Hemen hemen her montaj işlemi birkaç farklı şekilde gerçekleştirilebilir. Üretici veya entegratörün en iyi sonuçlar için seçtiği seçenek genellikle kanıtlanmış bir teknolojiyi belirli bir uygulamaya uyarlayan seçenektir.
Lehimleme, bu tür işlemlerden biridir. Lehimleme, iki veya daha fazla metal parçanın, dolgu metalinin eritilip birleşme yerine akıtılmasıyla birleştirildiği bir metal birleştirme işlemidir. Dolgu metalinin erime noktası, bitişik metal parçalardan daha düşüktür.
Lehimleme için gerekli ısı, kaynak torçları, fırınlar veya indüksiyon bobinleri ile sağlanabilir. İndüksiyon lehimleme sırasında, bir indüksiyon bobini, dolgu metalini eritmek için alt tabakayı ısıtan bir manyetik alan oluşturur. İndüksiyon lehimleme, giderek artan sayıda montaj uygulaması için en iyi seçenek olduğunu kanıtlamaktadır.
Ohio, Willoughby'de bulunan ve lehimleme de dahil olmak üzere çeşitli montaj yöntemlerinde uzmanlaşmış 88 yıllık bir entegratör olan Fusion Inc.'in saha ve test bilimleri müdürü Steve Anderson, "İndüksiyon lehimleme, kaynak makinesiyle lehimlemeye göre çok daha güvenli, fırınla ​​lehimlemeye göre daha hızlı ve her ikisinden de daha tekrarlanabilir bir yöntemdir" dedi. "Ayrıca, indüksiyon lehimleme daha kolaydır. Diğer iki yöntemle karşılaştırıldığında, gerçekten ihtiyacınız olan tek şey standart elektriktir."
Birkaç yıl önce Fusion, metal işleme ve takım yapımı için 10 karbür freze ucu montajı yapabilen tam otomatik altı istasyonlu bir makine geliştirdi. Freze uçları, silindirik ve konik tungsten karbür boşlukların çelik bir şafta takılmasıyla üretilir. Üretim hızı saatte 250 parçadır ve ayrı parça tepsisi 144 boşluk ve takım tutucu alabilir.
Anderson, “Dört eksenli bir SCARA robotu, tepsiden bir tutamak alır, lehim macunu dağıtıcısına sunar ve tutucu yuvasına yükler,” diye açıklıyor. “Ardından robot, tepsiden bir parça boş parça alır ve yapıştırılacağı şaftın ucuna yerleştirir. İndüksiyon lehimleme, iki parçanın etrafına dikey olarak sarılan ve gümüş dolgu metalini 1305 F'lik bir sıvılaşma sıcaklığına getiren bir elektrik bobini kullanılarak gerçekleştirilir. Çapak bileşeni hizalandıktan ve soğutulduktan sonra, bir boşaltma oluğundan dışarı atılır ve daha fazla işlem için toplanır.”
İndüksiyon lehimleme yönteminin montajda kullanımı giderek artmaktadır; bunun başlıca nedenleri arasında iki metal parça arasında güçlü bir bağlantı oluşturması ve farklı malzemeleri birleştirmede çok etkili olması yer almaktadır. Çevresel kaygılar, gelişen teknoloji ve geleneksel olmayan uygulamalar da imalat mühendislerini indüksiyon lehimleme yöntemine daha yakından bakmaya zorlamaktadır.
İndüksiyon lehimleme, 1950'lerden beri kullanılmaktadır; ancak indüksiyonla ısıtma (elektromanyetizma kullanarak) kavramı, İngiliz bilim insanı Michael Faraday tarafından bir asırdan fazla önce keşfedilmiştir. Lehimleme için ilk ısı kaynağı el fenerleriydi, ardından 1920'lerde fırınlar geldi. İkinci Dünya Savaşı sırasında, fırın tabanlı yöntemler, minimum iş gücü ve masrafla büyük miktarlarda metal parça üretmek için sıklıkla kullanıldı.
1960'lı ve 1970'li yıllarda tüketicilerin klima talebi, indüksiyon lehimleme için yeni uygulamalar yarattı. Nitekim, 1970'lerin sonlarında alüminyumun kitlesel olarak lehimlenmesi, günümüz otomotiv klima sistemlerinde bulunan birçok bileşenin ortaya çıkmasına neden oldu.
Ambrell Corp.'un satış müdürü Rick Bausch, "TEST.temperature" konusunda şunları belirtiyor: "Meşale lehimlemesinin aksine, indüksiyon lehimlemesi temassızdır ve aşırı ısınma riskini en aza indirir."
Eldec LLC'nin satış ve operasyon müdürü Greg Holland'a göre, standart bir indüksiyon lehimleme sistemi üç bileşenden oluşmaktadır: güç kaynağı, indüksiyon bobinli çalışma başlığı ve soğutucu veya soğutma sistemi.
