Næstum öll samsetningarferli er hægt að framkvæma á nokkra vegu. Sá kostur sem framleiðandi eða samþættingaraðili velur til að ná sem bestum árangri er yfirleitt sá sem passar við sannaða tækni við tiltekið forrit.
Lóðun er eitt slíkt ferli. Lóðun er málmsamsetningarferli þar sem tveir eða fleiri málmhlutar eru sameinaðir með því að bræða fylliefni og láta það flæða inn í samskeytin. Fylliefnið hefur lægra bræðslumark en aðliggjandi málmhlutar.
Hitinn fyrir lóðun getur komið frá brennurum, ofnum eða spanspólum. Við spanslóðun býr spanspólan til segulsvið sem hitar undirlagið til að bræða fylliefnið. Spanslóðun reynist vera besti kosturinn fyrir vaxandi fjölda samsetningarforrita.
„Innleiðsla er miklu öruggari en brennslulóðun, hraðari en ofnlóðun og endurtekningarhæfari en báðar aðferðirnar,“ sagði Steve Anderson, framkvæmdastjóri vettvangs- og prófunarvísinda hjá Fusion Inc., 88 ára gamalli samþættingaraðili í Willoughby, Ohio Said, sem sérhæfir sig í ýmsum samsetningaraðferðum, þar á meðal lóðun. „Auk þess er innleiðsla auðveldari. Í samanburði við hinar tvær aðferðirnar þarftu í raun bara venjulega rafmagn.“
Fyrir nokkrum árum þróaði Fusion fullkomlega sjálfvirka sexstöðva vél til að setja saman 10 karbítfræsar fyrir málmvinnslu og verkfæragerð. Fræsurnar eru búnar til með því að festa sívalningslaga og keilulaga wolframkarbít hráefni við stálskaft. Framleiðsluhraðinn er 250 hlutar á klukkustund og aðskilinn hlutabakki getur rúmað 144 hráefni og verkfærahaldara.
„Fjögurra ása SCARA-vélmenni tekur handfang af bakkanum, færir það að lóðmassadreifaranum og hleður því í griparhreiðrið,“ útskýrir Anderson. „Vélmennið tekur síðan stykki af hráefninu af bakkanum og setur það á enda skaftsins sem það er límt við. Spólulóðun er framkvæmd með rafspólu sem vefst lóðrétt utan um hlutana tvo og færir silfurfylliefnið upp í vökvahita upp á 1.305 F. Eftir að lóðmálmhlutinn hefur verið stilltur upp og kældur er hann kastað út um útblástursrennu og safnað saman til frekari vinnslu.“
Notkun á spanlóðun til samsetningar er að aukast, aðallega vegna þess að hún skapar sterka tengingu milli tveggja málmhluta og vegna þess að hún er mjög áhrifarík við að sameina ólík efni. Umhverfisáhyggjur, bætt tækni og óhefðbundin notkun neyða einnig framleiðsluverkfræðinga til að skoða spanlóðun nánar.
Induction brazing hefur verið til síðan á sjötta áratug síðustu aldar, þó að hugmyndin um induction hitun (með rafsegulmögnun) hafi verið uppgötvuð meira en öld áður af breska vísindamanninum Michael Faraday. Handbrennarar voru fyrsta hitagjafinn fyrir brazing, fylgt eftir af ofnum á þriðja áratug síðustu aldar. Í síðari heimsstyrjöldinni voru ofnaaðferðir oft notaðar til að framleiða mikið magn af málmhlutum með lágmarks vinnuafli og kostnaði.
Eftirspurn neytenda eftir loftkælingu á sjöunda og áttunda áratugnum skapaði ný notkunarsvið fyrir spanlóðun. Reyndar leiddi fjöldalóðun áls seint á áttunda áratugnum til margra af þeim íhlutum sem finnast í loftkælikerfum bíla í dag.
„Ólíkt lóðun með brennara er spanlóðun snertilaus og lágmarkar hættu á ofhitnun,“ segir Rick Bausch, sölustjóri Ambrell Corp., í inTEST.temperature.
Samkvæmt Greg Holland, sölu- og rekstrarstjóra hjá eldec LLC, samanstendur venjulegt spanlóðunarkerfi af þremur íhlutum. Þetta eru aflgjafinn, vinnsluhausinn með spanspóluna og kælirinn eða kælikerfið.
