در انواع روش‌های مونتاژ، از جمله لحیم‌کاری، گفت: «لحیم‌کاری القایی بسیار ایمن‌تر از لحیم‌کاری مشعل، سریع‌تر از لحیم‌کاری کوره و تکرارپذیرتر از هر دو است.» به علاوه، لحیم‌کاری القایی آسان‌تر است. در مقایسه با دو روش دیگر، تنها چیزی که واقعاً نیاز دارید برق استاندارد است.
چند سال پیش، شرکت فیوژن یک دستگاه شش ایستگاهه کاملاً اتوماتیک برای مونتاژ 10 فرز کاربیدی برای فلزکاری و ابزارسازی توسعه داد. این فرزها با اتصال قطعات کاربید تنگستن استوانه‌ای و مخروطی به یک ساقه فولادی ساخته می‌شوند. نرخ تولید 250 قطعه در ساعت است و سینی قطعات جداگانه می‌تواند 144 قطعه و نگهدارنده ابزار را در خود جای دهد.
اندرسون توضیح می‌دهد: «یک ربات چهار محوره SCARA دسته‌ای را از سینی می‌گیرد، آن را به دستگاه پخش خمیر لحیم می‌رساند و آن را در لانه گیره قرار می‌دهد.» «سپس ربات یک تکه قطعه خام را از سینی برمی‌دارد و آن را در انتهای ساقه‌ای که به آن چسبانده شده است قرار می‌دهد. لحیم‌کاری القایی با استفاده از یک سیم‌پیچ الکتریکی انجام می‌شود که به صورت عمودی دور دو قطعه می‌پیچد و فلز پرکننده نقره را به دمای مایع ۱۳۰۵ درجه فارنهایت می‌رساند. پس از تراز شدن و خنک شدن قطعه خاردار، از طریق یک ناودان تخلیه خارج شده و برای پردازش بیشتر جمع‌آوری می‌شود.»
استفاده از لحیم‌کاری القایی برای مونتاژ رو به افزایش است، عمدتاً به این دلیل که اتصال محکمی بین دو قطعه فلزی ایجاد می‌کند و به این دلیل که در اتصال مواد غیرمشابه بسیار مؤثر است. نگرانی‌های زیست‌محیطی، فناوری پیشرفته و کاربردهای غیرسنتی نیز مهندسان تولید را مجبور می‌کند تا نگاه دقیق‌تری به لحیم‌کاری القایی بیندازند.
لحیم‌کاری القایی از دهه ۱۹۵۰ میلادی وجود داشته است، اگرچه مفهوم گرمایش القایی (با استفاده از الکترومغناطیس) بیش از یک قرن قبل توسط دانشمند بریتانیایی مایکل فارادی کشف شده بود. مشعل‌های دستی اولین منبع گرما برای لحیم‌کاری بودند و پس از آن کوره‌ها در دهه ۱۹۲۰ مورد استفاده قرار گرفتند. در طول جنگ جهانی دوم، روش‌های مبتنی بر کوره اغلب برای تولید مقادیر زیادی قطعات فلزی با حداقل نیروی کار و هزینه مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
تقاضای مصرف‌کنندگان برای تهویه مطبوع در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ کاربردهای جدیدی برای لحیم‌کاری القایی ایجاد کرد. در واقع، لحیم‌کاری انبوه آلومینیوم در اواخر دهه ۱۹۷۰ منجر به تولید بسیاری از اجزای موجود در سیستم‌های تهویه مطبوع خودروهای امروزی شد.
ریک باوش، مدیر فروش شرکت Ambrell، در inTEST.temperature، خاطرنشان می‌کند: «برخلاف لحیم‌کاری با مشعل، لحیم‌کاری القایی بدون تماس است و خطر گرمای بیش از حد را به حداقل می‌رساند.»
به گفته گرگ هالند، مدیر فروش و عملیات در شرکت eldec LLC، یک سیستم لحیم‌کاری القایی استاندارد از سه جزء تشکیل شده است. این اجزا عبارتند از منبع تغذیه، سر سیم‌پیچ القایی و سیستم خنک‌کننده یا خنک‌کننده.
