თითქმის ყველა აწყობის პროცესი შეიძლება რამდენიმე გზით განხორციელდეს. საუკეთესო შედეგის მისაღწევად მწარმოებელი ან ინტეგრატორი, როგორც წესი, ისეთ ვარიანტს ირჩევს, რომელიც კონკრეტულ აპლიკაციას აპრობირებულ ტექნოლოგიას ადარებს.
შედუღება ერთ-ერთი ასეთი პროცესია. შედუღება არის ლითონის შეერთების პროცესი, რომლის დროსაც ორი ან მეტი ლითონის ნაწილი შეერთებულია შემავსებელი ლითონის დნობით და მისი შეერთებაში ჩაშვებით. შემავსებელ ლითონს უფრო დაბალი დნობის ტემპერატურა აქვს, ვიდრე მიმდებარე ლითონის ნაწილებს.
შედუღებისთვის სითბოს მიწოდება შესაძლებელია ჩირაღდნებით, ღუმელებით ან ინდუქციური კოჭებით. ინდუქციური შედუღების დროს ინდუქციური კოჭა ქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც ათბობს სუბსტრატს შემავსებელი ლითონის დნობისთვის. ინდუქციური შედუღება საუკეთესო არჩევანად ცხადდება აწყობის მზარდი რაოდენობის აპლიკაციებისთვის.
„ინდუქციური შედუღება გაცილებით უსაფრთხოა, ვიდრე ჩირაღდნით შედუღება, უფრო სწრაფია, ვიდრე ღუმელით შედუღება და ორივეზე უფრო განმეორებადია“, - თქვა სტივ ანდერსონმა, Fusion Inc.-ის საველე და სატესტო მეცნიერების მენეჯერმა, რომელიც 88 წლის ინტეგრატორია უილოუბიში, ოჰაიო საიდი, სპეციალიზირებულია სხვადასხვა აწყობის მეთოდში, მათ შორის შედუღებაში. „გარდა ამისა, ინდუქციური შედუღება უფრო ადვილია. დანარჩენ ორ მეთოდთან შედარებით, თქვენ მხოლოდ სტანდარტული ელექტროენერგია გჭირდებათ.“
რამდენიმე წლის წინ, Fusion-მა შეიმუშავა სრულად ავტომატური ექვსსადგურიანი მანქანა ლითონის დამუშავებისა და ხელსაწყოების დასამზადებლად განკუთვნილი 10 კარბიდის საბურავის ასაწყობად. საბურავები მზადდება ცილინდრული და კონუსური ვოლფრამის კარბიდის ბლანკების ფოლადის ძელზე მიმაგრებით. წარმოების სიჩქარე საათში 250 ნაწილია, ხოლო ცალკეული ნაწილების უჯრა იტევს 144 ბლანკს და ხელსაწყოების დამჭერს.
„ოთხღერძიანი SCARA რობოტი უჯრიდან იღებს სახელურს, აწვდის მას შედუღების პასტის დისპენსერს და იტვირთავს დამჭერის ბუდეში“, - განმარტავს ანდერსონი. „შემდეგ რობოტი უჯრიდან იღებს ცარიელი ნაწილის ნაწილს და ათავსებს მას ღეროს ბოლოზე, რომელზეც ის არის მიმაგრებული. ინდუქციური შედუღება ხორციელდება ელექტრო ხვეულის გამოყენებით, რომელიც ვერტიკალურად შემოეხვევა ორ ნაწილს და ვერცხლის შემავსებელ ლითონს 1,305 F ლიკვიდუსის ტემპერატურამდე აჰყავს. მას შემდეგ, რაც ბურის კომპონენტი გასწორდება და გაცივდება, ის გამოიდევნება გამონადენის ღარით და გროვდება შემდგომი დამუშავებისთვის“.
ინდუქციური შედუღების გამოყენება აწყობისთვის სულ უფრო და უფრო იზრდება, ძირითადად იმიტომ, რომ ის ქმნის მტკიცე კავშირს ორ ლითონის ნაწილს შორის და რადგან ის ძალიან ეფექტურია განსხვავებული მასალების შეერთებისთვის. გარემოსდაცვითი საკითხები, გაუმჯობესებული ტექნოლოგია და არატრადიციული გამოყენება ასევე აიძულებს წარმოების ინჟინრებს, უფრო დეტალურად შეისწავლონ ინდუქციური შედუღება.
