כמעט כל תהליך הרכבה יכול להתבצע בכמה דרכים. האפשרות שבוחר יצרן או אינטגרטור לקבלת התוצאות הטובות ביותר היא בדרך כלל כזו שמתאימה טכנולוגיה מוכחת ליישום ספציפי.
הלחמה היא תהליך אחד כזה. הלחמה היא תהליך חיבור מתכת שבו שני חלקי מתכת או יותר מחוברים על ידי המסת מתכת מילוי והזרמתה לתוך החיבור. למתכת המילוי נקודת התכה נמוכה יותר מחלקי המתכת הסמוכים.
החום להלחמה יכול להינתן על ידי מבערים, תנורים או סלילי אינדוקציה. במהלך הלחמת אינדוקציה, סליל אינדוקציה יוצר שדה מגנטי המחמם את המצע כדי להמיס את מתכת המילוי. הלחמת אינדוקציה מוכיחה את עצמה כבחירה הטובה ביותר עבור מספר הולך וגדל של יישומי הרכבה.
"הלחמת אינדוקציה בטוחה הרבה יותר מהלחמת מבער, מהירה יותר מהלחמת תנור, וניתנת לחזרה רבה יותר משניהם", אמר סטיב אנדרסון, מנהל מדעי השטח והבדיקה ב-Fusion Inc., חברת אינטגרציה בת 88 בווילובי, אוהיו סעיד, המתמחה במגוון שיטות הרכבה, כולל הלחמת חימום. "בנוסף, הלחמת אינדוקציה קלה יותר. בהשוואה לשתי השיטות האחרות, כל מה שאתם באמת צריכים זה חשמל סטנדרטי."
לפני מספר שנים, חברת Fusion פיתחה מכונה אוטומטית לחלוטין בת שש תחנות להרכבת 10 חריצים קרביד לעיבוד מתכת וייצור כלים. החריצים מיוצרים על ידי חיבור חריצים גליליים וחרוטיים מטונגסטן קרביד לקנה פלדה. קצב הייצור הוא 250 חלקים לשעה, ומגש החלקים הנפרד יכול להכיל 144 חריצים ומחזיקי כלים.
"רובוט SCARA בעל ארבעה צירים לוקח ידית מהמגש, מציג אותה למתקן משחת הלחמה וטוען אותה לתוך קן התפס", מסביר אנדרסון. "לאחר מכן הרובוט לוקח חתיכת חומר ריק מהמגש ומניח אותה בקצה השוק שאליו היא מודבקת. הלחמת אינדוקציה מתבצעת באמצעות סליל חשמלי שעוטף אנכית את שני החלקים ומביא את מתכת המילוי הכסופה לטמפרטורת נוזל של 1,305 מעלות פרנהייט. לאחר יישור וקירור רכיב הבור, הוא נפלט דרך תעלת פריקה ונאסף לעיבוד נוסף."
השימוש בהלחמת אינדוקציה להרכבה הולך וגובר, בעיקר משום שהוא יוצר חיבור חזק בין שני חלקי מתכת ומשום שהוא יעיל מאוד בחיבור חומרים שונים. חששות סביבתיים, טכנולוגיה משופרת ויישומים לא מסורתיים מאלצים גם הם מהנדסי ייצור לבחון מקרוב את הלחמת האינדוקציה.
הלחמת אינדוקציה קיימת מאז שנות ה-50, אם כי מושג החימום האינדוקטיבי (באמצעות אלקטרומגנטיות) התגלה יותר ממאה שנה קודם לכן על ידי המדען הבריטי מייקל פאראדיי. לפידים ידניים היו מקור החום הראשון להלחמת חימום, ואחריהם תנורים בשנות ה-20. במהלך מלחמת העולם השנייה, שיטות מבוססות תנור שימשו לעתים קרובות לייצור כמויות גדולות של חלקי מתכת בעבודה ובהוצאות מינימליות.
הביקוש הצרכני למיזוג אוויר בשנות ה-60 וה-70 יצר יישומים חדשים להלחמת אינדוקציה. למעשה, הלחמת אלומיניום המונית בסוף שנות ה-70 הביאה לרבים מהרכיבים המצויים במערכות מיזוג אוויר לרכב של ימינו.
"בניגוד להלחמת מבער, הלחמת אינדוקציה היא ללא מגע וממזערת את הסיכון לחימום יתר", מציין ריק באוש, מנהל מכירות בחברת Ambrell Corp., ב-inTEST.temperature."
לדברי גרג הולנד, מנהל מכירות ותפעול בחברת eldec LLC, מערכת הלחמת אינדוקציה סטנדרטית מורכבת משלושה רכיבים. אלה הם ספק הכוח, ראש העבודה עם סליל האינדוקציה ומצנן או מערכת הקירור.