منبع تغذیه به سر قطعه کار متصل است و کویل‌ها به صورت سفارشی طراحی شده‌اند تا در اطراف اتصال قرار گیرند. سلف‌ها را می‌توان از میله‌های جامد، کابل‌های انعطاف‌پذیر، شمش‌های ماشینکاری شده یا چاپ سه‌بعدی از آلیاژهای مس پودری ساخت. با این حال، معمولاً از لوله‌های مسی توخالی ساخته می‌شوند که آب به چند دلیل از آنها عبور می‌کند. یکی از دلایل خنک نگه داشتن کویل با خنثی کردن گرمای منعکس شده توسط قطعات در طول فرآیند لحیم‌کاری است. آب جاری همچنین از تجمع گرما در کویل‌ها به دلیل حضور مکرر جریان متناوب و انتقال حرارت ناکارآمد ناشی از آن جلوگیری می‌کند.
هالند توضیح می‌دهد: «گاهی اوقات یک متمرکزکننده شار روی سیم‌پیچ قرار می‌گیرد تا میدان مغناطیسی را در یک یا چند نقطه از محل اتصال تقویت کند.» چنین متمرکزکننده‌هایی می‌توانند از نوع ورقه‌ای باشند که از فولادهای الکتریکی نازک که محکم روی هم چیده شده‌اند، یا لوله‌های فرومغناطیسی حاوی مواد فرومغناطیسی پودری و پیوندهای دی‌الکتریک فشرده شده تحت فشار بالا تشکیل شده‌اند. از هر یک از این دو استفاده کنید. مزیت متمرکزکننده این است که با وارد کردن سریع‌تر انرژی بیشتر به نواحی خاص اتصال، زمان چرخه را کاهش می‌دهد، در حالی که سایر نواحی را خنک‌تر نگه می‌دارد.
قبل از قرار دادن قطعات فلزی برای لحیم‌کاری القایی، اپراتور باید فرکانس و سطح توان سیستم را به درستی تنظیم کند. فرکانس می‌تواند از 5 تا 500 کیلوهرتز باشد، هرچه فرکانس بالاتر باشد، سطح سریع‌تر گرم می‌شود.
منابع تغذیه اغلب قادر به تولید صدها کیلووات برق هستند. با این حال، لحیم کاری یک قطعه به اندازه کف دست در 10 تا 15 ثانیه تنها به 1 تا 5 کیلووات نیاز دارد. در مقایسه، قطعات بزرگ می‌توانند به 50 تا 100 کیلووات برق نیاز داشته باشند و لحیم کاری آنها تا 5 دقیقه طول بکشد.
باوش گفت: «به عنوان یک قاعده کلی، اجزای کوچک‌تر برق کمتری مصرف می‌کنند، اما به فرکانس‌های بالاتری مانند ۱۰۰ تا ۳۰۰ کیلوهرتز نیاز دارند.» در مقابل، اجزای بزرگ‌تر به برق بیشتر و فرکانس‌های پایین‌تر، معمولاً زیر ۱۰۰ کیلوهرتز، نیاز دارند.
صرف نظر از اندازه، قطعات فلزی قبل از اتصال باید به درستی در موقعیت مناسب قرار گیرند. باید دقت شود که فاصله بین فلزات پایه به اندازه کافی باشد تا امکان مویینگی مناسب توسط فلز پرکننده در حال جریان فراهم شود. اتصالات لب به لب، روی هم و لب به لب بهترین راه برای اطمینان از این فاصله هستند.
روش‌های سنتی یا خود-تثبیت قابل قبول هستند. وسایل استاندارد باید از موادی با رسانایی کمتر مانند فولاد ضد زنگ یا سرامیک ساخته شوند و تا حد امکان با اجزای سازنده تماس کمتری داشته باشند.
با طراحی قطعات با درزهای در هم تنیده، سنبه‌کاری، فرورفتگی یا برآمدگی، می‌توان بدون نیاز به پشتیبانی مکانیکی، به خود-تثبیتی دست یافت.