ინდუქციური შედუღება 1950-იანი წლებიდან არსებობს, თუმცა ინდუქციური გათბობის კონცეფცია (ელექტრომაგნეტიზმის გამოყენებით) საუკუნეზე მეტი ხნის წინ ბრიტანელმა მეცნიერმა მაიკლ ფარადეიმ აღმოაჩინა. შედუღების პირველი სითბოს წყარო ხელის ჩირაღდნები იყო, რასაც 1920-იან წლებში ღუმელები მოჰყვა. მეორე მსოფლიო ომის დროს, ღუმელზე დაფუძნებული მეთოდები ხშირად გამოიყენებოდა ლითონის ნაწილების დიდი რაოდენობით წარმოებისთვის მინიმალური შრომისა და ხარჯების გამოყენებით.
1960-იან და 1970-იან წლებში კონდიცირებაზე მომხმარებელთა მოთხოვნამ ინდუქციური შედუღების ახალი გამოყენება გამოიწვია. სინამდვილეში, 1970-იანი წლების ბოლოს ალუმინის მასობრივმა შედუღებამ გამოიწვია დღევანდელი საავტომობილო კონდიცირების სისტემებში არსებული მრავალი კომპონენტის შექმნა.
„ჩირაღდნით შედუღებისგან განსხვავებით, ინდუქციური შედუღება უკონტაქტოა და მინიმუმამდე ამცირებს გადახურების რისკს“, - აღნიშნავს რიკ ბაუში, Ambrell Corp.-ის გაყიდვების მენეჯერი, inTEST.temperature.
eldec LLC-ის გაყიდვებისა და ოპერაციების მენეჯერის, გრეგ ჰოლანდის თქმით, სტანდარტული ინდუქციური შედუღების სისტემა სამი კომპონენტისგან შედგება. ესენია კვების წყარო, სამუშაო თავი ინდუქციური ხვეულით და გამაგრილებელი ანუ გაგრილების სისტემა.
დენის წყარო დაკავშირებულია სამუშაო თავთან და კოჭები სპეციალურადაა შექმნილი, რათა მოერგოს შეერთების ადგილს. ინდუქტორები შეიძლება დამზადდეს მყარი ღეროებისგან, მოქნილი კაბელებისგან, დამუშავებული ბილეტებისგან ან 3D პრინტერით დაბეჭდილი სპილენძის ფხვნილისებრი შენადნობებისგან. თუმცა, როგორც წესი, ისინი დამზადებულია ღრუ სპილენძის მილისგან, რომელშიც წყალი მიედინება რამდენიმე მიზეზის გამო. ერთ-ერთი მათგანია კოჭას გაგრილება შედუღების პროცესის დროს ნაწილების მიერ არეკლილი სითბოს საწინააღმდეგოდ. მიედინება წყალი ასევე ხელს უშლის კოჭებში სითბოს დაგროვებას ცვლადი დენის ხშირი არსებობის და შედეგად გამოწვეული არაეფექტური სითბოს გადაცემის გამო.
„ზოგჯერ ნაკადის კონცენტრატორი თავსდება ხვეულზე, რათა გააძლიეროს მაგნიტური ველი შეერთების ერთ ან რამდენიმე წერტილში“, - განმარტავს ჰოლანდი. „ასეთი კონცენტრატორები შეიძლება იყოს ლამინირებული ტიპის, რომელიც შედგება ერთმანეთთან მჭიდროდ დაწყობილი თხელი ელექტრო ფოლადებისგან, ან ფერომაგნიტური მილებისგან, რომლებიც შეიცავს ფხვნილისებრ ფერომაგნიტურ მასალას და მაღალი წნევის ქვეშ შეკუმშულ დიელექტრულ ბმებს. გამოიყენეთ ორივე. კონცენტრატორის უპირატესობა ის არის, რომ ის ამცირებს ციკლის დროს შეერთების კონკრეტულ ადგილებში მეტი ენერგიის უფრო სწრაფად მიწოდებით, ხოლო სხვა უბნებს უფრო გრილს ინარჩუნებს.“
ინდუქციური შედუღებისთვის ლითონის ნაწილების განლაგებამდე, ოპერატორმა სწორად უნდა დააყენოს სისტემის სიხშირე და სიმძლავრის დონეები. სიხშირე შეიძლება მერყეობდეს 5-დან 500 კჰც-მდე, რაც უფრო მაღალია სიხშირე, მით უფრო სწრაფად თბება ზედაპირი.
