Halos bawat proseso ng pag-assemble ay maaaring isagawa sa iba't ibang paraan. Ang opsyon na pinipili ng isang tagagawa o integrator para sa pinakamahusay na resulta ay karaniwang isa na tumutugma sa isang napatunayang teknolohiya sa isang partikular na aplikasyon.
Ang pagpapatigas ay isa sa mga ganitong proseso. Ang pagpapatigas ay isang proseso ng pagdudugtong ng metal kung saan dalawa o higit pang bahagi ng metal ang pinagdudugtong sa pamamagitan ng pagtunaw ng filler metal at pagdaloy nito papunta sa dugtungan. Ang filler metal ay may mas mababang melting point kaysa sa mga katabing bahagi ng metal.
Ang init para sa pagpapatigas ay maaaring ibigay sa pamamagitan ng mga sulo, hurno o induction coil. Sa panahon ng induction brazing, ang isang induction coil ay lumilikha ng magnetic field na nagpapainit sa substrate upang matunaw ang filler metal. Ang induction brazing ay napatunayang ang pinakamahusay na pagpipilian para sa lumalaking bilang ng mga aplikasyon sa pag-assemble.
“Ang induction brazing ay mas ligtas kaysa sa torch brazing, mas mabilis kaysa sa furnace brazing, at mas nauulit kaysa sa pareho,” sabi ni Steve Anderson, manager ng field and test science sa Fusion Inc., isang 88-taong-gulang na integrator sa Willoughby, Ohio. Siya ay dalubhasa sa iba't ibang paraan ng pag-assemble, kabilang ang brazing.” Dagdag pa rito, mas madali ang induction brazing. Kung ikukumpara sa dalawang iba pang paraan, ang kailangan mo lang talaga ay karaniwang kuryente.”
Ilang taon na ang nakalilipas, nakabuo ang Fusion ng isang ganap na awtomatikong makinang may anim na istasyon para sa pag-assemble ng 10 carbide burr para sa metalworking at toolmaking. Ang mga burr ay ginagawa sa pamamagitan ng pagkabit ng cylindrical at conical tungsten carbide blanks sa isang steel shank. Ang rate ng produksyon ay 250 bahagi kada oras, at ang hiwalay na tray ng mga bahagi ay maaaring maglaman ng 144 na blanks at tool holder.
“Ang isang four-axis na SCARA robot ay kumukuha ng hawakan mula sa tray, inihaharap ito sa solder paste dispenser, at ikinakarga ito sa gripper nest,” paliwanag ni Anderson. “Pagkatapos, kumukuha ang robot ng isang piraso ng blangko mula sa tray at inilalagay ito sa dulo ng shank kung saan ito nakadikit. Ang induction brazing ay isinasagawa gamit ang isang electrical coil na patayong bumabalot sa dalawang bahagi at dinadala ang silver filler metal sa temperatura ng liquidus na 1,305 F. Matapos maihanay at lumamig ang burr component, ito ay ibinubuga sa pamamagitan ng isang discharge chute at kinokolekta para sa karagdagang pagproseso.”
Ang paggamit ng induction brazing para sa assembly ay tumataas, pangunahin dahil lumilikha ito ng matibay na koneksyon sa pagitan ng dalawang bahaging metal at dahil ito ay napakaepektibo sa pagdurugtong ng magkakaibang materyales. Ang mga alalahanin sa kapaligiran, pinahusay na teknolohiya, at mga hindi tradisyonal na aplikasyon ay nagtutulak din sa mga inhinyero sa pagmamanupaktura na masusing suriin ang induction brazing.
Ang induction brazing ay umiral na simula pa noong dekada 1950, bagama't ang konsepto ng induction heating (gamit ang electromagnetism) ay natuklasan mahigit isang siglo bago nito ng British scientist na si Michael Faraday. Ang mga hand torch ang unang pinagmumulan ng init para sa brazing, na sinundan ng mga furnace noong dekada 1920. Noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ang mga pamamaraang nakabatay sa furnace ay madalas na ginagamit upang gumawa ng malalaking dami ng mga bahaging metal na may kaunting paggawa at gastos.
