Gandrīz katru montāžas procesu var veikt vairākos veidos. Ražotājs vai integrators izvēlas labākos rezultātus, parasti izvēloties tādu variantu, kas atbilst pārbaudītai tehnoloģijai konkrētam pielietojumam.
Cietlodēšana ir viens no šādiem procesiem. Cietlodēšana ir metālu savienošanas process, kurā divas vai vairākas metāla daļas tiek savienotas, izkausējot pildmetālu un ieplūstot to savienojumā. Pildmetālam ir zemāka kušanas temperatūra nekā blakus esošajām metāla daļām.
Lodēšanai nepieciešamo siltumu var nodrošināt ar degļiem, krāsnīm vai indukcijas spolēm. Indukcijas lodēšanas laikā indukcijas spole rada magnētisko lauku, kas uzsilda substrātu, lai izkausētu pildmetālu. Indukcijas lodēšana izrādās labākā izvēle arvien pieaugošam montāžas pielietojumu skaitam.
“Indukcijas lodēšana ir daudz drošāka nekā lodēšana deglī, ātrāka nekā lodēšana krāsnī un atkārtojamāka nekā abas,” sacīja Stīvs Andersons, lauka un testēšanas zinātnes vadītājs uzņēmumā Fusion Inc., 88 gadus vecs integrators Viloubijā, Ohaio štatā, kas specializējas dažādās montāžas metodēs, tostarp lodēšanā. “Turklāt indukcijas lodēšana ir vienkāršāka. Salīdzinot ar pārējām divām metodēm, viss, kas jums patiešām ir nepieciešams, ir standarta elektrība.”
Pirms dažiem gadiem Fusion izstrādāja pilnībā automātisku sešu staciju iekārtu 10 karbīda urbju montāžai metālapstrādei un instrumentu izgatavošanai. Urbji tiek izgatavoti, piestiprinot cilindriskas un koniskas volframa karbīda sagataves pie tērauda kāta. Ražošanas ātrums ir 250 detaļas stundā, un atsevišķajā detaļu paplātē var ievietot 144 sagataves un instrumentu turētājus.
“Četru asu SCARA robots paņem rokturi no paplātes, pasniedz to lodēšanas pastas dozatoram un ievieto satvērēja ligzdā,” skaidro Andersons. “Pēc tam robots paņem sagataves gabalu no paplātes un novieto to uz kāta gala, pie kura tas ir pielīmēts. Indukcijas lodēšana tiek veikta, izmantojot elektrisko spoli, kas vertikāli aptin abas daļas un uzsilda sudraba pildmetālu līdz 1305 F likvidusa temperatūrai. Pēc tam, kad urbšanas komponents ir izlīdzināts un atdzesēts, tas tiek izmests caur izlādes kanālu un savākts tālākai apstrādei.”
Indukcijas lodēšanas izmantošana montāžai pieaug, galvenokārt tāpēc, ka tā rada spēcīgu savienojumu starp divām metāla detaļām un tāpēc, ka tā ir ļoti efektīva dažādu materiālu savienošanā. Vides problēmas, uzlabotas tehnoloģijas un netradicionāli pielietojumi arī liek ražošanas inženieriem rūpīgāk aplūkot indukcijas lodēšanu.
Indukcijas lodēšana pastāv jau kopš 20. gs. piecdesmitajiem gadiem, lai gan indukcijas sildīšanas koncepciju (izmantojot elektromagnētismu) atklāja vairāk nekā gadsimtu iepriekš britu zinātnieks Maikls Faradejs. Rokas lodlampas bija pirmais siltuma avots lodēšanai, kam 20. gs. divdesmitajos gados sekoja krāsnis. Otrā pasaules kara laikā krāsns metodes bieži tika izmantotas, lai ražotu lielu daudzumu metāla detaļu ar minimālu darbaspēku un izdevumiem.
Patērētāju pieprasījums pēc gaisa kondicionēšanas 20. gs. sešdesmitajos un septiņdesmitajos gados radīja jaunus indukcijas lodēšanas pielietojumus. Faktiski alumīnija masveida lodēšana 20. gs. septiņdesmito gadu beigās noveda pie daudzu mūsdienu automobiļu gaisa kondicionēšanas sistēmu sastāvdaļu radīšanas.
“Atšķirībā no lodēšanas ar lodēšanas degli, indukcijas lodēšana ir bezkontakta un samazina pārkaršanas risku,” norāda Riks Baušs, Ambrell Corp. pārdošanas vadītājs vietnē inTEST.temperature.”
Saskaņā ar eldec LLC pārdošanas un operāciju vadītāja Grega Holanda teikto, standarta indukcijas lodēšanas sistēma sastāv no trim komponentiem. Tie ir barošanas avots, darba galva ar indukcijas spoli un dzesētājs vai dzesēšanas sistēma.
