Hampir setiap proses pemasangan boleh dijalankan dalam beberapa cara. Pilihan yang dipilih oleh pengilang atau penyepadu untuk hasil terbaik biasanya merupakan pilihan yang memadankan teknologi yang terbukti dengan aplikasi tertentu.
Mematri adalah salah satu proses sedemikian. Mematri ialah proses penyambungan logam di mana dua atau lebih bahagian logam disambungkan dengan mencairkan logam pengisi dan mengalirkannya ke dalam sambungan. Logam pengisi mempunyai takat lebur yang lebih rendah daripada bahagian logam bersebelahan.
Haba untuk pematrian boleh disediakan oleh obor, relau atau gegelung induksi. Semasa pematrian induksi, gegelung induksi menghasilkan medan magnet yang memanaskan substrat untuk mencairkan logam pengisi. Pematrian induksi terbukti menjadi pilihan terbaik untuk semakin banyak aplikasi pemasangan.
“Pateri induksi jauh lebih selamat daripada pateri obor, lebih pantas daripada pateri relau dan lebih boleh diulang daripada kedua-duanya,” kata Steve Anderson, pengurus sains lapangan dan ujian di Fusion Inc., seorang penyepadu berusia 88 tahun di Willoughby, Ohio, pakar dalam pelbagai kaedah pemasangan, termasuk pateri.”Tambahan pula, pateri induksi lebih mudah. ​​Berbanding dengan dua kaedah lain, apa yang anda perlukan hanyalah elektrik standard.”
Beberapa tahun yang lalu, Fusion telah membangunkan mesin enam stesen automatik sepenuhnya untuk memasang 10 gerinda karbida bagi kerja logam dan pembuatan alat. Gerinda tersebut dibuat dengan melekatkan kosong tungsten karbida silinder dan kon pada batang keluli. Kadar pengeluaran ialah 250 bahagian sejam, dan dulang bahagian yang berasingan boleh memuatkan 144 kosong dan pemegang alat.
“Robot SCARA empat paksi mengambil pemegang dari dulang, membawanya ke dispenser pes pateri, dan memasukkannya ke dalam sarang pencengkam,” jelas Anderson. “Robot kemudian mengambil sekeping kertas kosong dari dulang dan meletakkannya di hujung batang yang dilekatkan. Pematrian induksi dilakukan menggunakan gegelung elektrik yang membalut secara menegak di sekeliling kedua-dua bahagian dan membawa logam pengisi perak ke suhu cecair 1,305 F. Selepas komponen burr diselaraskan dan disejukkan, ia dikeluarkan melalui pelongsor pelepasan dan dikumpulkan untuk pemprosesan selanjutnya.”
Penggunaan pateri induksi untuk pemasangan semakin meningkat, terutamanya kerana ia mewujudkan hubungan yang kuat antara dua bahagian logam dan kerana ia sangat berkesan dalam menyambungkan bahan yang berbeza. Kebimbangan alam sekitar, teknologi yang lebih baik dan aplikasi bukan tradisional juga memaksa jurutera pembuatan untuk melihat dengan lebih dekat pateri induksi.
Pematrian induksi telah wujud sejak tahun 1950-an, walaupun konsep pemanasan induksi (menggunakan elektromagnetisme) telah ditemui lebih daripada satu abad sebelumnya oleh saintis British Michael Faraday. Obor tangan merupakan sumber haba pertama untuk pematrian, diikuti oleh relau pada tahun 1920-an. Semasa Perang Dunia II, kaedah berasaskan relau kerap digunakan untuk mengeluarkan bahagian logam dalam kuantiti yang banyak dengan tenaga kerja dan perbelanjaan yang minimum.
Permintaan pengguna untuk penyaman udara pada tahun 1960-an dan 1970-an telah mewujudkan aplikasi baharu untuk pematerian induksi. Malah, pematerian aluminium secara besar-besaran pada akhir 1970-an menghasilkan banyak komponen yang terdapat dalam sistem penyaman udara automotif hari ini.
“Tidak seperti pateri obor, pateri induksi adalah tanpa sentuhan dan meminimumkan risiko terlalu panas,” kata Rick Bausch, pengurus jualan untuk Ambrell Corp., inTEST.temperature.”
Menurut Greg Holland, pengurus jualan dan operasi di eldec LLC, sistem pateri induksi standard terdiri daripada tiga komponen. Ini ialah bekalan kuasa, kepala kerja dengan gegelung induksi dan sistem penyejuk atau penyejuk.
