Готово сваки процес монтаже може се извршити на неколико начина. Опција коју произвођач или интегратор бира за најбоље резултате је обично она која одговара провереној технологији одређеној примени.
Лемљење је један такав процес. Лемљење је процес спајања метала у којем се два или више металних делова спајају топљењем додатног метала и његовим уливањем у спој. Додатни метал има нижу тачку топљења од суседних металних делова.
Топлота за лемљење може се обезбедити горионицима, пећима или индукционим калемовима. Током индукционог лемљења, индукциони калем ствара магнетно поље које загрева подлогу да би се отопио додатни метал. Индукционо лемљење се показало као најбољи избор за све већи број примена монтаже.
„Индукционо лемљење је много безбедније од лемљења гориоником, брже од лемљења у пећи и поновљивије од оба“, рекао је Стив Андерсон, менаџер за теренску и тестну науку у компанији Fusion Inc., 88-годишњем интегратору у Вилоубију, Охајо, специјализованом за разне методе монтаже, укључујући лемљење. „Поред тога, индукционо лемљење је лакше. У поређењу са друге две методе, све што вам заиста треба је стандардна електрична енергија.“
Пре неколико година, компанија Fusion је развила потпуно аутоматску машину са шест станица за склапање 10 карбидних жрвњака за обраду метала и израду алата. Жрвњаци се праве причвршћивањем цилиндричних и конусних волфрам-карбидних бланкова на челични дршка. Брзина производње је 250 делова на сат, а посебна посуда за делове може да прими 144 бланкова и држача алата.
„Четвороосни SCARA робот узима ручку из послужавника, доноси је до дозатора пасте за лемљење и ставља је у хватаљку“, објашњава Андерсон. „Робот затим узима комад бланка из послужавника и поставља га на крај дршке на који је залепљен. Индукционо лемљење се врши помоћу електричне завојнице која се вертикално обавија око два дела и доводи сребрни додатни метал до температуре ликвидуса од 1305°F. Након што се компонента са жлебом поравна и охлади, избацује се кроз излазни жлеб и сакупља за даљу обраду.“
Употреба индукционог лемљења за монтажу је у порасту, углавном зато што ствара јаку везу између два метална дела и зато што је веома ефикасно у спајању различитих материјала. Заштита животне средине, побољшана технологија и нетрадиционалне примене такође приморавају производне инжењере да детаљније размотре индукционо лемљење.
Индукционо лемљење постоји од 1950-их, иако је концепт индукционог загревања (коришћењем електромагнетизма) открио више од једног века раније британски научник Мајкл Фарадеј. Ручни горионици су били први извор топлоте за лемљење, а затим пећи 1920-их. Током Другог светског рата, методе засноване на пећима су се често користиле за производњу великих количина металних делова уз минималан рад и трошкове.
Потражња потрошача за климатизацијом 1960-их и 1970-их створила је нове примене за индукционо лемљење. У ствари, масовно лемљење алуминијума крајем 1970-их резултирало је многим компонентама које се налазе у данашњим аутомобилским клима уређајима.
„За разлику од лемљења гориоником, индукционо лемљење је бесконтактно и минимизира ризик од прегревања“, напомиње Рик Бауш, менаџер продаје за Ambrell Corp., у интервјуу за inTEST.temperature.
Према речима Грега Холанда, менаџера продаје и операција у компанији eldec LLC, стандардни систем за индукционо лемљење састоји се од три компоненте. То су напајање, радна глава са индукционим калемом и хладњак или систем за хлађење.
Напајање је повезано са радном главом, а калемови су посебно дизајнирани да стану око споја. Индуктори могу бити направљени од пуних шипки, флексибилних каблова, машински обрађених гредица или 3Д штампани од прашкастих легура бакра. Међутим, обично су направљени од шупљих бакарних цеви, кроз које вода тече из неколико разлога. Један је да се калем одржи хладним супротстављањем топлоти коју делови рефлектују током процеса лемљења. Текућа вода такође спречава накупљање топлоте у калемовима због честог присуства наизменичне струје и резултирајућег неефикасног преноса топлоте.
„Понекад се концентратор флукса поставља на калем како би се ојачало магнетно поље на једној или више тачака у споју“, објашњава Холанд. „Такви концентратори могу бити ламинатног типа, који се састоје од танких електротехничких челика чврсто наслаганих заједно, или феромагнетних цеви које садрже прашкасти феромагнетни материјал и диелектричне везе компримоване под високим притиском. Користите било који од њих. Предност концентратора је у томе што смањује време циклуса тако што брже доводи више енергије у одређена подручја споја, док друга подручја одржава хладнијим.“
Пре позиционирања металних делова за индукционо лемљење, оператер треба правилно да подеси фреквенцију и нивое снаге система. Фреквенција може да се креће од 5 до 500 kHz, што је фреквенција виша, површина се брже загрева.