ელექტრომომარაგებას ხშირად შეუძლია ასობით კილოვატის ელექტროენერგიის გამომუშავება. თუმცა, ხელისგულის ზომის ნაწილის 10-15 წამში შედუღებას მხოლოდ 1-დან 5 კილოვატამდე სჭირდება. შედარებისთვის, დიდი ზომის ნაწილებს შეიძლება დასჭირდეს 50-დან 100 კილოვატამდე სიმძლავრე და შედუღებას 5 წუთამდე დასჭირდეს.
„ზოგადი წესით, პატარა კომპონენტები ნაკლებ ენერგიას მოიხმარენ, მაგრამ უფრო მაღალ სიხშირეებს საჭიროებენ, მაგალითად, 100-დან 300 კილოჰერცამდე“, - თქვა ბაუშმა. „ამის საპირისპიროდ, უფრო დიდ კომპონენტებს მეტი სიმძლავრე და უფრო დაბალი სიხშირეები სჭირდებათ, როგორც წესი, 100 კილოჰერცზე ნაკლები“.
ლითონის ნაწილების ზომის მიუხედავად, დამაგრებამდე ისინი სწორად უნდა იყოს განლაგებული. ყურადღება უნდა მიექცეს ძირითად ლითონებს შორის მჭიდრო უფსკრულის შენარჩუნებას, რათა მოძრავი შემავსებელი ლითონის კაპილარული მოქმედება სათანადოდ განხორციელდეს. ამ უფსკრულის უზრუნველსაყოფად საუკეთესო გზაა კონდახის, შემოხვევის და კონდახის შემოხვევის შეერთებები.
მისაღებია ტრადიციული ან თვითდამაგრებადი მოწყობილობები. სტანდარტული მოწყობილობები უნდა იყოს დამზადებული ნაკლებად გამტარი მასალებისგან, როგორიცაა უჟანგავი ფოლადი ან კერამიკა, და რაც შეიძლება ნაკლებად უნდა ეხებოდეს კომპონენტებს.
ურთიერთდაკავშირებული ნაკერებით, ჩაღრმავებებით, ჩაღრმავებებით ან კვანძებით ნაწილების დიზაინით, თვითფიქსაცია შესაძლებელია მექანიკური საყრდენის გარეშე.
შემდეგ შეერთებები იწმინდება ზუმფარის ჩხირით ან გამხსნელით, რათა მოშორდეს დამაბინძურებლები, როგორიცაა ზეთი, ცხიმი, ჟანგი, ქერცლი და ჭუჭყი. ეს ნაბიჯი კიდევ უფრო აძლიერებს გამდნარი შემავსებელი ლითონის კაპილარულ მოქმედებას, რომელიც თავს აწევს შეერთების მიმდებარე ზედაპირებში.
ნაწილების სათანადოდ დამაგრებისა და გაწმენდის შემდეგ, ოპერატორი შეერთებაზე წაისმევს შესაერთებელ ნაერთს (ჩვეულებრივ, პასტას). ნაერთი წარმოადგენს შემავსებელი ლითონის, ფლუსს (დაჟანგვის თავიდან ასაცილებლად) და შემაკავშირებელ ნივთიერებას, რომელიც ლითონსა და ფლუსს ერთად აკავებს დნობამდე.
შედუღებისას გამოყენებული შემავსებელი ლითონები და ფლუსები ისეა შემუშავებული, რომ გაუძლოს უფრო მაღალ ტემპერატურას, ვიდრე შედუღებისას გამოყენებული. შედუღებისთვის გამოყენებული შემავსებელი ლითონები დნება მინიმუმ 842 F ტემპერატურაზე და უფრო მტკიცეა გაციებისას. მათ შორისაა ალუმინი-სილიციუმი, სპილენძი, სპილენძი-ვერცხლი, თითბერი, ბრინჯაო, ოქრო-ვერცხლი, ვერცხლი და ნიკელის შენადნობები.