ספק הכוח מחובר לראש העבודה והסלילים מעוצבים בהתאמה אישית כדי להתאים סביב החיבור. סלילים יכולים להיות עשויים ממוטות מוצקים, כבלים גמישים, בילטים מעובדים, או מודפסים בתלת מימד מסגסוגות נחושת אבקה. בדרך כלל, עם זאת, הם עשויים מצינורות נחושת חלולים, שדרכם זורמים מים מכמה סיבות. אחת מהן היא לשמור על קירור הסליל על ידי נטרול החום המוחזר על ידי החלקים במהלך תהליך ההלחמה. המים הזורמים גם מונעים הצטברות חום בסלילים עקב נוכחות תכופה של זרם חילופין והעברת חום לא יעילה הנובעת מכך.
"לפעמים ממוקמים מרכז שטף על הסליל כדי לחזק את השדה המגנטי בנקודה אחת או יותר בצומת", מסביר הולנד. "מרכזים כאלה יכולים להיות מסוג למינציה, המורכבים מפלדות חשמליות דקות המוערמות יחד בחוזקה, או צינורות פרומגנטיים המכילים אבקת חומר פרומגנטי וקשרים דיאלקטריים דחוסים בלחץ גבוה. השתמשו באחד מהם. היתרון של המרכז הוא שהוא מקצר את זמן המחזור על ידי הבאת אנרגיה רבה יותר לאזורים ספציפיים של החיבור מהר יותר, תוך שמירה על קרירות יותר של אזורים אחרים."
לפני מיקום חלקי מתכת לצורך הלחמת אינדוקציה, על המפעיל להגדיר כראוי את רמות התדר וההספק של המערכת. התדר יכול לנוע בין 5 ל-500 קילוהרץ, ככל שהתדר גבוה יותר, כך פני השטח מתחממים מהר יותר.
ספקי כוח מסוגלים לעיתים קרובות לייצר מאות קילוואט של חשמל. עם זאת, הלחמת חלק בגודל כף יד תוך 10 עד 15 שניות דורשת רק 1 עד 5 קילוואט. לשם השוואה, חלקים גדולים יכולים לדרוש 50 עד 100 קילוואט של חשמל ולקחת עד 5 דקות להלחמה.
"ככלל, רכיבים קטנים יותר צורכים פחות חשמל, אך דורשים תדרים גבוהים יותר, כמו 100 עד 300 קילו-הרץ", אמר באוש. "לעומת זאת, רכיבים גדולים יותר דורשים יותר חשמל ותדרים נמוכים יותר, בדרך כלל מתחת ל-100 קילו-הרץ."
ללא קשר לגודלם, יש למקם את חלקי המתכת בצורה נכונה לפני הידוקם. יש להקפיד לשמור על מרווח צר בין מתכות הבסיס כדי לאפשר פעולה נימית תקינה של מתכת המילוי הזורמת. חיבורי קצה, חפיפה וחפיפה קצה הם הדרך הטובה ביותר להבטיח מרווח זה.
גופי תאורה מסורתיים או כאלה בעלי קיבוע עצמי מקובלים. גופי תאורה סטנדרטיים צריכים להיות עשויים מחומרים פחות מוליכים כגון נירוסטה או קרמיקה, ולגעת ברכיבים כמה שפחות.
על ידי תכנון חלקים עם תפרים משתלבים, חיתוך, שקעים או חריצים, ניתן להשיג קיבוע עצמי ללא צורך בתמיכה מכנית.
לאחר מכן מנקים את החיבורים בעזרת פד שמיר או ממס כדי להסיר מזהמים כגון שמן, גריז, חלודה, אבנית ולכלוך. שלב זה משפר עוד יותר את פעולת הקפילריות של מתכת המילוי המותכת המושכת את עצמה דרך המשטחים הסמוכים של החיבור.
לאחר שהחלקים מותקנים ונוקים כראוי, המפעיל מורח חומר מילוי (בדרך כלל משחה) על החיבור. החומר הוא תערובת של מתכת מילוי, שטף (למניעת חמצון) וחומר מקשר המחזיק את המתכת והשטף יחד לפני ההיתוך.
מתכות מילוי ושטפים המשמשים בהלחמה מנוסחים כדי לעמוד בטמפרטורות גבוהות יותר מאלה המשמשים בהלחמה. מתכות מילוי המשמשות להלחמה נמסות בטמפרטורות של לפחות 842 מעלות פרנהייט והן חזקות יותר כאשר הן מקוררות. הן כוללות סגסוגות אלומיניום-סיליקון, נחושת, נחושת-כסף, פליז, ברונזה, זהב-כסף, כסף וניקל.