Напајања су често способна да произведу стотине киловата електричне енергије. Међутим, лемљење дела величине длана за 10 до 15 секунди захтева само 1 до 5 киловата. Поређења ради, велики делови могу захтевати 50 до 100 киловата снаге и лемљење им може трајати до 5 минута.
„Као опште правило, мање компоненте користе мање снаге, али захтевају веће фреквенције, као што је 100 до 300 килохерца“, рекао је Бауш. „Насупрот томе, веће компоненте захтевају више снаге и ниже фреквенције, обично испод 100 килохерца.“
Без обзира на њихову величину, метални делови морају бити правилно постављени пре причвршћивања. Треба водити рачуна да се одржи мали размак између основних метала како би се омогућило правилно капиларно дејство текућег додатног метала. Спојеви чеоно, преклапањем и чеоно преклапањем су најбољи начин да се обезбеди овај размак.
Традиционални или самофиксирајући су прихватљиви. Стандардни елементи треба да буду направљени од мање проводљивих материјала као што су нерђајући челик или керамика и да што мање додирују компоненте.
Пројектовањем делова са међусобно преплетеним шавовима, ковањем, удубљењима или назубљењима, може се постићи самофиксација без потребе за механичком потпором.
Спојеви се затим чисте брусном плочом или растварачем како би се уклонили загађивачи попут уља, масти, рђе, каменца и прљавштине. Овај корак додатно појачава капиларно дејство растопљеног додатног метала који се повлачи кроз суседне површине споја.
Након што су делови правилно постављени и очишћени, оператер наноси средство за спајање (обично пасту) на спој. Смеса је мешавина додатног метала, флукса (да би се спречила оксидација) и везива које држи метал и флукс заједно пре топљења.
Додатни метали и флукси који се користе у лемљењу формулисани су да издрже више температуре од оних који се користе у лемљењу. Додатни метали који се користе за лемљење топе се на температурама од најмање 842 Фаренхајта и јачи су када се охладе. Укључују легуре алуминијума и силицијума, бакра, бакра и сребра, месинга, бронзе, злата и сребра, сребра и никла.
Оператор затим позиционира индукциони калем, који долази у различитим дизајнима. Спирални калемови су кружног или овалног облика и потпуно окружују део, док се виљушкасти (или клештасти) калемови налазе са сваке стране споја, а каналски калемови се закаче за део. Остали калемови укључују унутрашњи пречник (ИД), ИД/спољашњи пречник (ОД), палачинкасти, отворени и вишепозициони.
Равномерна топлота је неопходна за висококвалитетне лемљене спојеве. Да би се то постигло, оператер мора да осигура да је вертикално растојање између сваке петље индукционог калема мало и да растојање спрезања (ширина размака од спољашњег до унутрашњег пречника калема) остане равномерна.
Затим, оператер укључује напајање да би започео процес загревања споја. Ово подразумева брз пренос средње или високофреквентне наизменичне струје из извора напајања у индуктор да би се око њега створило наизменично магнетно поље.
Магнетно поље индукује струју на површини споја, која генерише топлоту која топи додатни метал, омогућавајући му да тече и кваси површину металног дела, стварајући јаку везу. Коришћењем вишепозиционих калемова, овај процес се може изводити на више делова истовремено.
Препоручује се завршно чишћење и преглед сваке лемљене компоненте. Прање делова водом загрејаном на најмање 50°C уклониће остатке флукса и каменца насталог током лемљења. Део треба потопити у воду након што се додатни метал стврдне, али склоп је још увек врућ.
У зависности од дела, минималну инспекцију могу пратити недеструктивна и деструктивна испитивања. НДТ методе укључују визуелну и радиографску инспекцију, као и испитивање цурења и доказивања. Уобичајене методе деструктивних испитивања су металографска, испитивање љуштења, затезања, смицања, замора, преноса и торзије.
„Индукцијско лемљење захтева већа почетна капитална улагања него метода са гориоником, али се исплати јер добијате додатну ефикасност и контролу“, рекао је Холанд. „Са индукцијом, када вам је потребна топлота, само притиснете. Када вам није, притиснете.“
Елдек производи широк асортиман извора напајања за индукционо лемљење, као што је ECO LINE MF средњефреквентна линија, која је доступна у различитим конфигурацијама како би најбоље одговарала свакој примени. Ови извори напајања су доступни у распону снаге од 5 до 150 kW и фреквенцијама од 8 до 40 Hz. Сви модели могу бити опремљени функцијом повећања снаге која омогућава оператеру да повећа 100% континуираног рада за додатних 50% у року од 3 минута. Остале кључне карактеристике укључују контролу температуре пирометром, снимач температуре и прекидач напајања са биполарним транзистором са изолованом капијом. Ови потрошни материјали захтевају мало одржавања, раде тихо, заузимају мало простора и лако се интегришу са контролерима радних ћелија.