سپس اتصالات با یک سمباده یا حلال تمیز می‌شوند تا آلودگی‌هایی مانند روغن، گریس، زنگ‌زدگی، پوسته و کثیفی از بین بروند. این مرحله باعث افزایش بیشتر خاصیت مویینگی فلز پرکننده مذاب و کشیده شدن آن از میان سطوح مجاور اتصال می‌شود.
پس از اینکه قطعات به درستی در جای خود قرار گرفتند و تمیز شدند، اپراتور یک ترکیب اتصال (معمولاً خمیر) را روی اتصال اعمال می‌کند. این ترکیب ترکیبی از فلز پرکننده، روان‌ساز (برای جلوگیری از اکسیداسیون) و یک چسب است که فلز و روان‌ساز را قبل از ذوب شدن در کنار هم نگه می‌دارد.
فلزات پرکننده و روان‌سازهای مورد استفاده در لحیم‌کاری سخت، برای تحمل دماهای بالاتر از دماهای مورد استفاده در لحیم‌کاری سخت فرموله شده‌اند. فلزات پرکننده مورد استفاده برای لحیم‌کاری سخت، در دمای حداقل ۸۴۲ درجه فارنهایت ذوب می‌شوند و هنگام سرد شدن، قوی‌تر می‌شوند. این فلزات شامل آلیاژهای آلومینیوم-سیلیکون، مس، مس-نقره، برنج، برنز، طلا-نقره، نقره و نیکل هستند.
سپس اپراتور سیم‌پیچ القایی را که در طرح‌های متنوعی موجود است، در موقعیت مناسب قرار می‌دهد. سیم‌پیچ‌های مارپیچی به شکل دایره یا بیضی هستند و قطعه را کاملاً احاطه می‌کنند، در حالی که سیم‌پیچ‌های چنگالی (یا انبر) در هر طرف اتصال قرار دارند و سیم‌پیچ‌های کانالی به قطعه قلاب می‌شوند. سایر سیم‌پیچ‌ها شامل قطر داخلی (ID)، قطر داخلی/خارجی (OD)، پنکیک، باز و چند موقعیتی هستند.
گرمای یکنواخت برای اتصالات لحیم‌کاری شده با کیفیت بالا ضروری است. برای انجام این کار، اپراتور باید اطمینان حاصل کند که فاصله عمودی بین هر حلقه کویل القایی کوچک است و فاصله اتصال (عرض شکاف از قطر خارجی کویل تا قطر داخلی آن) یکنواخت باقی می‌ماند.
در مرحله بعد، اپراتور برق را روشن می‌کند تا فرآیند گرم کردن محل اتصال آغاز شود. این شامل انتقال سریع جریان متناوب با فرکانس متوسط ​​یا بالا از یک منبع تغذیه به یک سلف برای ایجاد یک میدان مغناطیسی متناوب در اطراف آن است.
میدان مغناطیسی جریانی را روی سطح اتصال القا می‌کند که باعث ایجاد گرما برای ذوب فلز پرکننده می‌شود و به آن اجازه می‌دهد تا جریان یابد و سطح قطعه فلزی را خیس کند و پیوندی قوی ایجاد کند. با استفاده از کویل‌های چند موقعیتی، این فرآیند می‌تواند به طور همزمان روی چندین قطعه انجام شود.
تمیز کردن و بازرسی نهایی هر قطعه لحیم‌کاری شده توصیه می‌شود. شستن قطعات با آبی که حداقل تا ۱۲۰ درجه فارنهایت گرم شده باشد، باقیمانده‌های روان‌ساز و هرگونه پوسته تشکیل شده در حین لحیم‌کاری را از بین می‌برد. قطعه باید پس از انجماد فلز پرکننده در آب غوطه‌ور شود، اما مجموعه هنوز داغ است.
بسته به قطعه، بازرسی حداقلی می‌تواند با آزمایش‌های غیرمخرب و مخرب همراه باشد. روش‌های NDT شامل بازرسی چشمی و رادیوگرافی و همچنین آزمایش نشتی و اثبات است. روش‌های رایج آزمایش مخرب عبارتند از آزمایش متالوگرافی، لایه‌برداری، کشش، برش، خستگی، انتقال و پیچش.