Güç kaynağı işleme başlığına bağlanır ve bobinler, bağlantı yerinin etrafına uyacak şekilde özel olarak tasarlanır. İndüktörler, katı çubuklardan, esnek kablolardan, işlenmiş kütüklerden veya toz halindeki bakır alaşımlarından 3 boyutlu yazıcıyla üretilebilir. Bununla birlikte, genellikle, çeşitli nedenlerle içinden su akan içi boş bakır borulardan yapılır. Bunlardan biri, lehimleme işlemi sırasında parçalar tarafından yansıtılan ısıyı dengeleyerek bobini serin tutmaktır. Akan su ayrıca, alternatif akımın sık varlığından ve bunun sonucunda ortaya çıkan verimsiz ısı transferinden dolayı bobinlerde ısı birikmesini önler.
Holland, "Bazen, bağlantı noktasındaki bir veya daha fazla noktada manyetik alanı güçlendirmek için bobine bir manyetik akı yoğunlaştırıcı yerleştirilir," diye açıklıyor. "Bu tür yoğunlaştırıcılar, birbirine sıkıca istiflenmiş ince elektrik çeliklerinden oluşan laminat tipinde veya yüksek basınç altında sıkıştırılmış toz halindeki ferromanyetik malzeme ve dielektrik bağlar içeren ferromanyetik tüpler olabilir. Yoğunlaştırıcının faydası, bağlantının belirli bölgelerine daha fazla enerjiyi daha hızlı getirerek çevrim süresini azaltırken, diğer bölgeleri daha serin tutmasıdır."
İndüksiyon lehimleme için metal parçaları konumlandırmadan önce, operatörün sistemin frekansını ve güç seviyelerini doğru şekilde ayarlaması gerekir. Frekans 5 ile 500 kHz arasında değişebilir; frekans ne kadar yüksek olursa, yüzey o kadar hızlı ısınır.
Güç kaynakları genellikle yüzlerce kilovat elektrik üretebilir. Ancak, avuç içi büyüklüğünde bir parçayı 10 ila 15 saniyede lehimlemek yalnızca 1 ila 5 kilovat güç gerektirir. Buna karşılık, büyük parçalar 50 ila 100 kilovat güç gerektirebilir ve lehimleme işlemi 5 dakikaya kadar sürebilir.
Bausch, "Genel bir kural olarak, daha küçük bileşenler daha az güç kullanır ancak 100 ila 300 kilohertz gibi daha yüksek frekanslara ihtiyaç duyar" dedi. "Buna karşılık, daha büyük bileşenler daha fazla güç ve genellikle 100 kilohertz'in altında daha düşük frekanslar gerektirir."
Boyutlarından bağımsız olarak, metal parçaların sabitlenmeden önce doğru şekilde konumlandırılması gerekir. Dolgu metalinin akışı sırasında uygun kılcal etkiyi sağlamak için ana metaller arasında dar bir boşluk bırakılmasına özen gösterilmelidir. Alın birleştirme, bindirme ve alın bindirme birleştirme yöntemleri bu boşluğu sağlamanın en iyi yollarıdır.
Geleneksel veya kendinden sabitlemeli bağlantı elemanları kabul edilebilir. Standart bağlantı elemanları, paslanmaz çelik veya seramik gibi daha az iletken malzemelerden yapılmalı ve bileşenlere mümkün olduğunca az temas etmelidir.
Birbirine kenetlenen dikişler, sıkıştırma, girintiler veya tırtıllar içeren parçalar tasarlanarak, mekanik desteğe ihtiyaç duyulmadan kendiliğinden sabitleme sağlanabilir.
Ardından, derzler yağ, gres, pas, kireç ve kir gibi kirleticilerden arındırmak için zımpara pedi veya çözücü ile temizlenir. Bu adım, erimiş dolgu metalinin derzin bitişik yüzeylerinden kendini çekmesini sağlayan kılcal etkiyi daha da artırır.
Parçalar düzgün bir şekilde yerleştirilip temizlendikten sonra, operatör birleşim yerine birleşim macunu (genellikle bir macun) uygular. Macun, dolgu metali, akı (oksidasyonu önlemek için) ve erimeden önce metali ve akıyı bir arada tutan bir bağlayıcıdan oluşan bir karışımdır.
Lehimlemede kullanılan dolgu metalleri ve lehimleme akışkanları, lehimlemede kullanılanlardan daha yüksek sıcaklıklara dayanacak şekilde formüle edilmiştir. Lehimlemede kullanılan dolgu metalleri en az 842 F sıcaklıkta erir ve soğutulduğunda daha güçlü hale gelir. Bunlar arasında alüminyum-silikon, bakır, bakır-gümüş, pirinç, bronz, altın-gümüş, gümüş ve nikel alaşımları bulunur.