לאחר מכן, המפעיל ממקם את סליל האינדוקציה, המגיע במגוון עיצובים. סלילים סליליים הם בצורת עגולה או אליפסה ומקיפים לחלוטין את החלק, בעוד שסלילי מזלג (או מלקחיים) ממוקמים בכל צד של המפרק וסלילי תעלה מתחברים לחלק. סלילים אחרים כוללים קוטר פנימי (ID), קוטר ID/חיצוני (OD), פנקייק, פתוח ורב-מיקומים.
חום אחיד חיוני לחיבורים מולחמים באיכות גבוהה. לשם כך, על המפעיל לוודא שהמרחק האנכי בין כל לולאת סליל אינדוקציה קטן ושהמרחק צימוד (רוחב הפער מקוטר חיצוני (OD) לקוטר פנימי (ID) של הסליל) נשאר אחיד.
לאחר מכן, המפעיל מדליק את החשמל כדי להתחיל בתהליך חימום המפרק. זה כרוך בהעברה מהירה של זרם חילופין בתדר בינוני או גבוה ממקור חשמל למשרן כדי ליצור שדה מגנטי מתחלף סביבו.
השדה המגנטי גורם לזרם על פני החיבור, אשר מייצר חום כדי להמיס את מתכת המילוי, מה שמאפשר לה לזרום ולהרטיב את פני השטח של חלק המתכת, ויוצר קשר חזק. באמצעות סלילים מרובי מיקומים, ניתן לבצע תהליך זה על מספר חלקים בו זמנית.
מומלץ לנקות ולבדוק סופיים כל רכיב מולחם. שטיפת חלקים במים שחוממים לטמפרטורה של לפחות 120 מעלות פרנהייט תסיר שאריות שטף וכל אבנית שנוצרה במהלך ההלחמה. יש לטבול את החלק במים לאחר שמתכת המילוי התמצקה אך המכלול עדיין חם.
בהתאם לחלק, בדיקה מינימלית יכולה לבוא לאחר בדיקה לא הורסת ובדיקה הרסנית. שיטות NDT כוללות בדיקה חזותית ורדיוגרפית, כמו גם בדיקות דליפה ואבטחה. שיטות בדיקה הרסנית נפוצות הן בדיקות מטלוגרפיות, קילוף, מתיחה, גזירה, עייפות, העברה ופיתול.
"הלחמת אינדוקציה דורשת השקעה ראשונית גדולה יותר מאשר שיטת הלפיד, אבל זה שווה את זה כי מקבלים את היעילות והשליטה הנוספות", אמר הולנד. "עם אינדוקציה, כשצריך חום, פשוט לוחצים. כשלא, לוחצים."
חברת Eldec מייצרת מגוון רחב של מקורות כוח להלחמת אינדוקציה, כגון קו התדרים הביניים ECO LINE MF, הזמין בתצורות שונות כדי להתאים בצורה הטובה ביותר לכל יישום. ספקי כוח אלה זמינים בדירוגי הספק הנעים בין 5 ל-150 קילוואט ובתדרים שבין 8 ל-40 הרץ. ניתן לצייד את כל הדגמים בתכונת הגברת הספק המאפשרת למפעיל להגדיל את דירוג העבודה הרציפה של 100% ב-50% נוספים תוך 3 דקות. תכונות עיקריות נוספות כוללות בקרת טמפרטורה פירומטרית, מקליט טמפרטורה ומתג הפעלה טרנזיסטור דו-קוטבי מבודד. חומרים מתכלים אלה דורשים תחזוקה מועטה, פועלים בשקט, בעלי טביעת רגל קטנה ומשולבים בקלות עם בקרי תאי עבודה.
יצרנים במספר תעשיות משתמשים יותר ויותר בהלחמת אינדוקציה להרכבת חלקים. באוש מצביע על יצרני ציוד רכב, תעופה וחלל, ציוד רפואי וכרייה כמשתמשים הגדולים ביותר בציוד הלחמת אינדוקציה של אמברל.
"מספר רכיבי האלומיניום המולחמים באינדוקציה בתעשיית הרכב ממשיך לעלות עקב יוזמות להפחתת משקל", מציין באוש. "במגזר התעופה והחלל, ניקל וסוגים אחרים של רפידות שחיקה מולחמים לעתים קרובות ללהבי סילון. שתי התעשיות גם מלחמות באינדוקציה אביזרי צנרת מפלדה שונים."