Aflgjafinn er tengdur við vinnuhausinn og spólurnar eru sérsniðnar til að passa utan um samskeytin. Spólur geta verið gerðar úr heilum stöngum, sveigjanlegum snúrum, vélrænum stöngum eða þrívíddarprentaðar úr duftkenndum koparblöndum. Venjulega er það þó úr holum koparrörum, sem vatn rennur í gegnum af nokkrum ástæðum. Önnur er að halda spólunni köldum með því að vinna gegn hitanum sem endurkastast af hlutunum við lóðunarferlið. Rennandi vatnið kemur einnig í veg fyrir hitauppsöfnun í spólunum vegna tíðrar riðstraums og óhagkvæmrar varmaflutnings sem af því hlýst.
„Stundum er flæðisþéttir settur á spóluna til að styrkja segulsviðið á einum eða fleiri stöðum í samskeytinu,“ útskýrir Holland. „Slíkir þéttir geta verið af lagskiptu gerð, sem samanstendur af þunnum rafmagnsstáli sem eru þétt staflað saman, eða járnsegulmagnaðar rör sem innihalda duftkennt járnsegulmagnað efni og rafsegultengi sem eru þjappuð undir miklum þrýstingi. Notið annað hvort. Kosturinn við þéttirinn er að hann styttir hringrásartíma með því að færa meiri orku hraðar inn á ákveðin svæði samskeytisins, en heldur öðrum svæðum kaldari.“
Áður en málmhlutum er komið fyrir fyrir spanlóðun þarf notandinn að stilla tíðni og afl kerfisins rétt. Tíðnin getur verið á bilinu 5 til 500 kHz, því hærri sem tíðnin er, því hraðar hitnar yfirborðið.
Aflgjafar geta oft framleitt hundruð kílóvötta af rafmagni. Hins vegar þarf aðeins 1 til 5 kílóvött til að lóða lófastóran hlut á 10 til 15 sekúndum. Til samanburðar geta stórir hlutar þurft 50 til 100 kílóvött af afli og tekið allt að 5 mínútur að lóða.
„Almennt séð nota minni íhlutir minni orku en þurfa hærri tíðni, eins og 100 til 300 kílóhertz,“ sagði Bausch. „Aftur á móti þurfa stærri íhlutir meiri orku og lægri tíðni, yfirleitt undir 100 kílóhertz.“
Óháð stærð þeirra þarf að staðsetja málmhluta rétt áður en þeir eru festir. Gæta skal þess að viðhalda þröngu bili milli grunnmálmanna til að leyfa rétta háræðarvirkni fylliefnisins. Samskeyti með stút, yfirlapp og stút yfirlapp eru besta leiðin til að tryggja þetta bil.
Hefðbundnar eða sjálffestandi festingar eru ásættanlegar. Staðlaðir festingar ættu að vera úr minna leiðandi efnum eins og ryðfríu stáli eða keramik og snerta íhlutina eins lítið og mögulegt er.
Með því að hanna hluti með samtengdum saumum, pressun, dældum eða riflum er hægt að ná sjálffestingu án þess að þörf sé á vélrænum stuðningi.
Samskeytin eru síðan hreinsuð með smurgúlpi eða leysiefni til að fjarlægja óhreinindi eins og olíu, fitu, ryð, kalk og óhreinindi. Þetta skref eykur enn frekar háræðavirkni bráðins fylliefnisins sem dregur sig í gegnum aðliggjandi fleti samskeytisins.
Eftir að hlutar eru rétt settir á sinn stað og hreinsaðir, ber notandinn samskeytismassa (venjulega líma) á samskeytin. Samskeytin eru blanda af fylliefni, flúxefni (til að koma í veg fyrir oxun) og bindiefni sem heldur málminum og flúxefninu saman áður en það bráðnar.
Fyllingarmálmar og flúxefni sem notuð eru við lóðun eru samsett til að þola hærra hitastig en þau sem notuð eru við lóðun. Fyllingarmálmar sem notaðir eru við lóðun bráðna við hitastig að minnsta kosti 842 F og eru sterkari þegar þeir eru kólnaðir. Þeir innihalda ál-sílikon, kopar, kopar-silfur, messing, brons, gull-silfur, silfur og nikkel málmblöndur.