Bekalan kuasa disambungkan ke kepala kerja dan gegelung direka khas agar sesuai di sekitar sambungan. Induktor boleh dibuat daripada rod pepejal, kabel fleksibel, bilet mesin atau cetakan 3D daripada aloi kuprum serbuk. Walau bagaimanapun, biasanya ia diperbuat daripada tiub kuprum berongga, yang mana air mengalir atas beberapa sebab. Salah satunya adalah untuk memastikan gegelung sejuk dengan mengatasi haba yang dipantulkan oleh bahagian semasa proses pateri. Air yang mengalir juga menghalang pengumpulan haba dalam gegelung disebabkan oleh kehadiran arus ulang-alik yang kerap dan pemindahan haba yang tidak cekap yang terhasil.
“Kadangkala penumpu fluks diletakkan pada gegelung untuk menguatkan medan magnet pada satu atau lebih titik di simpang,” jelas Holland. “Penumpu sedemikian boleh jadi jenis lamina, yang terdiri daripada keluli elektrik nipis yang disusun rapat bersama, atau tiub feromagnet yang mengandungi bahan feromagnet serbuk dan ikatan dielektrik yang dimampatkan di bawah tekanan tinggi. Gunakan sama ada Manfaat penumpu ialah ia mengurangkan masa kitaran dengan membawa lebih banyak tenaga ke kawasan tertentu pada sambungan dengan lebih cepat, sambil memastikan kawasan lain lebih sejuk.”
Sebelum meletakkan bahagian logam untuk pematerian induksi, pengendali perlu menetapkan frekuensi dan tahap kuasa sistem dengan betul. Frekuensi boleh berkisar antara 5 hingga 500 kHz, semakin tinggi frekuensi, semakin cepat permukaan menjadi panas.
Bekalan kuasa selalunya mampu menghasilkan ratusan kilowatt elektrik. Walau bagaimanapun, mematri bahagian sebesar tapak tangan dalam 10 hingga 15 saat hanya memerlukan 1 hingga 5 kilowatt. Sebagai perbandingan, bahagian yang besar boleh memerlukan 50 hingga 100 kilowatt kuasa dan mengambil masa sehingga 5 minit untuk dipatri.
“Sebagai peraturan umum, komponen yang lebih kecil menggunakan kuasa yang lebih sedikit, tetapi memerlukan frekuensi yang lebih tinggi, seperti 100 hingga 300 kilohertz,” kata Bausch. “Sebaliknya, komponen yang lebih besar memerlukan lebih banyak kuasa dan frekuensi yang lebih rendah, biasanya di bawah 100 kilohertz.”
Tidak kira saiznya, bahagian logam perlu diletakkan dengan betul sebelum diikat. Penjagaan perlu diambil untuk mengekalkan jurang yang ketat antara logam asas bagi membolehkan tindakan kapilari yang betul oleh logam pengisi yang mengalir. Sambungan punggung, pangkuan dan pangkuan adalah cara terbaik untuk memastikan ruang kosong ini.
Lekapan tradisional atau pemasangan sendiri boleh diterima. Lekapan standard hendaklah diperbuat daripada bahan yang kurang konduktif seperti keluli tahan karat atau seramik, dan menyentuh komponen sesedikit mungkin.
Dengan mereka bentuk bahagian-bahagian dengan lipit, swaging, lekukan atau knurls yang saling mengunci, penetapan kendiri boleh dicapai tanpa memerlukan sokongan mekanikal.
Sambungan-sambungan tersebut kemudiannya dibersihkan dengan pad emery atau pelarut untuk membuang bahan cemar seperti minyak, gris, karat, kerak dan kotoran. Langkah ini meningkatkan lagi tindakan kapilari logam pengisi cair yang menarik dirinya melalui permukaan sambungan yang bersebelahan.
Selepas bahagian-bahagian diletakkan dan dibersihkan dengan betul, pengendali menggunakan sebatian sambungan (biasanya pes) pada sambungan. Sebatian ini merupakan campuran logam pengisi, fluks (untuk mencegah pengoksidaan) dan pengikat yang mengikat logam dan fluks bersama sebelum lebur.
Logam pengisi dan fluks yang digunakan dalam pematerian diformulasikan untuk menahan suhu yang lebih tinggi daripada yang digunakan dalam pematerian. Logam pengisi yang digunakan untuk pematerian cair pada suhu sekurang-kurangnya 842 F dan lebih kuat apabila disejukkan. Ia termasuk aloi aluminium-silikon, kuprum, kuprum-perak, loyang, gangsa, emas-perak, perak dan nikel.
