Szinte minden összeszerelési folyamat többféleképpen is elvégezhető. A gyártó vagy integrátor által a legjobb eredmény elérése érdekében általában az a lehetőség választandó, amely egy bevált technológiát illeszt egy adott alkalmazáshoz.
A forrasztás egy ilyen eljárás. A forrasztás egy fémek összeillesztési folyamata, amelynek során két vagy több fém alkatrészt egyesítenek a hozaganyag megolvasztásával és a kötésbe áramlásával. A hozaganyag alacsonyabb olvadásponttal rendelkezik, mint a szomszédos fém alkatrészek.
A forrasztáshoz szükséges hőt fáklyák, kemencék vagy indukciós tekercsek biztosíthatják. Az indukciós forrasztás során az indukciós tekercs mágneses mezőt hoz létre, amely felmelegíti az aljzatot, hogy megolvasztja a hozaganyagot. Az indukciós forrasztás egyre több összeszerelési alkalmazásban bizonyul a legjobb választásnak.
„Az indukciós forrasztás sokkal biztonságosabb, mint a fáklyás forrasztás, gyorsabb, mint a kemencés forrasztás, és mindkettőnél könnyebben megismételhető” – mondta Steve Anderson, a Fusion Inc. terepi és teszttudományi vezetője, egy 88 éves integrátor a Willoughby-ban (Ohio) Said-ban, amely különféle összeszerelési módszerekre, többek között a forrasztásra is specializálódott. „Ráadásul az indukciós forrasztás könnyebb. A másik két módszerhez képest valójában csak hagyományos elektromos áramra van szükség.”
Néhány évvel ezelőtt a Fusion kifejlesztett egy teljesen automatikus, hatállomásos gépet 10 darab keményfém marófej összeszerelésére fémmegmunkáláshoz és szerszámkészítéshez. A marófejeket hengeres és kúpos volfrám-karbid nyersdarabok acél szárhoz rögzítésével készítik. A termelési sebesség óránként 250 alkatrész, a különálló alkatrésztálca pedig 144 nyersdarabot és szerszámtartót képes befogadni.
„Egy négytengelyes SCARA robot kivesz egy fogantyút a tálcából, odanyújtja a forrasztópaszta adagolónak, majd beteszi a megfogó fészekbe” – magyarázza Anderson. „A robot ezután kivesz egy darab nyersdarabot a tálcából, és a szár végére helyezi, amelyhez ragasztva van. Az indukciós forrasztást egy elektromos tekercs segítségével végzik, amely függőlegesen tekeredik a két alkatrész köré, és az ezüst hozaganyagot 1305 F likvidusz hőmérsékletre hevíti. Miután a sorja alkatrészt beillesztették és lehűtötték, egy kiadócsúcson keresztül kidobják, és további feldolgozásra összegyűjtik.”
Az indukciós forrasztás használata az összeszerelésben egyre növekszik, főként azért, mert erős kapcsolatot hoz létre két fém alkatrész között, és mert nagyon hatékony a különböző anyagok összekapcsolásában. A környezetvédelmi aggályok, a fejlett technológia és a nem hagyományos alkalmazások arra is kényszerítik a gyártómérnököket, hogy közelebbről megvizsgálják az indukciós forrasztást.
Az indukciós forrasztás az 1950-es évek óta létezik, bár az indukciós melegítés koncepcióját (elektromágnesességet használva) több mint egy évszázaddal korábban fedezte fel Michael Faraday brit tudós. A kézi fáklyák voltak az első hőforrások a forrasztáshoz, majd az 1920-as években a kemencék következtek. A második világháború alatt a kemencés módszereket gyakran alkalmazták nagy mennyiségű fémalkatrész gyártására minimális munkaerő- és költségráfordítással.
Az 1960-as és 1970-es években a légkondicionálók iránti fogyasztói kereslet új alkalmazási lehetőségeket teremtett az indukciós forrasztáshoz. Valójában az alumínium tömeges forrasztása az 1970-es évek végén a mai autóipari légkondicionáló rendszerekben található számos alkatrészhez vezetett.
„A lángforrasztással ellentétben az indukciós forrasztás érintésmentes, és minimalizálja a túlmelegedés kockázatát” – jegyzi meg Rick Bausch, az Ambrell Corp. értékesítési vezetője az inTEST.temperature oldalon.
Greg Holland, az eldec LLC értékesítési és üzemeltetési vezetője szerint egy szabványos indukciós forrasztórendszer három alkatrészből áll. Ezek a tápegység, a munkafej az indukciós tekerccsel és a hűtő vagy hűtőrendszer.