Ang pangangailangan ng mga mamimili para sa air conditioning noong dekada 1960 at 1970 ay lumikha ng mga bagong aplikasyon para sa induction brazing. Sa katunayan, ang malawakang pagpapabraze ng aluminyo noong huling bahagi ng dekada 1970 ay nagresulta sa marami sa mga bahaging matatagpuan sa mga sistema ng air conditioning ng sasakyan ngayon.
“Hindi tulad ng torch brazing, ang induction brazing ay non-contact at binabawasan ang panganib ng sobrang pag-init,” sabi ni Rick Bausch, sales manager para sa Ambrell Corp., inTEST.temperature.”
Ayon kay Greg Holland, sales and operations manager sa eldec LLC, ang isang karaniwang induction brazing system ay binubuo ng tatlong bahagi. Ito ang power supply, ang working head na may induction coil at ang cooler o cooling system.
Ang suplay ng kuryente ay konektado sa work head at ang mga coil ay pasadyang idinisenyo upang magkasya sa paligid ng joint. Ang mga inductor ay maaaring gawin mula sa mga solidong rod, flexible cable, machined billet, o 3D printed mula sa powdered copper alloys. Gayunpaman, kadalasan, ito ay gawa sa guwang na tubo ng tanso, kung saan dumadaloy ang tubig para sa ilang kadahilanan. Ang isa ay upang panatilihing malamig ang coil sa pamamagitan ng pag-counteract sa init na naaaninag ng mga bahagi habang isinasagawa ang brazing. Pinipigilan din ng umaagos na tubig ang pag-iipon ng init sa mga coil dahil sa madalas na pagkakaroon ng alternating current at ang nagreresultang hindi episyenteng paglipat ng init.
“Minsan, isang flux concentrator ang inilalagay sa coil upang palakasin ang magnetic field sa isa o higit pang mga punto sa junction,” paliwanag ni Holland. “Ang mga ganitong concentrator ay maaaring uri ng laminate, na binubuo ng manipis na electrical steel na mahigpit na nakasalansan, o mga ferromagnetic tube na naglalaman ng pulbos na ferromagnetic material at dielectric bonds na naka-compress sa ilalim ng mataas na presyon. Gamitin ang alinman sa mga ito. Ang benepisyo ng concentrator ay binabawasan nito ang cycle time sa pamamagitan ng mas mabilis na pagdadala ng mas maraming enerhiya sa mga partikular na lugar ng joint, habang pinapanatiling mas malamig ang ibang mga lugar.”
Bago ilagay ang mga bahaging metal para sa induction brazing, kailangang maayos na itakda ng operator ang frequency at antas ng lakas ng sistema. Ang frequency ay maaaring mula 5 hanggang 500 kHz, mas mataas ang frequency, mas mabilis uminit ang ibabaw.
Ang mga power supply ay kadalasang kayang gumawa ng daan-daang kilowatt ng kuryente. Gayunpaman, ang pagpapatigas ng isang bahagi na kasinglaki ng palad sa loob ng 10 hanggang 15 segundo ay nangangailangan lamang ng 1 hanggang 5 kilowatt. Sa paghahambing, ang malalaking bahagi ay maaaring mangailangan ng 50 hanggang 100 kilowatt ng kuryente at tumatagal ng hanggang 5 minuto upang mapatigas.
“Bilang pangkalahatang tuntunin, ang mas maliliit na bahagi ay gumagamit ng mas kaunting lakas, ngunit nangangailangan ng mas mataas na frequency, tulad ng 100 hanggang 300 kilohertz,” sabi ni Bausch. “Sa kabaligtaran, ang mas malalaking bahagi ay nangangailangan ng mas maraming lakas at mas mababang frequency, karaniwang mas mababa sa 100 kilohertz.”
