Gotovo svaki proces montaže može se provesti na nekoliko načina. Opcija koju proizvođač ili integrator odabire za najbolje rezultate obično je ona koja odgovara provjerenoj tehnologiji određenoj primjeni.
Lemljenje je jedan takav postupak. Lemljenje je postupak spajanja metala u kojem se dva ili više metalnih dijelova spajaju taljenjem dodatnog metala i njegovim ulijevanjem u spoj. Dodatni metal ima nižu točku taljenja od susjednih metalnih dijelova.
Toplina za lemljenje može se osigurati plamenicima, pećima ili indukcijskim zavojnicama. Tijekom indukcijskog lemljenja, indukcijska zavojnica stvara magnetsko polje koje zagrijava podlogu kako bi se otopio dodatni metal. Indukcijsko lemljenje pokazuje se kao najbolji izbor za sve veći broj primjena montaže.
„Indukcijsko lemljenje je puno sigurnije od lemljenja plamenikom, brže od lemljenja u peći i ponovljivije od oba“, rekao je Steve Anderson, voditelj terenskih i ispitnih znanosti u Fusion Inc., 88-godišnjem integratoru u Willoughbyju, Ohio, specijaliziranom za razne metode montaže, uključujući lemljenje. „Osim toga, indukcijsko lemljenje je lakše. U usporedbi s druge dvije metode, sve što vam stvarno treba je standardna struja.“
Prije nekoliko godina, Fusion je razvio potpuno automatski stroj 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 dršak. Proizvodni kapacitet je 250 dijelova na sat, a zasebna ladica za dijelove može držati 144 blankova i držača alata.
„Četveroosni SCARA robot uzima ručku iz ladice, dovodi je do dozatora paste za lemljenje i ubacuje je u hvataljku“, objašnjava Anderson. „Robot zatim uzima komad praznog komada iz ladice i postavlja ga na kraj drške na koji je zalijepljen. Indukcijsko lemljenje izvodi se 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 s neravninama poravna i ohladi, izbacuje se kroz izlazni žlijeb i skuplja 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 pobliže prouče indukcijsko lemljenje.
Indukcijsko lemljenje postoji od 1950-ih, iako je koncept indukcijskog zagrijavanja (korištenjem elektromagnetizma) otkrio britanski znanstvenik Michael Faraday više od stoljeća ranije. Ručni plamenici bili su prvi izvor topline za lemljenje, a zatim peći 1920-ih. Tijekom Drugog svjetskog rata, metode temeljene na pećima često su se koristile za proizvodnju velikih količina metalnih dijelova uz minimalan rad i troškove.
Potražnja potrošača za klima uređajima u 1960-ima i 1970-ima stvorila je nove primjene indukcijskog lemljenja. Zapravo, 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, voditelj prodaje za Ambrell Corp., u TEST.temperature.“
Prema Gregu Hollandu, voditelju prodaje i operacija u tvrtki eldec LLC, standardni sustav indukcijskog lemljenja sastoji se od tri komponente. To su napajanje, radna glava s indukcijskom zavojnicom i hladnjak ili sustav hlađenja.
Napajanje je spojeno na radnu glavu, a zavojnice su posebno dizajnirane kako bi stale oko spoja. Induktori mogu biti izrađeni od punih šipki, fleksibilnih kabela, strojno obrađenih gredica ili 3D printani od bakrenih legura u prahu. Međutim, obično su izrađeni od šuplje bakrene cijevi kroz koju voda teče iz nekoliko razloga. Jedan je održavanje zavojnice hladnom suzbijanjem topline koju dijelovi reflektiraju tijekom procesa lemljenja. Tekuća voda također sprječava nakupljanje topline u zavojnicama zbog česte prisutnosti izmjenične struje i rezultirajućeg neučinkovitog prijenosa topline.
„Ponekad se na zavojnicu postavlja koncentrator fluksa kako bi se pojačalo magnetsko polje na jednoj ili više točaka u spoju“, objašnjava Holland. „Takvi koncentratori mogu biti laminatnog tipa, koji se sastoje od tankih električnih čelika čvrsto složenih zajedno, ili feromagnetskih cijevi koje sadrže feromagnetski materijal u prahu i dielektrične veze komprimirane pod visokim tlakom. Koristite bilo koji od... Prednost koncentratora je u tome što smanjuje vrijeme ciklusa brže dovodeći više energije u određena područja spoja, dok druga područja održava hladnijima.“
Prije pozicioniranja metalnih dijelova za indukcijsko lemljenje, operater mora pravilno postaviti frekvenciju i razinu snage sustava. Frekvencija se može kretati od 5 do 500 kHz, što je frekvencija viša, 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. Za usporedbu, 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, poput 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 ispravno postavljeni prije pričvršćivanja. Treba paziti da se održi uski razmak između osnovnih metala kako bi se omogućilo pravilno kapilarno djelovanje tekućeg dodatnog metala. Spojevi s preklapanjem i čeonim preklapanjem najbolji su način za osiguranje ovog razmaka.
Tradicionalni ili samoučvršćujući elementi su prihvatljivi. Standardni elementi trebaju biti izrađeni od manje vodljivih 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 otapalom kako bi se uklonile nečistoće poput ulja, masti, hrđe, kamenca i prljavštine. Ovaj korak dodatno pojačava kapilarno djelovanje rastaljenog metala za punjenje koji se povlači kroz susjedne površine spoja.
Nakon što su dijelovi pravilno postavljeni i očišćeni, operater nanosi spojnu smjesu (obično pastu) na spoj. Smjesa je mješavina metala za punjenje, 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, mjedi, bronce, zlata i srebra, srebra i nikla.