A tápegység a munkafejhez csatlakozik, a tekercsek pedig egyedi tervezésűek, hogy illeszkedjenek a csatlakozás köré. Az induktorok készülhetnek tömör rudakból, rugalmas kábelekből, megmunkált tuskókból vagy 3D nyomtatással porított rézötvözetekből. Általában azonban üreges rézcsőből készülnek, amelyen keresztül víz áramlik több okból is. Az egyik az, hogy a tekercset hűvösen tartsák azáltal, hogy ellensúlyozzák az alkatrészek által a forrasztási folyamat során visszaverődő hőt. Az áramló víz megakadályozza a tekercsekben a hő felhalmozódását is a váltakozó áram gyakori jelenléte és az ebből eredő nem hatékony hőátadás miatt.
„Néha egy fluxuskoncentrátort helyeznek a tekercsre, hogy megerősítsék a mágneses teret a csatlakozás egy vagy több pontján” – magyarázza Holland. „Az ilyen koncentrátorok lehetnek laminált típusúak, amelyek vékony, szorosan egymásra rakott elektromos acélokból állnak, vagy ferromágneses csövek, amelyek porított ferromágneses anyagot és dielektromos kötéseket tartalmaznak nagy nyomás alatt összenyomva. Használja a koncentrátor előnye, hogy csökkenti a ciklusidőt azáltal, hogy gyorsabban juttat több energiát a csatlakozás bizonyos területeire, miközben más területeket hűvösebben tart.”
Mielőtt a fém alkatrészeket indukciós forrasztáshoz elhelyezné, a kezelőnek megfelelően be kell állítania a rendszer frekvenciáját és teljesítményszintjét. A frekvencia 5 és 500 kHz között változhat, minél magasabb a frekvencia, annál gyorsabban melegszik fel a felület.
A tápegységek gyakran több száz kilowatt villamos energia előállítására képesek. Egy tenyérnyi alkatrész 10-15 másodperc alatti forrasztásához azonban mindössze 1-5 kilowatt szükséges. Összehasonlításképpen, a nagy alkatrészek 50-100 kilowatt teljesítményt igényelhetnek, és a forrasztás akár 5 percig is eltarthat.
„Általános szabály, hogy a kisebb alkatrészek kevesebb energiát fogyasztanak, de magasabb frekvenciákat igényelnek, például 100-300 kilohertzt” – mondta Bausch. „Ezzel szemben a nagyobb alkatrészek több energiát és alacsonyabb frekvenciákat igényelnek, jellemzően 100 kilohertz alatt.”
Méretüktől függetlenül a fém alkatrészeket rögzítés előtt megfelelően kell elhelyezni. Ügyelni kell arra, hogy az alapfémek között szoros rés maradjon, hogy a folyó hozaganyag megfelelő kapilláris hatást fejtsen ki. Az illesztések a legjobb módja ennek a távolságnak a biztosítására: tompa, átlapolt és tompa átlapolt illesztések.
A hagyományos vagy az önrögzítő megoldások elfogadhatók. A szabványos szerelvényeknek kevésbé vezetőképes anyagokból, például rozsdamentes acélból vagy kerámiából kell készülniük, és a lehető legkevésbé kell érinteniük az alkatrészeket.
Az alkatrészek összekapcsolódó varratokkal, préseléssel, bemélyedésekkel vagy recézéssel történő tervezésével az önrögzítés mechanikai alátámasztás nélkül is elérhető.
A hézagokat ezután csiszolópárnával vagy oldószerrel megtisztítják, hogy eltávolítsák a szennyeződéseket, például az olajat, zsírt, rozsdát, vízkövet és koszt. Ez a lépés tovább fokozza az olvadt hozaganyag kapilláris hatását, amely a hézag szomszédos felületein keresztül húzódik.
Miután az alkatrészeket megfelelően rögzítették és megtisztították, a kezelő tömítőanyagot (általában pasztát) visz fel a kötésre. A tömítőanyag hozaganyag, folyósítószer (az oxidáció megakadályozására) és egy kötőanyag keveréke, amely a fémet és a folyósítószert összetartja az olvadás előtt.
A forrasztáshoz használt hozaganyagokat és folyósítószereket úgy tervezték, hogy magasabb hőmérsékletet bírjanak, mint a forrasztásnál használtak. A forrasztáshoz használt hozaganyagok legalább 842 F hőmérsékleten olvadnak, és lehűlés után erősebbek. Ilyenek például az alumínium-szilícium, a réz, a réz-ezüst, a sárgaréz, a bronz, az arany-ezüst, az ezüst és a nikkelötvözetek.
