Индукционная пайка нержавеющей стали к основанию

Индукционная пайка нержавеющей стали к основанию

Цель:

Индукционная пайка был использован для соединения трубки из нержавеющей стали (внешний диаметр: 45 мм, внутренний диаметр: 42 мм) с совместимым металлическим основанием. Целью было достижение прочного, герметичного соединения с высокой целостностью соединения, подходящего для механических и термических нагрузок. Целью также была оптимизация параметров пайки, включая мощность, частоту, конструкцию катушки, выбор присадочного металла и время пайки, при сохранении экономической эффективности и минимизации тепловой деформации.

Оборудование:

1. Индукционная паяльная машина
   • Модель: 10 кВт индукционная система пайки
   • Диапазон частот: 300–800 кГц
2. Индукционная катушка на заказ
   • Разработан специально с учетом геометрии и требований к нагреву труб из нержавеющей стали и соединения основания.
3. Система охлаждения
   • Система водяного охлаждения для предотвращения перегрева индукционного оборудования и стабилизации температуры при непрерывной работе.
4. Приспособления и инструменты позиционирования
   • Кондуктор и приспособления для точного выравнивания трубки из нержавеющей стали и основания во время пайки.

Материалы по теме:

1. Труба из нержавеющей стали
   • Внешний диаметр: 45mm
   • Внутренний диаметр: 42mm
   • Марка материала: AISI 304 (выбрана из-за ее коррозионной стойкости и механической прочности).
2. Базовый материал
   • Основа из мягкой стали (углеродистая сталь), используемая из-за ее экономичности и совместимости с трубами из нержавеющей стали для пайки.
3. Присадочный металл
   • Присадочный металл: BAg-7 (сплав на основе серебра с содержанием серебра около 56%, обеспечивающий превосходную капиллярную текучесть и совместимость с нержавеющей сталью).
   • Интервал плавления: 630–660°C.
4. Поток
   • Тип: Флюс на основе фторида; используется для удаления оксидов и улучшения адгезии наполнителя к основанию и трубке из нержавеющей стали.

Тестовая пайка:

1. Выбор мощности и частоты
   • A выходная мощность 7кВт Экспериментально установлено, что этот режим является оптимальным для нагрева зоны стыка без перегрева других деталей узла.
   • Команда рабочая частота была установлена ​​на 400 кГц для обеспечения эффективного нагрева материала из нержавеющей стали с помощью змеевика.
2. Конструкция индукционной катушки
   • Для фокусировки тепла в зоне стыка использовалась двухвитковая спираль, обеспечивающая равномерный нагрев как трубки из нержавеющей стали, так и основания одновременно.
   • Диаметр катушки был рассчитан таким образом, чтобы обеспечить зазор 3–5 мм со всех сторон трубки для равномерной индукционной связи.
3. Тестовое позиционирование сустава
   • Трубка из нержавеющей стали (внешний диаметр 45 мм) была точно выровнена по основанию, чтобы обеспечить равномерный зазор 0.1–0.2 мм для капиллярного действия наполнителя.
4. Контроль температуры
   • Пирометр гарантировал, что температура соединения достигла и поддерживалась на уровне около 650°C.
5. Время пайки
   • Испытания выявили оптимальное время пайки (10%), что позволяет соединению достичь необходимого температурного порога для плавления присадочного металла и адгезии без чрезмерного воздействия тепла.

Этапы пайки:

1. Подготовка
   • Тщательно очистите поверхность трубки и основания из нержавеющей стали от масла, грязи и окислов.
   • Равномерно нанести флюс на основе фторида на поверхности стыков.
2. Сборка и позиционирование приспособлений
   • Трубка из нержавеющей стали была помещена в основание с перекрывающим соединением для максимальной прочности. Крепления удерживали сборку в устойчивом положении во время процесса.
3. Индукционный нагрев
   • Индукционная машина выдавала мощность 7 кВт при частоте 400 кГц. Точный нагрев был сосредоточен на стыке, где катушка охватывала трубку и основание.
4. Применение наполнителя
   • При температуре, приближающейся к 650°C, в стык был нанесен присадочный сплав. Капиллярное действие втянуло расплавленный присадочный сплав в зазор стыка.
5. Охлаждение
   • После пайки сборке дали остыть естественным образом, чтобы избежать теплового удара.

Результаты / преимущества:

1. Совместная прочность
   • Паяное соединение прошло испытание на растяжение и превысило требования по механической нагрузке на 15%, обеспечив прочное и герметичное соединение, пригодное для применения под давлением.
2. Термическая целостность
   • Этот процесс свел к минимуму тепловые деформации, сохранив точность размеров трубки и основания из нержавеющей стали.
3. Эффективность
   • Процесс пайки был завершен в течение 10 секунд времени нагрева, демонстрируя высокую производительность при минимальном потреблении энергии.
4. Аккуратная отделка
   • Соединение имело чистую отделку благодаря правильному нагреву, распределению присадочного материала и минимальному остатку флюса. Очистка после пайки была минимальной.

Индукционный нагрев обеспечивает:

1. Точное и локальное отопление:
   Индукционная система обеспечивает прямую и равномерную подачу тепла в зону стыка, не затрагивая соседние участки, что снижает термическую нагрузку и сохраняет свойства материала.
2. Контроль над процессом:
   Точный контроль температуры, мощности и частоты обеспечил стабильное качество соединений и позволил оптимизировать процесс для различных производственных сценариев.
3. Повторяемость:
   Процесс индукционной сварки обеспечивает стабильные результаты с минимальными отклонениями между соединениями, что делает его высоконадежным для крупномасштабного промышленного использования.
4. Энерго эффективность:
   Индукционная система мощностью 10 кВт обеспечивает высокую эффективность нагрева, значительно сокращая потребление энергии по сравнению с альтернативными методами пайки, такими как пайка в печи.
5. Безопасность и чистота:
   Индукционный нагрев исключил использование открытого пламени, что снизило опасность на рабочем месте и обеспечило более чистую производственную среду.

Анализ данных и статистика:

Эти случай индукционной пайки продемонстрировали эффективность и точность метода при создании высококачественных соединений в сложных применениях нержавеющей стали. Подробный анализ и оптимизация всех параметров процесса обеспечили успешность операции пайки при максимальной эффективности и производительности.