Rekstraraðili setur síðan innspóluna, sem er fáanleg í ýmsum útfærslum. Spírallaga spólur eru hringlaga eða sporöskjulaga og umlykja hlutinn alveg, en gaffalspólur (eða töngspólur) ​​eru staðsettar hvoru megin við samskeytin og rásarspólur krókast á hlutinn. Aðrar spólur eru meðal annars innra þvermál (ID), innra þvermál/ytra þvermál (OD), pönnukökuspólur, opinn spóla og fjölstöðuspólur.
Jafn hiti er nauðsynlegur fyrir hágæða lóðaðar tengingar. Til að gera þetta þarf rekstraraðilinn að tryggja að lóðrétt fjarlægð milli hverrar spólulykkju sé lítil og að tengifjarlægðin (bilbreidd frá ytri þvermáli spólunnar til innri þvermáls) haldist jöfn.
Næst kveikir stjórnandinn á rafmagninu til að hefja ferlið við að hita samskeytin. Þetta felur í sér að flytja hratt riðstraum á miðlungs- eða hátíðni frá aflgjafa yfir í spólu til að búa til víxlsegulsvið í kringum hana.
Segulsviðið veldur straumi á yfirborði samskeytisins, sem myndar hita til að bræða fylliefnið, sem gerir því kleift að flæða og væta yfirborð málmhlutans og skapa sterka tengingu. Með því að nota fjölstöðuspólur er hægt að framkvæma þetta ferli á mörgum hlutum samtímis.
Mælt er með lokahreinsun og skoðun á hverjum lóðuðum íhlut. Þvoið hlutana með vatni sem er heitt í að minnsta kosti 120°F mun fjarlægja leifar af flúxefni og allt sem myndast við lóðun. Íhlutinn ætti að vera dýftur í vatn eftir að fylliefnið hefur storknað en samsetningin er enn heit.
Eftir því um hvaða hluta er að ræða er hægt að fylgja lágmarksskoðun með bæði eyðileggjandi og skaðlegum prófunum. NDT aðferðir fela í sér sjónræna og geislafræðilega skoðun, sem og leka- og sönnunarprófanir. Algengar eyðileggjandi prófunaraðferðir eru málmfræðilegar, flögnunar-, tog-, klippi-, þreytu-, flutnings- og snúningsprófanir.
„Spannlóðun krefst meiri fjárfestingar í upphafi en brennaraaðferðin, en það er þess virði því þú færð aukna skilvirkni og stjórn,“ sagði Holland. „Með spanlóðun, þegar þú þarft hita, þrýstirðu bara á. Þegar þú þarft ekki hita, þrýstirðu á.“
Eldec framleiðir fjölbreytt úrval af aflgjöfum fyrir spanlóðun, svo sem ECO LINE MF millitíðnilínuna, sem er fáanleg í ýmsum stillingum til að henta hverju forriti sem best. Þessir aflgjafar eru fáanlegir í aflgjöfum frá 5 til 150 kW og tíðni frá 8 til 40 Hz. Hægt er að útbúa allar gerðir með aflsauka sem gerir notandanum kleift að auka 100% samfellda notkun um 50% til viðbótar á 3 mínútum. Aðrir lykileiginleikar eru meðal annars hitastýring með pýrimæli, hitaskráning og rofi með einangruðum tvípóla smára. Þessir rekstrarvörur þurfa lítið viðhald, eru hljóðlátir, eru lítið plássfrekir og auðvelt er að samþætta þeim við stýringar fyrir vinnufrumur.
Framleiðendur í nokkrum atvinnugreinum nota í auknum mæli spanlóðun til að setja saman hluti. Bausch bendir á framleiðendur bílaiðnaðar, flug- og geimferða, lækningatækja og námubúnaðar sem stærstu notendur Ambrell spanlóðunarbúnaðar.
„Fjöldi álhluta sem eru lóðaðir með rafsuðu í bílaiðnaðinum heldur áfram að aukast vegna aðgerða til að draga úr þyngd,“ bendir Bausch á. „Í geimferðaiðnaðinum eru nikkel og aðrar gerðir af slitplötum oft lóðaðir við þotublöð. Báðar atvinnugreinarnar lóða einnig ýmsa stálpíputengi með rafsuðu.“
Öll sex EasyHeat kerfin frá Ambrell eru með tíðnibil frá 150 til 400 kHz og eru tilvalin fyrir spanlóðun á smáhlutum af ýmsum rúmfræði. Samþjöppuðu kerfin (0112 og 0224) bjóða upp á aflstýringu innan 25 watta upplausn; gerðirnar í LI seríunni (3542, 5060, 7590, 8310) bjóða upp á stýringu innan 50 watta upplausn.