Operatör daha sonra çeşitli tasarımlarda bulunan indüksiyon bobinini konumlandırır. Helisel bobinler dairesel veya oval şekildedir ve parçayı tamamen çevrelerken, çatal (veya kıskaç) bobinler eklemin her iki tarafında bulunur ve kanal bobinler parçaya kancalanır. Diğer bobinler arasında İç Çap (ID), ID/Dış Çap (OD), Pancake, Açık ve Çok Konumlu bobinler bulunur.
Yüksek kaliteli lehim bağlantıları için homojen ısı dağılımı şarttır. Bunu sağlamak için, operatörün her bir indüksiyon bobini halkası arasındaki dikey mesafenin küçük olmasını ve bağlantı mesafesinin (bobin dış çapından iç çapına kadar olan boşluk genişliği) homojen kalmasını sağlaması gerekir.
Ardından, operatör eklemi ısıtma işlemine başlamak için gücü açar. Bu işlem, bir güç kaynağından bir indüktöre orta veya yüksek frekanslı alternatif akımın hızlı bir şekilde aktarılmasını ve böylece çevresinde alternatif bir manyetik alan oluşturulmasını içerir.
Manyetik alan, bağlantı yüzeyinde bir akım oluşturur; bu akım, dolgu metalini eritmek için ısı üretir ve metalin akmasına ve metal parçanın yüzeyini ıslatmasına olanak tanıyarak güçlü bir bağ oluşturur. Çok konumlu bobinler kullanılarak, bu işlem aynı anda birden fazla parça üzerinde gerçekleştirilebilir.
Lehimlenmiş her bir parçanın son temizliği ve kontrolü önerilir. Parçaları en az 120°F'ye ısıtılmış suyla yıkamak, lehimleme sırasında oluşan lehim kalıntılarını ve kireçlenmeyi giderecektir. Parça, dolgu metali katılaştıktan sonra ancak montaj hala sıcakken suya batırılmalıdır.
Parçaya bağlı olarak, minimum incelemeyi tahribatsız ve tahribatlı testler takip edebilir. Tahribatsız test yöntemleri arasında görsel ve radyografik incelemenin yanı sıra sızıntı ve dayanıklılık testleri de bulunur. Yaygın tahribatlı test yöntemleri arasında metalografik, soyma, çekme, kesme, yorulma, transfer ve burulma testleri yer alır.
Holland, "İndüksiyon lehimleme, kaynak yöntemine göre daha büyük bir başlangıç ​​sermaye yatırımı gerektiriyor, ancak sağladığı ekstra verimlilik ve kontrol nedeniyle buna değer," dedi. "İndüksiyonla, ısıya ihtiyaç duyduğunuzda sadece bastırıyorsunuz. İhtiyaç duymadığınızda da bastırıyorsunuz."
Eldec, indüksiyon lehimleme için, her uygulamaya en uygun şekilde çeşitli konfigürasyonlarda sunulan ECO LINE MF ara frekans serisi gibi geniş bir yelpazede güç kaynağı üretmektedir. Bu güç kaynakları, 5 ila 150 kW arasında güç değerlerine ve 8 ila 40 Hz arasında frekanslara sahiptir. Tüm modeller, operatörün %100 sürekli çalışma kapasitesini 3 dakika içinde %50 daha artırmasına olanak tanıyan bir güç artırma özelliği ile donatılabilir. Diğer önemli özellikler arasında pirometre sıcaklık kontrolü, sıcaklık kaydedici ve yalıtımlı kapı bipolar transistör güç anahtarı bulunur. Bu sarf malzemeleri az bakım gerektirir, sessiz çalışır, az yer kaplar ve iş hücresi kontrolörleriyle kolayca entegre edilebilir.
Çeşitli sektörlerdeki üreticiler, parça montajında ​​indüksiyon lehimleme yöntemini giderek daha fazla kullanıyor. Bausch, Ambrell indüksiyon lehimleme ekipmanının en büyük kullanıcıları olarak otomotiv, havacılık, tıbbi ekipman ve madencilik ekipmanı üreticilerini gösteriyor.
Bausch, “Otomotiv sektöründe ağırlık azaltma girişimleri nedeniyle indüksiyon lehimli alüminyum parçaların sayısı artmaya devam ediyor” diye belirtiyor. “Havacılık sektöründe ise jet kanatlarına sıklıkla nikel ve diğer aşınma önleyici pedler lehimleniyor. Her iki sektörde de çeşitli çelik boru bağlantı parçaları da indüksiyon lehimleme yöntemiyle birleştiriliyor.”