Anuman ang kanilang laki, ang mga bahaging metal ay kailangang mailagay nang tama bago ikabit. Dapat mag-ingat na mapanatili ang isang mahigpit na agwat sa pagitan ng mga base metal upang payagan ang wastong capillary action ng dumadaloy na filler metal. Ang mga butt, lap, at butt lap joint ang pinakamahusay na paraan upang matiyak ang clearance na ito.
Ang tradisyonal o kusang-kapit ay katanggap-tanggap. Ang mga karaniwang kagamitan ay dapat gawin mula sa mga materyales na hindi gaanong konduktibo tulad ng hindi kinakalawang na asero o seramiko, at huwag masyadong dumampi sa mga bahagi hangga't maaari.
Sa pamamagitan ng pagdidisenyo ng mga bahaging may magkakaugnay na mga tahi, swaging, depressions o knurls, makakamit ang self-fixation nang hindi nangangailangan ng mekanikal na suporta.
Pagkatapos ay nililinis ang mga dugtungan gamit ang emery pad o solvent upang alisin ang mga kontaminante tulad ng langis, grasa, kalawang, kaliskis, at dumi. Ang hakbang na ito ay lalong nagpapahusay sa capillary action ng tinunaw na filler metal na humihila sa sarili nito sa mga katabing ibabaw ng dugtungan.
Matapos maayos na mailagay at malinis ang mga bahagi, naglalagay ang operator ng joint compound (karaniwan ay isang paste) sa joint. Ang compound ay pinaghalong filler metal, flux (upang maiwasan ang oksihenasyon) at isang binder na nagdidikit sa metal at flux bago matunaw.
Ang mga filler metal at flux na ginagamit sa pagpapatigas ay binuo upang makatiis ng mas mataas na temperatura kaysa sa mga ginagamit sa paghihinang. Ang mga filler metal na ginagamit para sa pagpapatigas ay natutunaw sa temperaturang hindi bababa sa 842 F at mas matibay kapag pinalamig. Kabilang dito ang aluminum-silicon, tanso, tanso-pilak, tanso, bronse, ginto-pilak, pilak, at mga nickel alloy.
Pagkatapos ay ipoposisyon ng operator ang induction coil, na may iba't ibang disenyo. Ang mga helical coil ay pabilog o hugis-itlog ang hugis at ganap na nakapalibot sa bahagi, habang ang mga fork (o pincer) coil ay matatagpuan sa bawat gilid ng joint at ang mga channel coil ay kumakabit sa bahagi. Kabilang sa iba pang mga coil ang Inner Diameter (ID), ID/Outer Diameter (OD), Pancake, Open, at Multi-Position.
Mahalaga ang pantay na init para sa mga de-kalidad na brazed connection. Upang magawa ito, kailangang tiyakin ng operator na maliit ang patayong distansya sa pagitan ng bawat induction coil loop at nananatiling pare-pareho ang distansya ng pagkabit (lapad ng puwang mula sa coil OD hanggang ID).
Susunod, bubuksan ng operator ang kuryente upang simulan ang proseso ng pag-init ng joint. Kabilang dito ang mabilis na paglilipat ng intermediate o high frequency alternating current mula sa pinagmumulan ng kuryente patungo sa isang inductor upang lumikha ng alternating magnetic field sa paligid nito.
Ang magnetic field ay nagdudulot ng kuryente sa ibabaw ng joint, na lumilikha ng init upang matunaw ang filler metal, na nagpapahintulot dito na dumaloy at mabasa ang ibabaw ng metal na bahagi, na lumilikha ng isang matibay na bono. Gamit ang mga multi-position coil, ang prosesong ito ay maaaring isagawa sa maraming bahagi nang sabay-sabay.