כל שש מערכות EasyHeat של Ambrell בעלות טווח תדרים של 150 עד 400 קילוהרץ והן אידיאליות להלחמת אינדוקציה של חלקים קטנים בגיאומטריות שונות. הדגמים הקומפקטיים (0112 ו-0224) מציעים בקרת הספק ברזולוציה של 25 וואט; הדגמים בסדרת LI (3542, 5060, 7590, 8310) מציעים בקרה ברזולוציה של 50 וואט.
לשתי הסדרות ראש עבודה נשלף במרחק של עד 3 מטרים ממקור החשמל. פקדי הפאנל הקדמי של המערכת ניתנים לתכנות, מה שמאפשר למשתמש הקצה להגדיר עד ארבעה פרופילי חימום שונים, כל אחד עם עד חמישה שלבי זמן ועוצמה. בקרת חשמל מרחוק זמינה עבור מגע או קלט אנלוגי, או יציאת נתונים טורית אופציונלית.
"הלקוחות העיקריים שלנו בתחום הלחמת אינדוקציה הם יצרנים של חלקים המכילים פחמן, או חלקים בעלי מסה גדולה המכילים אחוז גבוה של ברזל", מסביר ריץ' קוקלג', מנהל פיתוח עסקי של פיוז'ן. "חלק מהחברות הללו משרתות את תעשיות הרכב והחלל, בעוד שאחרות מייצרות אקדחים, מכלולי כלי חיתוך, ברזי אינסטלציה וניקוז, או בלוקים ונתיכים לחלוקת חשמל."
פיוז'ן מוכרת מערכות סיבוביות בהתאמה אישית שיכולות לבצע הלחמה אינדוקטיבית של 100 עד 1,000 חלקים לשעה. לדברי קוקלג', תפוקות גבוהות יותר אפשריות עבור סוג יחיד של חלק או עבור סדרה ספציפית של חלקים. גודל חלקים אלה נע בין 2 ל-14 אינץ' רבועים.
"כל מערכת מכילה אינדקסר של Stelron Components Inc. עם 8, 10 או 12 תחנות עבודה", מסביר קוקלג'. "חלק מתחנות העבודה משמשות להלחמה, בעוד שאחרות משמשות לבדיקה, באמצעות מצלמות ראייה או ציוד מדידה בלייזר, או לביצוע בדיקות משיכה כדי להבטיח חיבורים מולחמים באיכות גבוהה."
יצרנים משתמשים בספקי הכוח ECO LINE הסטנדרטיים של eldec עבור מגוון יישומי הלחמת אינדוקציה, כגון חיבור רוטורים וגירים, או חיבור בתי מנוע, אמר הולנד. לאחרונה, דגם של 100 קילוואט של גנרטור זה שימש ביישום חלקים גדול שכלל הלחמת טבעות מעגל נחושת לחיבורי ברז נחושת עבור גנרטורים של סכרים הידרואלקטריים.
חברת Eldec מייצרת גם ספקי כוח ניידים מסוג MiniMICO הניתנים להזזה בקלות ברחבי המפעל עם טווח תדרים של 10 עד 25 קילוהרץ. לפני שנתיים, יצרן של צינורות מחליף חום לרכב השתמש ב-MiniMICO להלחמת אינדוקציה עם מרפקים חוזרים לכל צינור. אדם אחד ביצע את כל ההלחמה, והרכבת כל צינור ארכה פחות מ-30 שניות.
ג'ים הוא עורך בכיר ב-ASSEMBLY עם למעלה מ-30 שנות ניסיון עריכה. לפני שהצטרף ל-ASSEMBLY, קמילו היה מהנדס PM, עורך של כתבי העת Association for Equipment Engineering Journal ו-Milling Journal. לג'ים תואר באנגלית מאוניברסיטת דה-פול.
הגש בקשה להצעת מחיר (RFP) לספק לבחירתך ולחץ על כפתור המפרט את הצרכים שלך
עיינו במדריך הקונים שלנו כדי למצוא ספקים של כל סוגי טכנולוגיות ההרכבה, המכונות והמערכות, ספקי שירותים וארגוני סחר.
Lean Six Sigma מניעה מאמצי שיפור מתמיד במשך עשרות שנים, אך חסרונותיה הפכו לברורים. איסוף נתונים הוא עתיר עבודה ויכול ללכוד רק דגימות קטנות. כיום ניתן ללכוד נתונים לאורך תקופות זמן ארוכות ובמיקומים מרובים בחלקיק מהעלות של שיטות ידניות ישנות יותר.
רובוטים זולים וקלים יותר לשימוש מאי פעם. טכנולוגיה זו זמינה בקלות אפילו עבור יצרנים קטנים ובינוניים. האזינו לפאנל דיון בלעדי זה בהשתתפות מנהלים מארבעה מספקי הרובוטיקה המובילים באמריקה: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America ו-Universal Robots.