შემდეგ ოპერატორი ათავსებს ინდუქციურ კოჭას, რომელიც სხვადასხვა დიზაინით არის ხელმისაწვდომი. სპირალური კოჭები წრიული ან ოვალური ფორმისაა და მთლიანად გარს აკრავს ნაწილს, ხოლო ჩანგლისებრი (ან ქინძისთავიანი) კოჭები განლაგებულია შეერთების თითოეულ მხარეს, ხოლო არხის კოჭები ნაწილზე მაგრდება. სხვა კოჭებია შიდა დიამეტრი (ID), ID/გარე დიამეტრი (OD), ბლინისებრი, ღია და მრავალპოზიციური.
მაღალი ხარისხის შედუღებული შეერთებებისთვის აუცილებელია ერთგვაროვანი სითბო. ამისათვის ოპერატორმა უნდა უზრუნველყოს, რომ თითოეულ ინდუქციურ ხვეულას შორის ვერტიკალური მანძილი მცირე იყოს და შეერთების მანძილი (ღრუჭის სიგანე ხვეულის გარე დიამეტრიდან შიდა დიამეტრის სიგრძემდე) ერთგვაროვანი დარჩეს.
შემდეგ, ოპერატორი რთავს ელექტროენერგიას შეერთების გათბობის პროცესის დასაწყებად. ეს გულისხმობს საშუალო ან მაღალი სიხშირის ცვლადი დენის სწრაფ გადატანას ენერგიის წყაროდან ინდუქტორში, რათა შეიქმნას მის გარშემო ცვლადი მაგნიტური ველი.
მაგნიტური ველი შეერთების ზედაპირზე იწვევს დენს, რომელიც წარმოქმნის სითბოს შემავსებელი ლითონის დნობისთვის, რაც საშუალებას აძლევს მას იმოძრაოს და დაასველოს ლითონის ზედაპირი, რითაც ქმნის მტკიცე შეერთებას. მრავალპოზიციური ხვეულების გამოყენებით, ეს პროცესი შეიძლება ერთდროულად შესრულდეს რამდენიმე ნაწილზე.
რეკომენდებულია თითოეული შედუღებული კომპონენტის საბოლოო გაწმენდა და შემოწმება. ნაწილების გარეცხვა მინიმუმ 120 F ტემპერატურამდე გაცხელებული წყლით მოაშორებს ნაკადის ნარჩენებს და შედუღების დროს წარმოქმნილ ნებისმიერ ქერქს. ნაწილი წყალში უნდა ჩაეფლო მას შემდეგ, რაც შემავსებელი ლითონი გამაგრდება, მაგრამ ასამბლეა ჯერ კიდევ ცხელია.
ნაწილის მიხედვით, მინიმალურ შემოწმებას შეიძლება მოჰყვეს არადესტრუქციული და დესტრუქციული ტესტირება. NDT მეთოდები მოიცავს ვიზუალურ და რადიოგრაფიულ შემოწმებას, ასევე გაჟონვისა და დაცულობის ტესტირებას. დესტრუქციული ტესტირების გავრცელებული მეთოდებია მეტალოგრაფიული, აშრევების, დაჭიმვის, ძვრის, დაღლილობის, გადაცემის და ტორსიის ტესტირება.
„ინდუქციური შედუღება მოითხოვს უფრო დიდ წინასწარ კაპიტალდაბანდებას, ვიდრე ჩირაღდნის მეთოდი, მაგრამ ღირს, რადგან თქვენ მიიღებთ დამატებით ეფექტურობას და კონტროლს“, - თქვა ჰოლანდმა. „ინდუქციური შედუღების შემთხვევაში, როდესაც სითბო გჭირდებათ, უბრალოდ აჭერთ. როდესაც არ გჭირდებათ, აჭერთ“.