Operator kemudian meletakkan gegelung induksi, yang didatangkan dalam pelbagai reka bentuk. Gegelung heliks berbentuk bulat atau bujur dan mengelilingi sepenuhnya bahagian tersebut, manakala gegelung garpu (atau penyepit) terletak pada setiap sisi sambungan dan gegelung saluran bersambung pada bahagian tersebut. Gegelung lain termasuk Diameter Dalam (ID), ID/Diameter Luar (OD), Lempeng, Terbuka dan Berbilang Kedudukan.
Haba seragam adalah penting untuk sambungan pateri berkualiti tinggi. Untuk melakukan ini, pengendali perlu memastikan bahawa jarak menegak antara setiap gelung gegelung induksi adalah kecil dan jarak gandingan (lebar jurang dari gegelung OD ke ID) kekal seragam.
Seterusnya, operator menghidupkan kuasa untuk memulakan proses pemanasan sambungan. Ini melibatkan pemindahan arus ulang-alik frekuensi pertengahan atau tinggi dengan pantas daripada sumber kuasa kepada induktor untuk menghasilkan medan magnet ulang-alik di sekelilingnya.
Medan magnet mengaruh arus pada permukaan sambungan, yang menghasilkan haba untuk mencairkan logam pengisi, membolehkannya mengalir dan membasahi permukaan bahagian logam, lalu mewujudkan ikatan yang kuat. Dengan menggunakan gegelung berbilang kedudukan, proses ini boleh dilakukan pada berbilang bahagian secara serentak.
Pembersihan dan pemeriksaan akhir setiap komponen yang dipateri adalah disyorkan. Membasuh bahagian dengan air yang dipanaskan sekurang-kurangnya 120 F akan menghilangkan sisa fluks dan sebarang kerak yang terbentuk semasa pematerian. Bahagian tersebut hendaklah direndam dalam air selepas logam pengisi telah memejal tetapi pemasangan masih panas.
Bergantung pada bahagiannya, pemeriksaan minimum boleh diikuti dengan ujian tanpa musnah dan pemusnah. Kaedah NDT merangkumi pemeriksaan visual dan radiografi, serta ujian kebocoran dan kalis. Kaedah ujian pemusnah yang biasa adalah ujian metalografi, pengelupasan, tegangan, ricih, keletihan, pemindahan dan kilasan.
“Pateri induksi memerlukan pelaburan modal pendahuluan yang lebih besar daripada kaedah obor, tetapi ia berbaloi kerana anda mendapat kecekapan dan kawalan tambahan,” kata Holland. “Dengan induksi, apabila anda memerlukan haba, anda hanya perlu menekan. Apabila tidak, anda perlu menekan.”
Eldec mengeluarkan pelbagai sumber kuasa untuk pematerian induksi, seperti talian frekuensi pertengahan ECO LINE MF, yang tersedia dalam pelbagai konfigurasi untuk disesuaikan dengan setiap aplikasi. Bekalan kuasa ini tersedia dalam penarafan kuasa antara 5 hingga 150 kW dan frekuensi dari 8 hingga 40 Hz. Semua model boleh dilengkapi dengan ciri rangsangan kuasa yang membolehkan pengendali meningkatkan penarafan tugas berterusan 100% sebanyak 50% tambahan dalam masa 3 minit. Ciri-ciri utama lain termasuk kawalan suhu pirometer, perakam suhu dan suis kuasa transistor bipolar pintu bertebat. Bahan habis pakai ini memerlukan sedikit penyelenggaraan, beroperasi secara senyap, mempunyai jejak yang kecil dan mudah disepadukan dengan pengawal sel kerja.
Pengilang dalam beberapa industri semakin banyak menggunakan pematerian induksi untuk memasang bahagian-bahagiannya. Bausch menunjukkan pengeluar automotif, aeroangkasa, peralatan perubatan dan peralatan perlombongan sebagai pengguna terbesar peralatan pematerian induksi Ambrell.
“Bilangan komponen aluminium pateri induksi dalam industri automotif terus meningkat disebabkan oleh inisiatif pengurangan berat,” jelas Bausch. “Dalam sektor aeroangkasa, nikel dan jenis pad haus lain sering dipateri pada bilah jet. Kedua-dua industri juga memateri induksi pelbagai kelengkapan paip keluli.”