هالند گفت: «لحیم‌کاری القایی در مقایسه با روش مشعل، به سرمایه‌گذاری اولیه بیشتری نیاز دارد، اما ارزشش را دارد زیرا راندمان و کنترل بیشتری را به دست می‌آورید.» «با القایی، وقتی به گرما نیاز دارید، فقط فشار می‌دهید. وقتی نیاز ندارید، فشار می‌دهید.»
شرکت Eldec طیف گسترده‌ای از منابع تغذیه برای لحیم‌کاری القایی، مانند خط فرکانس میانی ECO LINE MF، را تولید می‌کند که در پیکربندی‌های مختلف برای بهترین تطابق با هر کاربرد موجود است. این منابع تغذیه در توان‌های مختلف از ۵ تا ۱۵۰ کیلووات و فرکانس‌های ۸ تا ۴۰ هرتز موجود هستند. همه مدل‌ها می‌توانند به ویژگی افزایش توان مجهز شوند که به اپراتور اجازه می‌دهد تا توان ۱۰۰٪ کار مداوم را در عرض ۳ دقیقه ۵۰٪ اضافی افزایش دهد. سایر ویژگی‌های کلیدی شامل کنترل دمای پیرومتر، ثبت‌کننده دما و سوئیچ قدرت ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق‌بندی شده است. این مواد مصرفی به نگهداری کمی نیاز دارند، بی‌صدا کار می‌کنند، فضای کمی اشغال می‌کنند و به راحتی با کنترل‌کننده‌های سلول کاری ادغام می‌شوند.
تولیدکنندگان در صنایع مختلف به طور فزاینده‌ای از لحیم‌کاری القایی برای مونتاژ قطعات استفاده می‌کنند. باوش به تولیدکنندگان خودرو، هوافضا، تجهیزات پزشکی و تجهیزات معدن به عنوان بزرگترین کاربران تجهیزات لحیم‌کاری القایی Ambrell اشاره می‌کند.
باوش خاطرنشان می‌کند: «تعداد قطعات آلومینیومی لحیم‌کاری القایی در صنعت خودرو به دلیل ابتکارات کاهش وزن همچنان در حال افزایش است. در بخش هوافضا، نیکل و سایر انواع پدهای سایشی اغلب به پره‌های جت لحیم‌کاری می‌شوند. هر دو صنعت همچنین اتصالات لوله‌های فولادی مختلفی را لحیم‌کاری القایی می‌کنند.»
هر شش سیستم EasyHeat شرکت Ambrell دارای محدوده فرکانسی ۱۵۰ تا ۴۰۰ کیلوهرتز هستند و برای لحیم‌کاری القایی قطعات کوچک با هندسه‌های مختلف ایده‌آل هستند. مدل‌های کامپکت (۰۱۱۲ و ۰۲۲۴) کنترل توان را با وضوح ۲۵ وات ارائه می‌دهند؛ مدل‌های سری LI (۳۵۴۲، ۵۰۶۰، ۷۵۹۰، ۸۳۱۰) کنترل را با وضوح ۵۰ وات ارائه می‌دهند.
هر دو سری دارای یک هد کار قابل جابجایی تا فاصله 10 فوت از منبع تغذیه هستند. کنترل‌های پنل جلویی سیستم قابل برنامه‌ریزی هستند و به کاربر نهایی اجازه می‌دهند تا چهار پروفایل گرمایشی مختلف را تعریف کند که هر کدام تا پنج مرحله زمانی و توانی دارند. کنترل توان از راه دور برای ورودی تماسی یا آنالوگ یا پورت داده سریال اختیاری در دسترس است.
ریچ کوکِلج، مدیر توسعه کسب و کار فیوژن، توضیح می‌دهد: «مشتریان اصلی ما برای لحیم‌کاری القایی، تولیدکنندگان قطعاتی هستند که حاوی مقداری کربن هستند، یا قطعات حجیمی که درصد بالایی از آهن دارند.» برخی از این شرکت‌ها به صنایع خودرو و هوافضا خدمات ارائه می‌دهند، در حالی که برخی دیگر اسلحه، مجموعه ابزارهای برش، شیرآلات و زهکش‌های لوله‌کشی یا بلوک‌های توزیع برق و فیوز تولید می‌کنند.