Eldec აწარმოებს ინდუქციური შედუღებისთვის განკუთვნილი ენერგიის წყაროების ფართო სპექტრს, როგორიცაა ECO LINE MF შუალედური სიხშირის ხაზი, რომელიც ხელმისაწვდომია სხვადასხვა კონფიგურაციით, რათა საუკეთესოდ მოერგოს თითოეულ დანიშნულებას. ეს კვების წყაროები ხელმისაწვდომია 5-დან 150 კვტ-მდე სიმძლავრით და 8-დან 40 ჰც-მდე სიხშირით. ყველა მოდელი შეიძლება აღჭურვილი იყოს სიმძლავრის გამაძლიერებელი ფუნქციით, რომელიც ოპერატორს საშუალებას აძლევს გაზარდოს 100%-იანი უწყვეტი მუშაობის მაჩვენებელი დამატებით 50%-ით 3 წუთის განმავლობაში. სხვა ძირითადი მახასიათებლებია პირომეტრის ტემპერატურის კონტროლი, ტემპერატურის ჩამწერი და იზოლირებული კარიბჭის ბიპოლარული ტრანზისტორის დენის გადამრთველი. ეს სახარჯი მასალები საჭიროებს მცირე მოვლას, მუშაობს ჩუმად, აქვს მცირე ფართობი და ადვილად ინტეგრირდება სამუშაო უჯრედების კონტროლერებთან.
რამდენიმე ინდუსტრიის მწარმოებლები სულ უფრო ხშირად იყენებენ ინდუქციურ შედუღებას ნაწილების ასაწყობად. ბაუში Ambrell-ის ინდუქციური შედუღების აღჭურვილობის უმსხვილეს მომხმარებლებად საავტომობილო, აერონავტიკის, სამედიცინო აღჭურვილობისა და სამთო აღჭურვილობის მწარმოებლებს ასახელებს.
„საავტომობილო ინდუსტრიაში წონის შემცირების ინიციატივების გამო ინდუქციური შედუღებით ალუმინის კომპონენტების რაოდენობა კვლავ იზრდება“, - აღნიშნავს ბაუში. „აერონავტიკის სექტორში ნიკელის და სხვა ტიპის ცვეთის ბალიშები ხშირად რეაქტიული ფრთებისკენ არის მიმაგრებული. ორივე ინდუსტრია ასევე ამუშავებს სხვადასხვა ფოლადის მილების ფიტინგებს ინდუქციური შედუღებით“.
Ambrell-ის ექვსივე EasyHeat სისტემას აქვს 150-დან 400 კჰც-მდე სიხშირის დიაპაზონი და იდეალურია სხვადასხვა გეომეტრიის მცირე ნაწილების ინდუქციური შედუღებისთვის. კომპაქტური მოდელები (0112 და 0224) გვთავაზობენ სიმძლავრის კონტროლს 25 ვატიანი გარჩევადობის ფარგლებში; LI სერიის მოდელები (3542, 5060, 7590, 8310) გვთავაზობენ კონტროლს 50 ვატიანი გარჩევადობის ფარგლებში.
ორივე სერიას აქვს მოსახსნელი სამუშაო თავი, რომელიც დენის წყაროდან 10 ფუტამდე დაშორებით მდებარეობს. სისტემის წინა პანელის მართვის საშუალებები პროგრამირებადია, რაც საბოლოო მომხმარებელს საშუალებას აძლევს განსაზღვროს ოთხამდე განსხვავებული გათბობის პროფილი, თითოეული ხუთამდე დროისა და სიმძლავრის საფეხურით. დისტანციური დენის მართვა ხელმისაწვდომია კონტაქტური ან ანალოგური შეყვანისთვის, ან სურვილისამებრ სერიული მონაცემთა პორტისთვის.
„ინდუქციური შედუღების ჩვენი ძირითადი მომხმარებლები არიან ნახშირბადის შემცველი ნაწილების ან რკინის მაღალი პროცენტული შემცველი დიდი მასის ნაწილების მწარმოებლები“, - განმარტავს რიჩ კუკელი, Fusion-ის ბიზნესის განვითარების მენეჯერი. „ამ კომპანიებიდან ზოგიერთი ემსახურება საავტომობილო და აერონავტიკულ ინდუსტრიებს, ზოგი კი აწარმოებს იარაღს, საჭრელი ხელსაწყოების შეკრებებს, სანტექნიკის ონკანებსა და დრენაჟებს, ან ელექტროენერგიის გამანაწილებელ ბლოკებსა და დაუკრავენებს“.
„Fusion“ ყიდის როტაციულ სისტემებს, რომლებსაც შეუძლიათ საათში 100-დან 1000-მდე ნაწილის ინდუქციური შედუღება. კუკელიის თქმით, ერთი ტიპის ნაწილისთვის ან ნაწილების კონკრეტული სერიისთვის შესაძლებელია უფრო მაღალი მოსავლიანობა. ამ ნაწილების ზომა 2-დან 14 კვადრატულ ინჩამდე მერყეობს.