A kezelő ezután pozicionálja az indukciós tekercset, amely többféle kivitelben kapható. A spirális tekercsek kör vagy ovális alakúak, és teljesen körülveszik az alkatrészt, míg a villás (vagy fogós) tekercsek a csatlakozás mindkét oldalán helyezkednek el, és a csatornatekercsek akaszthatók az alkatrészre. Egyéb tekercsek lehetnek belső átmérőjű (ID), belső/külső átmérőjű (OD), palacsinta, nyitott és többpozíciós.
A kiváló minőségű forrasztott csatlakozásokhoz elengedhetetlen az egyenletes hőeloszlás. Ehhez a kezelőnek biztosítania kell, hogy az egyes indukciós tekercshurkok közötti függőleges távolság kicsi legyen, és hogy a csatlakozási távolság (a tekercs külső átmérője és belső átmérője közötti rés szélessége) egyenletes maradjon.
Ezután a kezelő bekapcsolja az áramellátást, hogy megkezdje a kötés melegítését. Ez magában foglalja a közép- vagy nagyfrekvenciás váltakozó áram gyors átvitelét egy áramforrásból egy induktorba, hogy váltakozó mágneses mezőt hozzon létre körülötte.
A mágneses mező áramot indukál a kötés felületén, ami hőt termel, megolvasztja a hozaganyagot, lehetővé téve annak áramlását és nedvesítését a fém alkatrész felületén, erős kötést hozva létre. Többpozíciós tekercsek használatával ez a folyamat több alkatrészen is elvégezhető egyszerre.
Minden egyes forrasztott alkatrész végső tisztítása és ellenőrzése ajánlott. Az alkatrészek legalább 49 °C-os vízzel történő mosása eltávolítja a forrasztás során keletkezett folyósítószer-maradványokat és vízkövet. Az alkatrészt a hozaganyag megszilárdulása után, de még forró állapotban, vízbe kell meríteni.
Az alkatrésztől függően a minimális ellenőrzést roncsolásmentes és roncsolásos vizsgálat követheti. Az NDT módszerek magukban foglalják a vizuális és radiográfiai ellenőrzést, valamint a szivárgás- és tömörségi vizsgálatot. A gyakori roncsolásos vizsgálati módszerek a metallográfiai, a hámozható, a szakító-, a nyíró-, a fáradási, az átviteli és a torziós vizsgálat.
„Az indukciós forrasztás nagyobb kezdeti tőkebefektetést igényel, mint a fáklyás módszer, de megéri, mert extra hatékonyságot és kontrollt biztosít” – mondta Holland. „Az indukciós forrasztásnál, amikor hőre van szükség, csak meg kell nyomni. Amikor nincs, akkor meg kell nyomni.”
Az Eldec indukciós forrasztáshoz széles választékban gyárt áramforrásokat, például az ECO LINE MF középfrekvenciás termékcsaládot, amely különböző konfigurációkban kapható, hogy minden alkalmazáshoz a legjobban illeszkedjen. Ezek a tápegységek 5-150 kW teljesítménytartományban és 8-40 Hz frekvencián kaphatók. Minden modell felszerelhető teljesítménynövelő funkcióval, amely lehetővé teszi a kezelő számára, hogy a 100%-os folyamatos üzemi teljesítményt 3 percen belül további 50%-kal növelje. További fontos jellemzők közé tartozik a pirométeres hőmérséklet-szabályozás, a hőmérséklet-rögzítő és a szigetelt kapus bipoláris tranzisztoros teljesítménykapcsoló. Ezek a fogyóeszközök kevés karbantartást igényelnek, csendesen működnek, kis helyigényűek, és könnyen integrálhatók a munkacella-vezérlőkbe.
Számos iparágban a gyártók egyre inkább indukciós forrasztást alkalmaznak alkatrészek összeszereléséhez. A Bausch az autóipari, repülőgépipari, orvosi berendezéseket és bányászati ​​berendezéseket gyártó cégeket említi az Ambrell indukciós forrasztóberendezések legnagyobb felhasználóiként.
„Az indukciós forrasztással forrasztott alumínium alkatrészek száma az autóiparban folyamatosan növekszik a súlycsökkentési kezdeményezések miatt” – mutat rá Bausch. „A repülőgépiparban a nikkel és más típusú kopóbetéteket gyakran forrasztják a fúvókákkal. Mindkét iparág indukciós forrasztással különféle acélcső-szerelvényeket is alkalmaz.”