Inirerekomenda ang pangwakas na paglilinis at inspeksyon ng bawat bahaging pinatigas. Ang paghuhugas ng mga bahagi gamit ang tubig na pinainit sa hindi bababa sa 120 F ay mag-aalis ng mga natitirang flux at anumang kaliskis na nabuo habang pinapatigas. Ang bahagi ay dapat ilubog sa tubig pagkatapos tumigas ang filler metal ngunit mainit pa rin ang assembly.
Depende sa bahagi, ang kaunting inspeksyon ay maaaring sundan ng hindi mapanirang at mapanirang pagsubok. Kasama sa mga pamamaraan ng NDT ang biswal at radiograpikong inspeksyon, pati na rin ang pagsubok sa pagtagas at pagpapatunay. Ang mga karaniwang pamamaraan ng mapanirang pagsubok ay metalograpiko, peel, tensile, shear, fatigue, transfer, at torsion testing.
“Ang induction brazing ay nangangailangan ng mas malaking paunang puhunan kaysa sa paraan ng torch, ngunit sulit ito dahil makakakuha ka ng karagdagang kahusayan at kontrol,” sabi ni Holland. “Sa induction, kapag kailangan mo ng init, pipindutin mo lang. Kapag hindi, pipindutin mo.”
Ang Eldec ay gumagawa ng malawak na hanay ng mga pinagmumulan ng kuryente para sa induction brazing, tulad ng ECO LINE MF intermediate frequency line, na makukuha sa iba't ibang configuration upang pinakaangkop sa bawat aplikasyon. Ang mga power supply na ito ay makukuha sa mga power rating na mula 5 hanggang 150 kW at mga frequency mula 8 hanggang 40 Hz. Lahat ng modelo ay maaaring lagyan ng power boost feature na nagbibigay-daan sa operator na dagdagan ang 100% continuous duty rating ng karagdagang 50% sa loob ng 3 minuto. Kabilang sa iba pang mahahalagang tampok ang pyrometer temperature control, temperature recorder at insulated gate bipolar transistor power switch. Ang mga consumable na ito ay nangangailangan ng kaunting maintenance, tahimik na gumagana, maliit ang footprint, at madaling maisama sa mga workcell controller.
Ang mga tagagawa sa ilang industriya ay lalong gumagamit ng induction brazing upang tipunin ang mga bahagi. Itinuturo ni Bausch ang mga tagagawa ng automotive, aerospace, kagamitang medikal at kagamitan sa pagmimina bilang ang pinakamalaking gumagamit ng kagamitan sa Ambrell induction brazing.
“Patuloy na tumataas ang bilang ng mga bahaging aluminyo na ginagamitan ng induction brazed sa industriya ng automotive dahil sa mga inisyatibo sa pagbabawas ng timbang,” pagdidiin ni Bausch. “Sa sektor ng aerospace, ang nickel at iba pang uri ng wear pad ay kadalasang ginagamitan ng mga jet blades. Parehong industriya rin ang gumagamit ng induction brazing para sa iba't ibang steel pipe fittings.”
Ang lahat ng anim na EasyHeat system ng Ambrell ay may frequency range na 150 hanggang 400 kHz at mainam para sa induction brazing ng maliliit na bahagi na may iba't ibang geometry. Ang mga compact (0112 at 0224) ay nag-aalok ng power control sa loob ng 25 watts resolution; ang mga modelo sa LI series (3542, 5060, 7590, 8310) ay nag-aalok ng kontrol sa loob ng 50 watts resolution.
Parehong serye ay may naaalis na work head na hanggang 10 talampakan mula sa pinagmumulan ng kuryente. Ang mga kontrol sa front panel ng system ay maaaring i-program, na nagbibigay-daan sa end user na magtakda ng hanggang apat na magkakaibang profile ng pag-init, bawat isa ay may hanggang limang hakbang sa oras at kuryente. May remote power control na magagamit para sa contact o analog input, o opsyonal na serial data port.