Ambrell'in altı EasyHeat sisteminin tamamı 150 ila 400 kHz frekans aralığına sahiptir ve çeşitli geometrilere sahip küçük parçaların indüksiyon lehimlemesi için idealdir. Kompakt modeller (0112 ve 0224) 25 watt çözünürlükte güç kontrolü sunarken, LI serisindeki modeller (3542, 5060, 7590, 8310) 50 watt çözünürlükte kontrol sunmaktadır.
Her iki seride de güç kaynağından 3 metreye kadar çıkarılabilen bir çalışma başlığı bulunur. Sistem ön panel kontrolleri programlanabilir olup, son kullanıcının her biri beş adede kadar zaman ve güç kademesi içeren dört farklı ısıtma profili tanımlamasına olanak tanır. Uzaktan güç kontrolü, temaslı veya analog giriş veya isteğe bağlı seri veri portu üzerinden yapılabilir.
Fusion İş Geliştirme Müdürü Rich Cukelj, “İndüksiyon lehimleme için ana müşterilerimiz, bir miktar karbon içeren parçalar veya yüksek oranda demir içeren büyük kütleli parçalar üreten firmalardır” diye açıklıyor. “Bu şirketlerin bazıları otomotiv ve havacılık sektörlerine hizmet verirken, diğerleri silah, kesici takım tertibatı, tesisat muslukları ve giderleri veya güç dağıtım blokları ve sigortalar üretiyor.”
Fusion, saatte 100 ila 1.000 parçayı indüksiyon lehimleme yöntemiyle işleyebilen özel döner sistemler satmaktadır. Cukelj'e göre, tek bir parça türü veya belirli bir parça serisi için daha yüksek verimler elde etmek mümkündür. Bu parçaların boyutları 2 ila 14 inç kare arasında değişmektedir.
Cukelj, “Her sistemde Stelron Components Inc. firmasından 8, 10 veya 12 iş istasyonlu bir indeksleyici bulunuyor,” diye açıklıyor. “Bazı iş istasyonları lehimleme için kullanılırken, diğerleri görüntüleme kameraları veya lazer ölçüm ekipmanları kullanılarak inceleme veya yüksek kaliteli lehimli bağlantıları sağlamak için çekme testleri yapmak için kullanılıyor.”
Holland'ın belirttiğine göre, üreticiler eldec'in standart ECO LINE güç kaynaklarını, rotor ve şaftların büzüştürülerek birleştirilmesi veya motor gövdelerinin birleştirilmesi gibi çeşitli indüksiyon lehimleme uygulamaları için kullanıyor. Daha yakın zamanda, bu jeneratörün 100 kW'lık bir modeli, hidroelektrik baraj jeneratörleri için bakır devre halkalarının bakır musluk bağlantılarına lehimlenmesini içeren büyük bir parça uygulamasında kullanıldı.
Eldec ayrıca, 10 ila 25 kHz frekans aralığında fabrikada kolayca taşınabilen taşınabilir MiniMICO güç kaynakları da üretmektedir. İki yıl önce, otomotiv ısı eşanjörü boruları üreten bir firma, her bir boruya dönüş dirseklerini indüksiyon lehimleme yöntemiyle bağlamak için MiniMICO kullandı. Lehimleme işleminin tamamını tek bir kişi yaptı ve her bir borunun montajı 30 saniyeden kısa sürdü.
Jim, 30 yılı aşkın editörlük deneyimiyle ASSEMBLY'de kıdemli editör olarak görev yapmaktadır. ASSEMBLY'ye katılmadan önce Camillo, Proje Yöneticisi Mühendisi, Ekipman Mühendisliği Derneği Dergisi ve Değirmencilik Dergisi editörüydü. Jim, DePaul Üniversitesi'nden İngilizce bölümü mezunudur.
Seçtiğiniz bir tedarikçiye Teklif Talebi (RFP) gönderin ve ihtiyaçlarınızı detaylandıran bir düğmeye tıklayın.
Montaj teknolojisi, makine ve sistemlerin tüm çeşitlerinin tedarikçilerini, servis sağlayıcılarını ve ticaret kuruluşlarını bulmak için alıcı kılavuzumuza göz atın.
Lean Six Sigma, on yıllardır sürekli iyileştirme çabalarına yön veriyor, ancak eksiklikleri belirgin hale geldi. Veri toplama yoğun emek gerektiriyor ve yalnızca küçük örnekleri yakalayabiliyor. Artık veriler, eski manuel yöntemlere kıyasla çok daha düşük bir maliyetle uzun süreler boyunca ve birden fazla konumda toplanabiliyor.
Robotlar her zamankinden daha ucuz ve kullanımı daha kolay. Bu teknoloji, küçük ve orta ölçekli üreticiler için bile kolaylıkla erişilebilir durumda. Amerika'nın önde gelen dört robotik tedarikçisinin (ATI Industrial Automation, Epson Robots, FANUC America ve Universal Robots) yöneticilerinin yer aldığı bu özel panel tartışmasını dinleyin.