Barošanas avots ir pievienots darba galvai, un spoles ir īpaši izstrādātas, lai tās atbilstu savienojumam. Induktori var būt izgatavoti no cietiem stieņiem, elastīgiem kabeļiem, apstrādātiem sagatavēm vai 3D drukātiem no pulverveida vara sakausējumiem. Tomēr parasti tie ir izgatavoti no dobām vara caurulēm, caur kurām vairāku iemeslu dēļ plūst ūdens. Viens no tiem ir uzturēt spoli vēsu, neitralizējot siltumu, ko lodēšanas procesā atstaro detaļas. Plūstošais ūdens arī novērš siltuma uzkrāšanos spolēs biežas maiņstrāvas klātbūtnes un neefektīvas siltuma pārneses dēļ.
“Dažreiz uz spoles tiek novietots plūsmas koncentrators, lai pastiprinātu magnētisko lauku vienā vai vairākos savienojuma punktos,” skaidro Holands. “Šādi koncentratori var būt lamināta tipa, kas sastāv no plāniem, cieši kopā sakrautiem elektrotehniskajiem tēraudiem, vai feromagnētiskām caurulēm, kas satur pulverveida feromagnētisku materiālu un dielektriskas saites, kas saspiestas zem augsta spiediena. Izmantojiet jebkuru no koncentratora priekšrocībām, jo ​​tas samazina cikla laiku, ātrāk pievadot vairāk enerģijas noteiktām savienojuma vietām, vienlaikus uzturot citas vietas vēsākas.”
Pirms metāla detaļu novietošanas indukcijas lodēšanai operatoram ir pareizi jāiestata sistēmas frekvence un jaudas līmeņi. Frekvence var būt no 5 līdz 500 kHz, jo augstāka frekvence, jo ātrāk virsma uzsilst.
Barošanas avoti bieži vien spēj saražot simtiem kilovatu elektroenerģijas. Tomēr plaukstas lieluma detaļas lodēšanai 10 līdz 15 sekundēs nepieciešami tikai 1 līdz 5 kilovati. Salīdzinājumam, lielām detaļām var būt nepieciešami 50 līdz 100 kilovati jaudas, un lodēšana var ilgt līdz pat 5 minūtēm.
“Parasti mazāki komponenti patērē mazāk enerģijas, bet tiem ir nepieciešamas augstākas frekvences, piemēram, no 100 līdz 300 kiloherciem,” sacīja Baušs. “Turpretī lielākiem komponentiem ir nepieciešama lielāka jauda un zemākas frekvences, parasti zem 100 kiloherciem.”
Neatkarīgi no to izmēra, metāla detaļas pirms nostiprināšanas ir pareizi jānovieto. Jārūpējas, lai starp pamatmetāliem būtu cieša atstarpe, lai plūstošais pildmetāls varētu nodrošināt pareizu kapilāro darbību. Sadursavienojumi, pārlaiduma savienojumi un sadursa pārlaiduma savienojumi ir labākais veids, kā nodrošināt šo atstarpi.
Ir pieņemami tradicionālie vai pašfiksējošie stiprinājumi. Standarta armatūrai jābūt izgatavotai no mazāk vadošiem materiāliem, piemēram, nerūsējošā tērauda vai keramikas, un tai pēc iespējas mazāk jāpieskaras detaļām.
Projektējot detaļas ar savstarpēji savienotām šuvēm, presēšanu, padziļinājumiem vai rievojumiem, pašfiksāciju var panākt bez mehāniska atbalsta nepieciešamības.
Pēc tam savienojumus notīra ar smilšpapīra spilventiņu vai šķīdinātāju, lai noņemtu tādus piesārņotājus kā eļļa, tauki, rūsa, katlakmens un netīrumi. Šis solis vēl vairāk pastiprina izkausētā pildmetāla kapilāro darbību, kas sevi velk cauri blakus esošajām savienojuma virsmām.
Pēc tam, kad detaļas ir pareizi ievietotas un notīrītas, operators uz savienojuma uzklāj šuvju masu (parasti pastu). Maisījums ir pildvielas, plūsmas (lai novērstu oksidēšanos) un saistvielas maisījums, kas satur metālu un plūsmu kopā pirms kušanas.
Lodēšanas pildmetāli un kušņi ir izstrādāti tā, lai izturētu augstāku temperatūru nekā lodēšanas pildmetāli. Lodēšanas pildmetāli kūst vismaz 842 F temperatūrā un ir stiprāki, atdzesējot. Tie ietver alumīnija-silīcija, vara, vara-sudraba, misiņa, bronzas, zelta-sudraba, sudraba un niķeļa sakausējumus.