“Ang aming mga pangunahing kostumer para sa induction brazing ay mga tagagawa ng mga piyesa na naglalaman ng ilang carbon, o malalaking piyesa na naglalaman ng mataas na porsyento ng bakal,” paliwanag ni Rich Cukelj, Fusion Business Development Manager. “Ang ilan sa mga kumpanyang ito ay nagsisilbi sa mga industriya ng automotive at aerospace, habang ang iba ay gumagawa ng mga baril, cutting tool assembly, plumbing gripo at drain, o mga power distribution block at fuse.”
Nagbebenta ang Fusion ng mga custom rotary system na kayang mag-induction braze ng 100 hanggang 1,000 piyesa kada oras. Ayon kay Cukelj, mas mataas na ani ang posible para sa isang uri ng piyesa o para sa isang partikular na serye ng mga piyesa. Ang mga piyesang ito ay may sukat mula 2 hanggang 14 square inches.
“Ang bawat sistema ay naglalaman ng isang indexer mula sa Stelron Components Inc. na may 8, 10 o 12 workstation,” paliwanag ni Cukelj. “Ang ilang workstation ay ginagamit para sa pagpapatigas, habang ang iba ay ginagamit para sa inspeksyon, paggamit ng mga vision camera o kagamitan sa pagsukat ng laser, o pagsasagawa ng mga pull test upang matiyak ang mataas na kalidad ng mga brazed joint.”
Ginagamit ng mga tagagawa ang karaniwang ECO LINE power supply ng eldec para sa iba't ibang aplikasyon sa induction brazing, tulad ng shrink-fitting rotors at shafts, o pagdudugtong ng mga motor housing, sabi ni Holland. Kamakailan lamang, isang 100 kW na modelo ng generator na ito ang ginamit sa isang aplikasyon sa malalaking piyesa na kinasasangkutan ng pagpapatigas ng mga copper circuit ring sa mga koneksyon ng copper tap para sa mga hydroelectric dam generator.
Gumagawa rin ang Eldec ng mga portable na power supply ng MiniMICO na madaling ilipat sa paligid ng pabrika na may frequency range na 10 hanggang 25 kHz. Dalawang taon na ang nakalilipas, isang tagagawa ng mga automotive heat exchanger tube ang gumamit ng MiniMICO upang i-induction ang braze return elbows sa bawat tubo. Isang tao ang gumawa ng lahat ng brazing, at wala pang 30 segundo ang itinagal para mai-assemble ang bawat tubo.
Si Jim ay isang senior editor sa ASSEMBLY na may mahigit 30 taon ng karanasan sa editoryal. Bago sumali sa ASSEMBLY, si Camillo ay PM Engineer, editor ng Association for Equipment Engineering Journal at Milling Journal. Si Jim ay may degree sa Ingles mula sa DePaul University.
Magsumite ng Kahilingan para sa Panukala (RFP) sa isang vendor na iyong napili at i-click ang isang button na nagdedetalye ng iyong mga pangangailangan
Tingnan ang aming gabay ng mamimili upang makahanap ng mga supplier ng lahat ng uri ng teknolohiya sa pag-assemble, mga makina at sistema, mga service provider at mga organisasyon ng kalakalan.
Ang Lean Six Sigma ay nagtutulak ng mga pagsisikap sa patuloy na pagpapabuti sa loob ng mga dekada, ngunit ang mga kakulangan nito ay naging maliwanag. Ang pagkolekta ng datos ay matrabaho at maaari lamang kumuha ng maliliit na sample. Ang datos ay maaari na ngayong makuha sa mahabang panahon at sa maraming lokasyon sa mas mababang halaga kumpara sa mga mas lumang manu-manong pamamaraan.
Mas mura at mas madaling gamitin ang mga robot kaysa dati. Ang teknolohiyang ito ay madaling makukuha kahit para sa maliliit at katamtamang laki ng mga tagagawa. Pakinggan ang eksklusibong panel discussion na ito na nagtatampok ng mga ehekutibo mula sa apat sa mga nangungunang supplier ng robotics sa Amerika: ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America, at Universal Robots.