Az Ambrell mind a hat EasyHeat rendszere 150 és 400 kHz közötti frekvenciatartománnyal rendelkezik, és ideálisak különféle geometriájú kis alkatrészek indukciós forrasztásához. A kompakt modellek (0112 és 0224) 25 wattos felbontáson belüli teljesítményszabályozást kínálnak; az LI sorozat modelljei (3542, 5060, 7590, 8310) 50 wattos felbontáson belüli szabályozást kínálnak.
Mindkét sorozat levehető munkafejjel rendelkezik, amely akár 3 méterre is elfér az áramforrástól. A rendszer előlapi vezérlői programozhatók, így a végfelhasználó akár négy különböző fűtési profilt is meghatározhat, mindegyikben legfeljebb öt idő- és teljesítménylépcsővel. A távvezérlés érintkezős vagy analóg bemeneten, vagy opcionális soros adatporton keresztül érhető el.
„Az indukciós forrasztás fő ügyfeleink olyan alkatrészek gyártói, amelyek némi szenet tartalmaznak, vagy nagy tömegű, de magas vastartalmú alkatrészeket gyártanak” – magyarázza Rich Cukelj, a fúziós üzletfejlesztési menedzser. „Ezek közül a vállalatok közül néhány az autó- és repülőgépipart szolgálja ki, míg mások pisztolyokat, vágószerszám-egységeket, vízvezeték-csapokat és lefolyókat, vagy áramelosztó blokkokat és biztosítékokat gyártanak.”
A Fusion egyedi forgórendszereket árul, amelyek óránként 100-1000 alkatrész indukciós forrasztására képesek. Cukelj szerint egyetlen alkatrésztípus vagy egy adott alkatrészsorozat esetében nagyobb hozamok is elérhetők. Ezeknek az alkatrészeknek a mérete 2 és 14 négyzethüvelyk között mozog.
„Minden rendszer tartalmaz egy Stelron Components Inc. indexelőt 8, 10 vagy 12 munkaállomással” – magyarázza Cukelj. „Néhány munkaállomást forrasztásra használnak, míg másokat ellenőrzésre, kamerák vagy lézeres mérőberendezések használatával, illetve húzóvizsgálatok elvégzésére a forrasztott kötések kiváló minőségűségének biztosítása érdekében.”
Holland elmondta, hogy a gyártók az eldec szabványos ECO LINE tápegységeit használják különféle indukciós forrasztási alkalmazásokhoz, például rotorok és tengelyek zsugorkötéséhez vagy motorházak összeillesztéséhez. A közelmúltban ennek a generátornak egy 100 kW-os modelljét használták egy nagyméretű alkatrész-alkalmazásban, amely réz áramköri gyűrűket forrasztással rögzítettek a vízerőmű-gátgenerátorok réz leágazásaihoz.
Az Eldec hordozható MiniMICO tápegységeket is gyárt, amelyek könnyen mozgathatók a gyárban, 10-25 kHz frekvenciatartománnyal. Két évvel ezelőtt egy autóipari hőcserélő csövek gyártója MiniMICO-t használt indukciós forrasztással a csövekhez tartozó visszatérő könyökökhöz. Egyetlen ember végezte az összes forrasztást, és minden cső összeszerelése kevesebb mint 30 másodpercet vett igénybe.
Jim az ASSEMBLY vezető szerkesztője, több mint 30 éves szerkesztői tapasztalattal. Mielőtt csatlakozott az ASSEMBLY-hez, Camillo projektvezető mérnökként, valamint az Association for Equipment Engineering Journal és a Milling Journal szerkesztőjeként dolgozott. Jim angol szakon szerzett diplomát a DePaul Egyetemen.
Nyújtson be egy ajánlatkérést (RFP) egy Ön által választott szállítónak, és kattintson az igényeit részletező gombra.
Böngésszen vásárlói útmutatónkban, hogy megtalálja az összes szerelési technológia, gép és rendszer beszállítóit, szolgáltatóit és kereskedelmi szervezeteit.
A Lean Six Sigma évtizedek óta a folyamatos fejlesztési erőfeszítések mozgatórugója, de hiányosságai nyilvánvalóvá váltak. Az adatgyűjtés munkaigényes, és csak kis mintákat képes rögzíteni. Az adatok ma már hosszú időn keresztül és több helyszínen is rögzíthetők a régebbi manuális módszerek költségeinek töredékéért.
A robotok olcsóbbak és könnyebben használhatók, mint valaha. Ez a technológia még a kis- és középvállalkozások számára is könnyen elérhető. Hallgassa meg ezt az exkluzív kerekasztal-beszélgetést, amelyen Amerika négy legnagyobb robotikai beszállítójának, az ATI Industrial Automationnek, az Epson Robotsnak, a FANUC Americanak és az Universal Robotsnak a vezetői vesznek részt.