Pēc tam operators pozicionē indukcijas spoli, kas ir pieejama dažādās konstrukcijās. Spirālveida spoles ir apaļas vai ovālas formas un pilnībā ieskauj detaļu, savukārt dakšas (vai knaibles) spoles atrodas abās savienojuma pusēs, un kanāla spoles pieķeras detaļai. Citas spoles ietver iekšējā diametra (ID), ID/ārējā diametra (OD), pankūku, atvērtas un daudzpozīciju spoles.
Augstas kvalitātes lodētiem savienojumiem ir būtiska vienmērīga karstuma padeve. Lai to panāktu, operatoram jānodrošina, lai vertikālais attālums starp katru indukcijas spoles cilpu būtu mazs un lai savienojuma attālums (atstarpes platums no spoles ārējā diametra līdz iekšējam diametram) paliktu vienmērīgs.
Pēc tam operators ieslēdz strāvu, lai sāktu savienojuma sildīšanas procesu. Tas ietver vidējas vai augstas frekvences maiņstrāvas ātru pārsūtīšanu no barošanas avota uz induktoru, lai ap to izveidotu maiņstrāvas magnētisko lauku.
Magnētiskais lauks inducē strāvu uz savienojuma virsmas, kas rada siltumu, lai izkausētu pildmetālu, ļaujot tam plūst un samitrināt metāla detaļas virsmu, radot spēcīgu saiti. Izmantojot daudzpozīciju spoles, šo procesu var veikt vienlaikus ar vairākām detaļām.
Ieteicama katras lodētās detaļas galīgā tīrīšana un pārbaude. Detaļu mazgāšana ar ūdeni, kas uzkarsēts vismaz līdz 120 F, noņems fluksa atlikumus un jebkādu lodēšanas laikā izveidojušos mērogu. Detaļa jāiegremdē ūdenī pēc tam, kad pildmetāls ir sacietējis, bet mezgls joprojām ir karsts.
Atkarībā no detaļas minimālajai pārbaudei var sekot nesagraujošā un destruktīvā testēšana. NDT metodes ietver vizuālo un radiogrāfisko pārbaudi, kā arī hermētiskuma un izturības testēšanu. Izplatītākās destruktīvās testēšanas metodes ir metalogrāfiskā, lobīšanās, stiepes, bīdes, noguruma, pārneses un vērpes testēšana.
“Indukcijas lodēšanai ir nepieciešami lielāki sākotnējie kapitālieguldījumi nekā lodēšanas degļa metodei, taču tā ir tā vērta, jo iegūst papildu efektivitāti un kontroli,” sacīja Holands. “Ar indukciju, kad nepieciešams siltums, vienkārši jānospiež. Kad nav nepieciešams, jānospiež.”
Eldec ražo plašu indukcijas lodēšanas barošanas avotu klāstu, piemēram, ECO LINE MF starpfrekvences līniju, kas ir pieejama dažādās konfigurācijās, lai vislabāk atbilstu katram pielietojumam. Šie barošanas avoti ir pieejami ar jaudu no 5 līdz 150 kW un frekvencēm no 8 līdz 40 Hz. Visus modeļus var aprīkot ar jaudas palielināšanas funkciju, kas ļauj operatoram palielināt 100% nepārtrauktas darbības jaudu par vēl 50% 3 minūšu laikā. Citas galvenās funkcijas ietver pirometra temperatūras kontroli, temperatūras reģistratoru un izolēta vārtu bipolārā tranzistora barošanas slēdzi. Šiem palīgmateriāliem ir nepieciešama neliela apkope, tie darbojas klusi, aizņem maz vietas un ir viegli integrējami ar darba šūnu kontrolleriem.
Ražotāji vairākās nozarēs arvien vairāk izmanto indukcijas lodēšanu detaļu montāžai. Bausch norāda, ka automobiļu, kosmosa, medicīnas iekārtu un kalnrūpniecības iekārtu ražotāji ir lielākie Ambrell indukcijas lodēšanas iekārtu lietotāji.
“Induktīvi lodētu alumīnija detaļu skaits autobūves nozarē turpina pieaugt svara samazināšanas iniciatīvu dēļ,” norāda Baušs. “Aviācijas un kosmosa nozarē niķelis un citi nodiluma spilventiņi bieži tiek lodēti pie strūklas lāpstiņām. Abas nozares arī indukcijas lodē dažādus tērauda cauruļu veidgabalus.”
Visām sešām Ambrell EasyHeat sistēmām ir frekvenču diapazons no 150 līdz 400 kHz, un tās ir ideāli piemērotas dažādu ģeometrijas mazu detaļu indukcijas lodēšanai. Kompaktie modeļi (0112 un 0224) piedāvā jaudas kontroli ar 25 vatu izšķirtspēju; LI sērijas modeļi (3542, 5060, 7590, 8310) piedāvā kontroli ar 50 vatu izšķirtspēju.
