Indukčné spájkovanie hliníkových rúr

Aby sa zvýšila účinnosť a znížil sa tepelný účinok ohrevu kovu, Indukčné spájkovanie je navrhnutá technológia. Výhoda tejto technológie spočíva najmä v presnom umiestnení ohrevu privádzaného do spájkovaných spojov. Na základe výsledkov numerickej simulácie bolo následne možné navrhnúť parametre potrebné na dosiahnutie teplôt spájkovania v požadovanom čase. Cieľom bolo minimalizovať tento čas, aby sa predišlo nežiaducemu tepelnému účinku na kovy pri metalurgickom spájaní.Výsledky numerickej simulácie ukázali, že zvýšenie frekvencie prúdu malo za následok koncentráciu maximálnych teplôt v povrchových oblastiach spájaných kovov. So zvyšujúcim sa prúdom sa pozorovalo skrátenie času potrebného na dosiahnutie teploty spájkovania.

Výhody indukčného spájkovania hliníka oproti spájkovaniu horákom alebo plameňom

Nízka teplota tavenia základných kovov hliníka spojená s úzkym teplotným procesným oknom použitých spájkovacích zliatin je výzvou pri spájkovaní horákom. Neprítomnosť zmeny farby pri zahrievaní hliníka neposkytuje operátorom spájkovania žiadnu vizuálnu indikáciu, že hliník dosiahol správnu teplotu spájkovania. Operátori spájkovania zavádzajú pri spájkovaní horákom množstvo premenných. Medzi ne patrí nastavenie horáka a typ plameňa; vzdialenosť od horáka k častiam, ktoré sú spájkované; umiestnenie plameňa vzhľadom na spájané časti; a viac.

Dôvody, prečo zvážiť použitie indukčný ohrev pri spájkovaní hliníka zahŕňajú:

  • Rýchly, rýchly ohrev
  • Kontrolovaná, presná regulácia tepla
  • Selektívne (lokalizované) teplo
  • Adaptabilita a integrácia výrobnej linky
  • Vylepšená životnosť a jednoduchosť príslušenstva
  • Opakovateľné, spoľahlivé spájkované spoje
  • Zvýšená bezpečnosť

Úspešné indukčné spájkovanie hliníkových komponentov vo veľkej miere závisí od návrhu indukčné vykurovacie cievky sústrediť elektromagnetickú tepelnú energiu do oblastí, ktoré sa majú spájkovať a rovnomerne ich zahriať, aby sa spájkovaná zliatina roztavila a správne tiekla. Nesprávne navrhnuté indukčné cievky môžu spôsobiť prehriatie niektorých oblastí a nedostatok tepelnej energie v iných oblastiach, čo vedie k neúplnému spájkovaniu.

Pre typický spájkovaný hliníkový rúrkový spoj operátor nainštaluje hliníkový spájkovací krúžok, často obsahujúci tavivo, na hliníkovú rúrku a vloží ho do ďalšej expandovanej rúrky alebo blokovej tvarovky. Časti sa potom umiestnia do indukčnej cievky a zahrejú sa. Pri normálnom procese sa výplňové kovy spájky tavia a tečú do rozhrania spoja v dôsledku kapilárneho pôsobenia.

Prečo hliníkové komponenty spájkované pomocou indukčnej spájky vs.

Najprv trochu pozadia bežných hliníkových zliatin, ktoré dnes prevládajú, a bežnej hliníkovej spájky a spájok používaných na spájanie. Spájkovanie hliníkových komponentov je oveľa náročnejšie ako spájkovanie medených komponentov. Meď sa topí pri 1980 °F (1083 °C) a pri zahrievaní mení farbu. Zliatiny hliníka, ktoré sa často používajú v systémoch HVAC, sa začínajú topiť pri približne 1190 °F (643 °C) a pri zahrievaní neposkytujú žiadne vizuálne signály, ako sú zmeny farby.

Vyžaduje sa veľmi presná regulácia teploty ako rozdiel v teplotách tavenia a spájkovania hliníka v závislosti od hliníkového základného kovu, prídavného kovu spájky a hmotnosti komponentov, ktoré sa majú spájkovať. Napríklad teplotný rozdiel medzi teplotou solidu dvoch bežných hliníkových zliatin, hliníka série 3003 a hliníka série 6061, a teplotou kvapaliny často používanej spájkovacej zliatiny BAlSi-4 je 20 °F – veľmi úzke teplotné procesné okno, čo si vyžaduje presné ovládanie. Výber základných zliatin je mimoriadne dôležitý pri spájkovaní hliníkových systémov. Najlepšou praxou je spájkovanie pri teplote, ktorá je pod teplotou solidu zliatin, z ktorých sa skladajú spájkované komponenty.

Klasifikácia AWS A5.8 Nominálne chemické zloženie Solidus °F (°C) Liquidus °F (°C) Teplota spájkovania
BAISi-3 86 % Al 10 % Si 4 % Cu 970 (521) 1085 (855) 1085~1120 °F
BAISI-4 88 % aL 12 % Si 1070 (577) 1080 (582) 1080~1120 °F
78 Zn 22 % Al 826 (441) 905 (471) 905~950 °F
98 % Zn 2 % Al 715 (379) 725 (385) 725~765 °F

Je potrebné poznamenať, že medzi oblasťami bohatými na zinok a hliníkom môže dôjsť ku galvanickej korózii. Ako je uvedené v galvanickom diagrame na obrázku 1, zinok je menej ušľachtilý a má tendenciu byť anodický v porovnaní s hliníkom. Čím nižší je potenciálny rozdiel, tým nižšia je rýchlosť korózie. Potenciálny rozdiel medzi zinkom a hliníkom je minimálny v porovnaní s potenciálom medzi hliníkom a meďou.

Ďalším javom pri spájkovaní hliníka zliatinou zinku je jamková korózia. Lokálna bunková alebo bodová korózia sa môže vyskytnúť na akomkoľvek kove. Hliník je normálne chránený tvrdým tenkým filmom, ktorý sa vytvorí na povrchu, keď sú vystavené kyslíku (oxid hlinitý), ale keď tavidlo odstráni túto ochrannú vrstvu oxidu, môže dôjsť k rozpusteniu hliníka. Čím dlhšie zostáva prídavný kov roztavený, tým je rozpúšťanie silnejšie.

Hliník vytvára počas spájkovania pevnú vrstvu oxidu, takže použitie taviva je nevyhnutné. Tavivo na hliníkové komponenty sa môže uskutočňovať oddelene pred spájkovaním alebo sa môže do procesu spájkovania začleniť hliníková spájkovacia zliatina obsahujúca tavivo. V závislosti od typu použitého taviva (korozívne vs. nekorozívne) môže byť potrebný ďalší krok, ak sa musia zvyšky taviva odstrániť po spájkovaní. Poraďte sa s výrobcom spájky a taviva, aby ste získali odporúčania týkajúce sa spájkovacej zliatiny a taviva na základe spájaných materiálov a očakávaných teplôt spájkovania.

 

Indukčné spájkovanie hliníkových rúr

=