Indukcijsko lemljenje aluminijskih cijevi

Kako bi se povećala učinkovitost i smanjio toplinski učinak grijanja metala, Indukcijsko lemljenje predlaže se tehnologija. Prednost ove tehnologije je uglavnom u točnom mjestu dovoda grijanja na lemljene spojeve. Na temelju rezultata numeričke simulacije tada je bilo moguće projektirati parametre potrebne za postizanje temperature lemljenja u željenom vremenu. Cilj je bio minimizirati ovo vrijeme kako bi se izbjegao neželjeni toplinski učinak na metale tijekom metalurškog spajanja..Rezultati numeričke simulacije pokazali su da povećanje frekvencije struje rezultira koncentracijom maksimalnih temperatura u površinama spojenih metala. S povećanjem struje uočeno je smanjenje vremena potrebnog za postizanje temperature lemljenja.

Prednosti indukcijskog lemljenja aluminija u odnosu na lemljenje s plamenikom ili plamenom

Niska temperatura taljenja osnovnih metala aluminija zajedno s uskim temperaturnim prozorom procesa legura upotrijebljenih legura predstavlja izazov kod lemljenja s plamenikom. Nedostatak promjene boje tijekom zagrijavanja aluminija ne daje operaterima za lemljenje nikakvu vizualnu indikaciju da je aluminij dosegao odgovarajuću temperaturu lemljenja. Operatori lemljenja uvode brojne varijable prilikom lemljenja s plamenikom. Među njima su postavke baklje i vrsta plamena; udaljenost od plamenika do dijelova koji se lemljuju; mjesto plamena u odnosu na dijelove koji se spajaju; i više.

Razlozi za razmatranje korištenja indukcijsko grijanje kod lemljenja aluminija uključuju:

  • Brzo, brzo zagrijavanje
  • Kontrolirana, precizna kontrola topline
  • Selektivna (lokalizirana) toplina
  • Prilagodljivost i integracija proizvodne linije
  • Poboljšan vijek trajanja i jednostavnost
  • Ponovljivi, pouzdani lemljeni spojevi
  • Poboljšana sigurnost

Uspješno indukcijsko lemljenje aluminijskih komponenti uvelike ovisi o projektiranju indukcijski grijači za grijanje usmjeriti elektromagnetsku toplinsku energiju u područja koja se lemljuju i zagrijati ih jednoliko tako da se legura za lemljenje topi i pravilno teče. Neispravno dizajnirani indukcijski svici mogu dovesti do pregrijavanja nekih područja, a da druga područja ne primaju dovoljno toplinske energije, što rezultira nepotpunim lemljenim spojem.

Za tipičan spoj lemljene aluminijske cijevi, operater ugrađuje aluminijski prsten za lemljenje, koji često sadrži fluks, na aluminijsku cijev i umeće ga u drugu proširenu cijev ili blok spoj. Dijelovi se zatim stavljaju u indukcijsku zavojnicu i zagrijavaju. U normalnom procesu, metali za punjenje lemljenjem se tope i ulijevaju u spojnicu zbog kapilarnog djelovanja.

Zašto indukcijsko lemljenje u odnosu na aluminijske komponente za lemljenje baklje?

Prvo, malo pozadine o uobičajenim aluminijskim legurama koje prevladavaju danas i uobičajenim aluminijskim lemovima i lemovima koji se koriste za spajanje. Lemljenje aluminijskih komponenti mnogo je izazovnije od lemljenja bakrenih komponenti. Bakar se topi na 1980°F (1083°C) i mijenja boju kako se zagrijava. Aluminijske legure koje se često koriste u HVAC sustavima počinju se topiti na približno 1190°F (643°C) i ne daju nikakve vizualne znakove, kao što su promjene boje, dok se zagrijava.

Potrebna je vrlo precizna kontrola temperature jer je razlika u temperaturama taljenja i lemljenja za aluminij, ovisno o osnovnom metalu aluminija, metalu za punjenje lemljenja i masi komponenti koje se lemljuju. Na primjer, temperaturna razlika između temperature solidusa dvije uobičajene aluminijske legure, aluminija serije 3003 i aluminija serije 6061, i temperature tekućine često korištene legure za lemljenje BAlSi-4 je 20°F – vrlo uzak temperaturni procesni prozor, koji zahtijeva precizna kontrola. Odabir osnovnih legura iznimno je važan kod aluminijskih sustava koji se leme. Najbolja praksa je lemljenje na temperaturi koja je ispod temperature solidusa legura koje čine komponente koje se leme zajedno.

Klasifikacija AWS A5.8 Nazivni kemijski sastav Solidus °F (°C) Tekućina °F (°C) Temperatura lemljenja
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

Treba napomenuti da se između područja bogatih cinkom i aluminija može pojaviti galvanska korozija. Kao što je navedeno u galvanskoj karti na slici 1, cink je manje plemenit i ima tendenciju da bude anodičan u usporedbi s aluminijem. Što je razlika potencijala niža, to je niža stopa korozije. Razlika potencijala između cinka i aluminija minimalna je u usporedbi s potencijalom između aluminija i bakra.

Još jedan fenomen kada je aluminij lemljen cinkovom legurom je rupičenje. Na bilo kojem metalu može se pojaviti lokalna korozija ćelija ili pitting. Aluminij je obično zaštićen tvrdim, tankim filmom koji se stvara na površini kada je izložen kisiku (aluminijev oksid), ali kada fluks ukloni ovaj zaštitni sloj oksida, može doći do otapanja aluminija. Što je dodatni metal dulje otopljen, to je otapanje teže.

Aluminij stvara čvrst oksidni sloj tijekom lemljenja, pa je upotreba fluksa neophodna. Fluksiranje aluminijskih komponenti može se obaviti zasebno prije lemljenja ili se u proces lemljenja može ugraditi aluminijska legura za lemljenje koja sadrži fluks. Ovisno o vrsti upotrijebljenog toka (korozivni naspram nekorozivnog), može biti potreban dodatni korak ako se ostatci toka moraju ukloniti nakon lemljenja. Posavjetujte se s proizvođačem lemljenja i toka kako biste dobili preporuke o legurama i fluksu za lemljenje na temelju materijala koji se spajaju i očekivanih temperatura lemljenja.

 

Indukcijsko lemljenje aluminijskih cijevi