Báðar seríurnar eru með færanlegan vinnuhaus allt að 3 metra frá aflgjafanum. Stjórntæki á framhlið kerfisins eru forritanleg, sem gerir notandanum kleift að skilgreina allt að fjórar mismunandi hitunarstillingar, hver með allt að fimm tíma- og aflstigum. Fjarstýring á aflgjafa er í boði fyrir snertingu eða hliðrænt inntak, eða valfrjálsa raðtengingu.
„Helstu viðskiptavinir okkar í spanlóðun eru framleiðendur hluta sem innihalda kolefni eða stóra hluta sem innihalda hátt hlutfall af járni,“ útskýrir Rich Cukelj, viðskiptaþróunarstjóri Fusion. „Sum þessara fyrirtækja þjóna bíla- og geimferðaiðnaðinum, en önnur framleiða byssur, skurðarverkfæri, krana og frárennslislagnir fyrir pípulagnir, eða dreifingarblokkir og öryggi.“
Fusion selur sérsniðin snúningskerfi sem geta lóðað 100 til 1.000 hluti á klukkustund með spanhellu. Samkvæmt Cukelj er hærri afköst möguleg fyrir eina gerð hluta eða fyrir tiltekna röð hluta. Þessir hlutar eru á bilinu 2 til 14 fertommur að stærð.
„Hvert kerfi inniheldur vísitölu frá Stelron Components Inc. með 8, 10 eða 12 vinnustöðvum,“ útskýrir Cukelj. „Sumar vinnustöðvar eru notaðar til lóðunar, en aðrar eru notaðar til skoðunar, með því að nota myndavélar eða leysigeislamælibúnað, eða til að framkvæma togprófanir til að tryggja hágæða lóðaðar samskeyti.“
Framleiðendur nota staðlaða ECO LINE aflgjafa frá eldec fyrir fjölbreytt úrval af rafsuðu, svo sem að tengja snúningsása og snúningsása eða tengingu mótorhúsa, sagði Holland. Nýlega var 100 kW gerð af þessari rafstöð notuð í stórum hlutaforritum sem fól í sér að lóða koparhringi við kopartengingar fyrir vatnsaflsstíflur.
Eldec framleiðir einnig flytjanlegar MiniMICO aflgjafar sem auðvelt er að færa um verksmiðjuna með tíðnisviði frá 10 til 25 kHz. Fyrir tveimur árum notaði framleiðandi á varmaskiptarörum fyrir bíla MiniMICO til að lóða afturbeygjur á hvert rör með spanlóðun. Einn maður sá um alla lóðunina og það tók innan við 30 sekúndur að setja saman hvert rör.
Jim er yfirritstjóri hjá ASSEMBLY með yfir 30 ára reynslu af ritstjórn. Áður en Camillo hóf störf hjá ASSEMBLY var hann verkfræðingur og ritstjóri tímaritanna Association for Equipment Engineering Journal og Milling Journal. Jim er með gráðu í ensku frá DePaul-háskóla.
Sendu inn beiðni um tilboð (RFP) til birgja að eigin vali og smelltu á hnapp til að útskýra þarfir þínar.
Skoðaðu kaupleiðbeiningar okkar til að finna birgja alls kyns samsetningartækni, véla og kerfa, þjónustuaðila og viðskiptasamtök.
Lean Six Sigma hefur verið knúið áfram stöðugum umbótum í áratugi, en gallar þess hafa komið í ljós. Gagnasöfnun er vinnuaflsfrek og getur aðeins safnað litlum úrtökum. Nú er hægt að safna gögnum yfir langan tíma og á mörgum stöðum á broti af kostnaði eldri handvirkra aðferða.
Vélmenni eru ódýrari og auðveldari í notkun en nokkru sinni fyrr. Þessi tækni er auðfáanleg, jafnvel fyrir lítil og meðalstór fyrirtæki. Hlustið á þessa einkaréttu pallborðsumræður með stjórnendum frá fjórum af helstu vélmennabirgjum Bandaríkjanna: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America og Universal Robots.