Operater zatim pozicionira indukcijsku zavojnicu, koja dolazi u raznim 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 zakače za dio. Ostale zavojnice uključuju unutarnji promjer (ID), unutarnji/vanjski promjer (OD), palačinkastu, otvorenu i višepozicijsku.
Jednoliko zagrijavanje je ključno za visokokvalitetne lemljene spojeve. Da bi to postigao, 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 jednolika.
Zatim operater uključuje napajanje kako bi započeo proces zagrijavanja spoja. To uključuje brzi prijenos izmjenične struje srednje ili visoke frekvencije iz izvora napajanja u induktor kako bi se oko njega stvorilo izmjenično magnetsko polje.
Magnetsko polje inducira struju na površini spoja, koja stvara toplinu za taljenje dodatnog metala, omogućujući mu da teče i vlaži površinu metalnog dijela, stvarajući jaku vezu. Korištenjem višepozicijskih zavojnica, ovaj se postupak 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 tijekom lemljenja. Dio treba uroniti u vodu nakon što se dodatni metal stvrdne, ali sklop je još uvijek vruć.
Ovisno o dijelu, minimalni pregled može biti popraćen nerazornim i destruktivnim ispitivanjem. NDT metode uključuju vizualni i radiografski pregled, kao i ispitivanje nepropusnosti i dokazivosti. Uobičajene metode destruktivnog ispitivanja su metalografska ispitivanja, ispitivanja ljuštenja, vlačne čvrstoće, smicanja, umora, prijenosa i torzijske čvrstoće.
„Indukcijsko lemljenje zahtijeva veća početna kapitalna ulaganja od metode plamenika, ali se isplati jer dobivate dodatnu učinkovitost i kontrolu“, rekao je Holland. „S indukcijom, kada vam je potrebna toplina, samo pritisnete. Kada vam nije, pritisnete.“
Eldec proizvodi širok raspon izvora napajanja za indukcijsko lemljenje, kao što je ECO LINE MF linija srednje frekvencije, koja je dostupna u raznim 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 značajkom povećanja snage koja omogućuje operateru da poveća 100% kontinuiranog rada za dodatnih 50% unutar 3 minute. Ostale ključne značajke uključuju kontrolu temperature pirometrom, snimač temperature i izolirani bipolarni tranzistorski prekidač napajanja. 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 Ambrell opreme za indukcijsko lemljenje.
„Broj indukcijski lemljenih aluminijskih komponenti u automobilskoj industriji nastavlja rasti zbog inicijativa za smanjenje težine“, ističe Bausch. „U zrakoplovnom sektoru, nikl i druge vrste obloga od habanja često se leme na lopatice mlaznica. Obje industrije također indukcijski leme razne čelične cijevne spojnice.“
Svih šest Ambrellovih EasyHeat sustava imaju frekvencijski raspon 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 vata; modeli u LI seriji (3542, 5060, 7590, 8310) nude kontrolu unutar rezolucije od 50 vata.
Obje serije imaju odvojivu radnu glavu do 3 metra od izvora napajanja. Kontrole na prednjoj ploči sustava su programabilne, što krajnjem korisniku omogućuje definiranje do četiri različita profila grijanja, svaki s do pet vremenskih i stupnjevitih postavki snage. Daljinsko upravljanje snagom dostupno je putem kontaktnog ili analognog ulaza ili opcionalnog serijskog podatkovnog priključka.
„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, voditelj razvoja poslovanja s fuzijom. „Neke od ovih tvrtki 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 sustave koji mogu indukcijski lemiti 100 do 1000 dijelova na sat. Prema Cukelju, veći prinosi su mogući za jednu vrstu dijela ili za određenu seriju dijelova. Veličina ovih dijelova kreće se od 2 do 14 četvornih inča.
„Svaki sustav sadrži indekser tvrtke Stelron Components Inc. s 8, 10 ili 12 radnih stanica“, objašnjava Cukelj. „Neke radne stanice koriste se za lemljenje, dok se druge koriste za inspekciju, korištenjem kamera za vizualno snimanje ili laserske mjerne opreme ili za izvođenje testova povlačenja kako bi se osigurali visokokvalitetni lemljeni spojevi.“
Proizvođači koriste eldecove standardne ECO LINE napajanja za razne primjene indukcijskog lemljenja, kao što su spajanje rotora i osovina skupljanjem 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 na bakrene spojeve za generatore hidroelektrana.
Eldec također proizvodi prijenosne MiniMICO napajanja koja 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 časopisu ASSEMBLY s preko 30 godina uredničkog iskustva. Prije nego što se pridružio časopisu ASSEMBLY, Camillo je bio glavni inženjer, urednik časopisa Association for Equipment Engineering Journal i Milling Journal. Jim ima diplomu engleskog jezika sa Sveučilišta DePaul.
Pošaljite Zahtjev za ponudu (RFP) odabranom dobavljaču i kliknite gumb s detaljnim opisom svojih potreba
Pregledajte naš vodič za kupce kako biste pronašli dobavljače svih vrsta montažne tehnologije, strojeva i sustava, pružatelje usluga i trgovačke organizacije.
Lean Six Sigma desetljećima potiče napore za kontinuirano poboljšanje, ali njegovi su nedostaci postali očiti. Prikupljanje podataka zahtijeva puno rada i može obuhvatiti samo male uzorke. Podaci se sada mogu prikupljati tijekom duljih vremenskih razdoblja i na više lokacija uz znatno nižu cijenu od starijih ručnih metoda.
Roboti su jeftiniji i jednostavniji za korištenje nego ikad prije. Ova je tehnologija lako dostupna čak i malim i srednjim proizvođačima. Poslušajte ovu ekskluzivnu panel raspravu u kojoj sudjeluju rukovoditelji četiriju vodećih američkih dobavljača robotike: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America i Universal Robots.