Произвођачи у неколико индустрија све више користе индукционо лемљење за склапање делова. Бауш истиче произвођаче аутомобилске, ваздухопловне, медицинске и рударске опреме као највеће кориснике Амбрел опреме за индукционо лемљење.
„Број индукционо лемљених алуминијумских компоненти у аутомобилској индустрији наставља да расте због иницијатива за смањење тежине“, истиче Бауш. „У ваздухопловном сектору, никл и друге врсте хабајућих плочица се често леме за лопатице млазница. Обе индустрије такође индукционо леме разне челичне цевне фитинге.“
Свих шест Амбрелових EasyHeat система имају фреквентни опсег од 150 до 400 kHz и идеални су за индукционо лемљење малих делова различитих геометрија. Компактни модели (0112 и 0224) нуде контролу снаге у резолуцији од 25 вати; модели у LI серији (3542, 5060, 7590, 8310) нуде контролу у резолуцији од 50 вати.
Обе серије имају уклоњиву радну главу до 3 метра од извора напајања. Контроле на предњој плочи система су програмабилне, што омогућава крајњем кориснику да дефинише до четири различита профила грејања, сваки са до пет временских и корака снаге. Даљинска контрола снаге је доступна за контакт или аналогни улаз, или опциони серијски порт за податке.
„Наши главни купци за индукционо лемљење су произвођачи делова који садрже извесну количину угљеника или делова велике масе који садрже висок проценат гвожђа“, објашњава Рич Цукељ, менаџер за развој пословања фузије. „Неке од ових компанија опслужују аутомобилску и ваздухопловну индустрију, док друге производе пиштоље, склопове алата за сечење, водоводне славине и одводе или блокове за дистрибуцију енергије и осигураче.“
Фјужн продаје ротационе системе по мери који могу индукционо лемити 100 до 1.000 делова на сат. Према Цукељу, већи приноси су могући за једну врсту дела или за одређену серију делова. Величине ових делова варирају од 2 до 14 квадратних инча.
„Сваки систем садржи индексер компаније Stelron Components Inc. са 8, 10 или 12 радних станица“, објашњава Цукељ. „Неке радне станице се користе за лемљење, док се друге користе за инспекцију, коришћење камера за видео снимање или ласерске мерне опреме, или за извођење тестова повлачења како би се осигурали висококвалитетни лемљени спојеви.“
Произвођачи користе елдекове стандардне ECO LINE напајања за разне примене индукционог лемљења, као што су термоскупљање ротора и вратила или спајање кућишта мотора, рекао је Холанд. Недавно је модел овог генератора од 100 kW коришћен у великој примени делова која је укључивала лемљење бакарних прстенова за бакарне спојеве за генераторе хидроелектрана.
Елдек такође производи преносиве МиниМИКО напајања која се лако могу кретати по фабрици са фреквентним опсегом од 10 до 25 kHz. Пре две године, произвођач аутомобилских цеви за измењивање топлоте користио је МиниМИКО за индукцијско лемљење повратних колена на сваку цев. Једна особа је обављала целокупно лемљење, а за склапање сваке цеви је било потребно мање од 30 секунди.
Џим је виши уредник у часопису ASSEMBLY са преко 30 година уредничког искуства. Пре него што се придружио часопису ASSEMBLY, Камило је био главни инжењер, уредник часописа Association for Equipment Engineering Journal и Milling Journal. Џим има диплому енглеског језика са Универзитета ДеПол.
Пошаљите захтев за понуду (RFP) добављачу по вашем избору и кликните на дугме са детаљним описом ваших потреба
Прегледајте наш водич за купце да бисте пронашли добављаче свих врста технологије монтаже, машина и система, пружаоце услуга и трговинске организације.
Lean Six Sigma већ деценијама покреће напоре за континуирано побољшање, али су његови недостаци постали очигледни. Прикупљање података захтева много рада и може обухватити само мале узорке. Подаци се сада могу прикупљати током дужих временских периода и на више локација по цени која је знатно нижа од цене старијих ручних метода.
Роботи су јефтинији и лакши за употребу него икад. Ова технологија је лако доступна чак и малим и средњим произвођачима. Послушајте ову ексклузивну панел дискусију у којој учествују руководиоци четири водећа америчка добављача роботике: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America и Universal Robots.