Kesemua enam sistem EasyHeat Ambrell mempunyai julat frekuensi 150 hingga 400 kHz dan sesuai untuk pematerian induksi bahagian kecil pelbagai geometri. Kompak (0112 dan 0224) menawarkan kawalan kuasa dalam resolusi 25 watt; model dalam siri LI (3542, 5060, 7590, 8310) menawarkan kawalan dalam resolusi 50 watt.
Kedua-dua siri ini mempunyai kepala kerja yang boleh ditanggalkan sehingga 10 kaki dari sumber kuasa. Kawalan panel hadapan sistem boleh diprogramkan, membolehkan pengguna akhir menentukan sehingga empat profil pemanasan yang berbeza, setiap satu dengan sehingga lima langkah masa dan kuasa. Kawalan kuasa jauh tersedia untuk input sentuhan atau analog, atau port data bersiri pilihan.
“Pelanggan utama kami untuk pematerian induksi ialah pengeluar bahagian yang mengandungi beberapa karbon, atau bahagian jisim besar yang mengandungi peratusan besi yang tinggi,” jelas Rich Cukelj, Pengurus Pembangunan Perniagaan Fusion. “Sebahagian daripada syarikat ini menawarkan perkhidmatan kepada industri automotif dan aeroangkasa, manakala yang lain membuat senjata, pemasangan alat pemotong, pili paip dan longkang, atau blok dan fius pengagihan kuasa.”
Fusion menjual sistem putar tersuai yang boleh mematri aruhan 100 hingga 1,000 bahagian sejam. Menurut Cukelj, hasil yang lebih tinggi adalah mungkin untuk satu jenis bahagian atau untuk siri bahagian tertentu. Bahagian-bahagian ini mempunyai saiz antara 2 hingga 14 inci persegi.
“Setiap sistem mengandungi pengindeks daripada Stelron Components Inc. dengan 8, 10 atau 12 stesen kerja,” jelas Cukelj. “Sesetengah stesen kerja digunakan untuk pematerian, manakala yang lain digunakan untuk pemeriksaan, menggunakan kamera penglihatan atau peralatan pengukuran laser, atau menjalankan ujian tarik untuk memastikan sambungan pematerian yang berkualiti tinggi.”
Pengilang menggunakan bekalan kuasa ECO LINE standard eldec untuk pelbagai aplikasi pematerian induksi, seperti rotor dan aci pemasangan pengecutan, atau penyambungan perumah motor, kata Holland. Baru-baru ini, model 100 kW penjana ini telah digunakan dalam aplikasi bahagian besar yang melibatkan pematerian cincin litar kuprum kepada sambungan pili kuprum untuk penjana empangan hidroelektrik.
Eldec juga mengeluarkan bekalan kuasa MiniMICO mudah alih yang boleh dialihkan dengan mudah di sekitar kilang dengan julat frekuensi 10 hingga 25 kHz. Dua tahun yang lalu, pengeluar tiub penukar haba automotif menggunakan MiniMICO untuk mendawai induksi siku kembali ke setiap tiub. Seorang melakukan semua pematerian, dan ia mengambil masa kurang daripada 30 saat untuk memasang setiap tiub.
Jim ialah editor kanan di ASSEMBLY dengan lebih 30 tahun pengalaman editorial. Sebelum menyertai ASSEMBLY, Camillo ialah Jurutera Perdana Menteri, editor Jurnal Persatuan Kejuruteraan Peralatan dan Jurnal Pengilangan. Jim mempunyai ijazah dalam Bahasa Inggeris dari Universiti DePaul.
Hantar Permintaan Cadangan (RFP) kepada vendor pilihan anda dan klik butang yang memperincikan keperluan anda
Layari panduan pembeli kami untuk mencari pembekal semua jenis teknologi pemasangan, mesin dan sistem, penyedia perkhidmatan dan organisasi perdagangan.
Lean Six Sigma telah memacu usaha penambahbaikan berterusan selama beberapa dekad, tetapi kekurangannya telah menjadi jelas. Pengumpulan data memerlukan banyak tenaga kerja dan hanya boleh menangkap sampel kecil. Data kini boleh ditangkap dalam tempoh masa yang lama dan di pelbagai lokasi pada sebahagian kecil daripada kos kaedah manual yang lebih lama.
Robot kini lebih murah dan lebih mudah digunakan berbanding sebelum ini. Teknologi ini mudah didapati walaupun untuk pengeluar kecil dan sederhana. Dengarkan perbincangan panel eksklusif ini yang menampilkan eksekutif daripada empat pembekal robotik terkemuka Amerika: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America dan Universal Robots.