شرکت فیوژن سیستم‌های چرخشی سفارشی می‌فروشد که می‌توانند ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ قطعه را در ساعت لحیم‌کاری القایی کنند. به گفته‌ی کوکِلج، بازده بالاتر برای یک نوع قطعه یا برای یک سری خاص از قطعات امکان‌پذیر است. اندازه‌ی این قطعات از ۲ تا ۱۴ اینچ مربع متغیر است.
کوکلج توضیح می‌دهد: «هر سیستم شامل یک ایندکس‌کننده از شرکت Stelron Components Inc. با ۸، ۱۰ یا ۱۲ ایستگاه کاری است.» برخی از ایستگاه‌های کاری برای لحیم‌کاری سخت استفاده می‌شوند، در حالی که برخی دیگر برای بازرسی، استفاده از دوربین‌های دید یا تجهیزات اندازه‌گیری لیزری یا انجام تست‌های کشش برای اطمینان از اتصالات لحیم‌کاری شده با کیفیت بالا استفاده می‌شوند.
هالند گفت، تولیدکنندگان از منابع تغذیه استاندارد ECO LINE شرکت eldec برای انواع کاربردهای لحیم‌کاری القایی، مانند روتورها و شفت‌های کوچک‌شده یا اتصال محفظه‌های موتور استفاده می‌کنند. اخیراً، یک مدل ۱۰۰ کیلوواتی از این ژنراتور در یک کاربرد قطعات بزرگ مورد استفاده قرار گرفت که شامل لحیم‌کاری حلقه‌های مدار مسی به اتصالات شیر ​​مسی برای ژنراتورهای سد برق آبی بود.
شرکت Eldec همچنین منابع تغذیه قابل حمل MiniMICO تولید می‌کند که به راحتی می‌توان آنها را در کارخانه با محدوده فرکانسی ۱۰ تا ۲۵ کیلوهرتز جابجا کرد. دو سال پیش، یک تولیدکننده لوله‌های مبدل حرارتی خودرو از MiniMICO برای لحیم‌کاری القایی زانویی‌های برگشتی به هر لوله استفاده کرد. تمام لحیم‌کاری را یک نفر انجام داد و مونتاژ هر لوله کمتر از ۳۰ ثانیه طول کشید.
جیم سردبیر ارشد ASSEMBLY با بیش از 30 سال سابقه ویراستاری است. کامیلو پیش از پیوستن به ASSEMBLY، مهندس ارشد، سردبیر مجله انجمن مهندسی تجهیزات و مجله آسیاب بود. جیم دارای مدرک زبان انگلیسی از دانشگاه DePaul است.
یک درخواست پیشنهاد (RFP) به فروشنده مورد نظر خود ارسال کنید و روی دکمه‌ای که جزئیات نیازهای شما را شرح می‌دهد کلیک کنید
برای یافتن تأمین‌کنندگان انواع فناوری مونتاژ، ماشین‌آلات و سیستم‌ها، ارائه‌دهندگان خدمات و سازمان‌های تجاری، راهنمای خریدار ما را مرور کنید.
شش سیگما ناب دهه‌هاست که تلاش‌های بهبود مستمر را هدایت می‌کند، اما کاستی‌های آن آشکار شده است. جمع‌آوری داده‌ها کار فشرده‌ای است و فقط می‌تواند نمونه‌های کوچکی را جمع‌آوری کند. اکنون داده‌ها را می‌توان در دوره‌های زمانی طولانی و در مکان‌های مختلف با کسری از هزینه روش‌های دستی قدیمی جمع‌آوری کرد.
ربات‌ها ارزان‌تر و استفاده از آنها آسان‌تر از همیشه است. این فناوری حتی برای تولیدکنندگان کوچک و متوسط ​​نیز به راحتی در دسترس است. به این میزگرد اختصاصی با حضور مدیران چهار تأمین‌کننده برتر رباتیک آمریکا گوش دهید: ATI Industrial Automation، Epson Robots، FANUC America و Universal Robots.