Abām sērijām ir noņemama darba galva, kas atrodas līdz pat 10 pēdu attālumā no barošanas avota. Sistēmas priekšējā paneļa vadības ierīces ir programmējamas, ļaujot gala lietotājam definēt līdz pat četriem dažādiem sildīšanas profiliem, katram no kuriem ir līdz pat pieciem laika un jaudas soļiem. Attālinātā jaudas vadība ir pieejama kontakta vai analogās ieejas vai papildu seriālā datu porta vajadzībām.
“Mūsu galvenie indukcijas lodēšanas klienti ir detaļu, kas satur oglekli, vai lielas masas detaļu, kas satur lielu dzelzs procentuālo daudzumu, ražotāji,” skaidro Ričs Cukelj, kodolsintēzes biznesa attīstības vadītājs. “Daži no šiem uzņēmumiem apkalpo autobūves un kosmosa rūpniecību, bet citi ražo pistoles, griezējinstrumentu komplektus, santehnikas krānus un notekas vai strāvas sadales blokus un drošinātājus.”
Fusion pārdod pielāgotas rotācijas sistēmas, kas var indukcijas lodēt no 100 līdz 1000 detaļām stundā. Saskaņā ar Cukelj teikto, lielāka raža ir iespējama gan viena veida detaļām, gan noteiktai detaļu sērijai. Šo detaļu izmērs ir no 2 līdz 14 kvadrātcollām.
“Katrā sistēmā ir iekļauts Stelron Components Inc. indeksētājs ar 8, 10 vai 12 darbstacijām,” skaidro Cukelj. “Dažas darbstacijas tiek izmantotas lodēšanai, bet citas tiek izmantotas pārbaudei, izmantojot redzes kameras vai lāzera mērīšanas iekārtas, vai arī veicot vilkšanas testus, lai nodrošinātu augstas kvalitātes lodētos savienojumus.”
Ražotāji izmanto eldec standarta ECO LINE barošanas blokus dažādiem indukcijas lodēšanas pielietojumiem, piemēram, rotoru un vārpstu saraušanai vai motoru korpusu savienošanai, sacīja Holands. Pavisam nesen šī ģeneratora 100 kW modelis tika izmantots lielā detaļu pielietojumā, kas ietvēra vara ķēdes gredzenu lodēšanu pie vara atzaru savienojumiem hidroelektrostaciju aizsprostu ģeneratoriem.
Eldec ražo arī pārnēsājamus MiniMICO barošanas blokus, kurus var viegli pārvietot pa rūpnīcu ar frekvenču diapazonu no 10 līdz 25 kHz. Pirms diviem gadiem kāds automobiļu siltummaiņu cauruļu ražotājs izmantoja MiniMICO, lai ar indukcijas lodējumu piestiprinātu atgriezes līkumus katrai caurulei. Visu lodēšanu veica viens cilvēks, un katras caurules montāža aizņēma mazāk nekā 30 sekundes.
Džims ir ASSEMBLY vecākais redaktors ar vairāk nekā 30 gadu redakcionālu pieredzi. Pirms pievienošanās ASSEMBLY Kamillo bija projektu vadītājs un žurnālu Association for Equipment Engineering Journal un Milling Journal redaktors. Džimam ir angļu valodas grāds no DePaul universitātes.
Iesniedziet piedāvājuma pieprasījumu (RFP) izvēlētajam piegādātājam un noklikšķiniet uz pogas, kurā detalizēti aprakstītas jūsu vajadzības.
Apskatiet mūsu pircēja ceļvedi, lai atrastu visu veidu montāžas tehnoloģiju, mašīnu un sistēmu piegādātājus, pakalpojumu sniedzējus un tirdzniecības organizācijas.
Lean Six Sigma metode jau gadu desmitiem ir virzījusi nepārtrauktas uzlabošanas centienus, taču tās trūkumi ir kļuvuši acīmredzami. Datu vākšana ir darbietilpīga un var aptvert tikai nelielus paraugus. Datus tagad var apkopot ilgā laika periodā un vairākās vietās par daudz zemākām izmaksām nekā vecākām manuālajām metodēm.
Roboti ir lētāki un vieglāk lietojami nekā jebkad agrāk. Šī tehnoloģija ir viegli pieejama pat maziem un vidējiem ražotājiem. Klausieties šo ekskluzīvo paneļdiskusiju, kurā piedalās vadītāji no četriem no Amerikas vadošajiem robotikas piegādātājiem: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America un Universal Robots.