„თითოეული სისტემა შეიცავს Stelron Components Inc.-ის ინდექსატორს 8, 10 ან 12 სამუშაო სადგურით“, - განმარტავს კუკელი. „ზოგიერთი სამუშაო სადგური გამოიყენება შედუღებისთვის, ზოგი კი შემოწმებისთვის, ხედვის კამერების ან ლაზერული საზომი მოწყობილობების გამოყენებით, ან მაღალი ხარისხის შედუღებული შეერთებების უზრუნველსაყოფად გაჭიმვის ტესტების ჩასატარებლად“.
მწარმოებლები იყენებენ eldec-ის სტანდარტულ ECO LINE კვების წყაროებს ინდუქციური შედუღების სხვადასხვა აპლიკაციისთვის, როგორიცაა შეკუმშვადი როტორებისა და ლილვების შესაერთებლად ან ძრავის კორპუსების შესაერთებლად, განაცხადა ჰოლანდმა. ახლახანს, ამ გენერატორის 100 კვტ-იანი მოდელი გამოიყენებოდა დიდი ნაწილების წარმოებაში, რაც მოიცავდა სპილენძის წრედის რგოლების შედუღებას ჰიდროელექტროსადგურის კაშხლის გენერატორების სპილენძის ონკანის შეერთებებზე.
Eldec ასევე აწარმოებს პორტატულ MiniMICO კვების წყაროებს, რომელთა გადაადგილება ქარხანაში მარტივად შეიძლება 10-დან 25 კჰც-მდე სიხშირის დიაპაზონში. ორი წლის წინ, საავტომობილო სითბოს გადამცვლელი მილების მწარმოებელმა MiniMICO გამოიყენა თითოეულ მილზე დაბრუნების იდაყვების ინდუქციური შედუღების მიზნით. შედუღების მთელი სამუშაო ერთმა ადამიანმა შეასრულა და თითოეული მილის აწყობას 30 წამზე ნაკლები დასჭირდა.
ჯიმი ASSEMBLY-ის უფროსი რედაქტორია 30 წელზე მეტი სარედაქციო გამოცდილებით. ASSEMBLY-ში შესვლამდე კამილო იყო PM ინჟინერი, Association for Equipment Engineering Journal-ისა და Milling Journal-ის რედაქტორი. ჯიმს აქვს ინგლისური ენის ხარისხი დეპოლის უნივერსიტეტიდან.
გაუგზავნეთ წინადადების მოთხოვნა (RFP) თქვენს მიერ არჩეულ გამყიდველს და დააჭირეთ ღილაკს, რომელიც აღწერს თქვენს საჭიროებებს
დაათვალიერეთ ჩვენი მყიდველის სახელმძღვანელო, რათა იპოვოთ ყველა სახის ასაწყობი ტექნოლოგიის, დანადგარებისა და სისტემების მომწოდებლები, მომსახურების მიმწოდებლები და სავაჭრო ორგანიზაციები.
Lean Six Sigma ათწლეულების განმავლობაში უწყვეტი გაუმჯობესების მცდელობებს უძღვებოდა, თუმცა მისი ნაკლოვანებები აშკარა გახდა. მონაცემთა შეგროვება შრომატევადია და მხოლოდ მცირე ნიმუშების აღრიცხვაა შესაძლებელი. ამჟამად მონაცემების შეგროვება შესაძლებელია ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში და მრავალ ადგილას, ძველი ხელით შესრულებული მეთოდების ღირებულების გაცილებით მცირე ნაწილად.
რობოტები უფრო იაფი და მარტივი გამოსაყენებელია, ვიდრე ოდესმე. ეს ტექნოლოგია ადვილად ხელმისაწვდომია მცირე და საშუალო მწარმოებლებისთვისაც კი. მოუსმინეთ ამ ექსკლუზიურ პანელურ დისკუსიას, რომელშიც მონაწილეობას მიიღებენ ამერიკის ოთხი წამყვანი რობოტიკის მიმწოდებლის აღმასრულებლები: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America და Universal Robots.