Для повышения КПД и снижения теплового эффекта нагрева металла Индукционная пайка предлагается технология. Преимущество этой технологии заключается, главным образом, в точном расположении нагрева, подводимого к паяным соединениям. Затем на основе результатов численного моделирования стало возможным разработать параметры, необходимые для достижения температуры пайки в желаемое время. Цель состояла в том, чтобы свести к минимуму это время, чтобы избежать нежелательного термического воздействия на металлы во время металлургического соединения..Результаты численного моделирования показали, что увеличение частоты тока приводит к концентрации максимальных температур в поверхностных областях соединяемых металлов. При увеличении тока наблюдалось уменьшение времени, необходимого для достижения температуры пайки.
Преимущества индукционной пайки алюминия по сравнению с горелкой или пайкой пламенем
Низкая температура плавления основных металлов алюминия в сочетании с узким температурным интервалом используемых припоев является проблемой при пайке горелкой. Отсутствие изменения цвета при нагревании алюминия не дает операторам пайки каких-либо визуальных указаний на то, что алюминий достиг нужной температуры пайки. Операторы пайки вводят ряд переменных при пайке горелкой. К ним относятся настройки горелки и тип пламени; расстояние от горелки до припаиваемых деталей; расположение пламени относительно соединяемых деталей; и более.
Причины рассмотреть возможность использования индукционного нагрева при пайке алюминия включают:
- Быстрый, быстрый нагрев
- Контролируемый, точный контроль нагрева
- Селективный (локальный) нагрев
- Адаптируемость и интеграция производственной линии
- Увеличенный срок службы и простота крепления
- Повторяемые, надежные паяные соединения
- Улучшенная безопасность
Успешная индукционная пайка алюминиевых компонентов во многом зависит от проектирования. катушки индукционного нагрева чтобы сосредоточить электромагнитную тепловую энергию на участках, подлежащих пайке, и равномерно нагреть их, чтобы припой расплавился и растекся должным образом. Неправильно сконструированные индукционные катушки могут привести к перегреву некоторых участков, а другие участки не получат достаточного количества тепловой энергии, что приведет к неполному паяному соединению.
Для типичного паяного соединения алюминиевой трубы оператор устанавливает алюминиевое припойное кольцо, часто содержащее флюс, на алюминиевую трубу и вставляет его в другую расширенную трубу или блочный фитинг. Затем детали помещают в индукционную катушку и нагревают. В обычном процессе припой плавится и затекает в поверхность соединения благодаря капиллярному действию.
Почему индукционная пайка отличается от пайки алюминиевых компонентов горелкой?
Во-первых, немного предыстории обычных алюминиевых сплавов, распространенных сегодня, а также обычных алюминиевых припоев и припоев, используемых для соединения. Пайка алюминиевых компонентов намного сложнее, чем пайка медных. Медь плавится при температуре 1980°F (1083°C) и меняет цвет при нагревании. Алюминиевые сплавы, часто используемые в системах HVAC, начинают плавиться примерно при 1190 ° F (643 ° C) и не дают никаких визуальных признаков, таких как изменение цвета при нагревании.
Требуется очень точный контроль температуры, поскольку разница температур плавления и пайки алюминия зависит от основного металла алюминия, припоя и массы компонентов, подлежащих пайке. Например, разница температур между температурой солидуса двух распространенных алюминиевых сплавов, алюминия серии 3003 и алюминия серии 6061, и температурой жидкости часто используемого припоя BAlSi-4 составляет 20°F — очень узкое температурное окно процесса, что требует точный контроль. Выбор основных сплавов чрезвычайно важен при пайке алюминиевых систем. Наилучшей практикой является пайка при температуре ниже температуры солидуса сплавов, из которых состоят спаиваемые компоненты.
| Классификация AWS A5.8 | Номинальный химический состав | Солидус °F (°C) | Ликвидус °F(°C) | Температура пайки |
| БАИСи-3 | 86% Al 10% Si 4% Cu | 970 (521) | 1085 (855) | 1085~1120 °F |
| БАЙСИ-4 | 88% алюминий 12%Si | 1070 (577) | 1080 (582) | 1080~1120 °F |
| 78 Zn 22%Al | 826 (441) | 905 (471) | 905~950 °F | |
| 98% цинк 2% алюминий | 715 (379) | 725 (385) | 725~765 °F |
Следует отметить, что гальваническая коррозия может возникать между участками, богатыми цинком, и алюминием. Как видно из гальванической диаграммы на рисунке 1, цинк менее благороден и имеет тенденцию быть анодным по сравнению с алюминием. Чем ниже разность потенциалов, тем ниже скорость коррозии. Разность потенциалов между цинком и алюминием минимальна по сравнению с потенциалом между алюминием и медью.
Еще одно явление при пайке алюминия с цинковым сплавом — точечная коррозия. Локальная ячеистая или точечная коррозия может возникнуть на любом металле. Алюминий обычно защищен твердой тонкой пленкой, которая образуется на поверхности, когда они подвергаются воздействию кислорода (оксид алюминия), но когда флюс удаляет этот защитный оксидный слой, может произойти растворение алюминия. Чем дольше присадочный металл остается расплавленным, тем сильнее растворение.
Алюминий образует прочный оксидный слой во время пайки, поэтому использование флюса необходимо. Флюсование алюминиевых компонентов может производиться отдельно перед пайкой или в процесс пайки может быть включен алюминиевый припой, содержащий флюс. В зависимости от типа используемого флюса (коррозионный или некоррозионный) может потребоваться дополнительная операция, если остатки флюса необходимо удалить после пайки. Проконсультируйтесь с производителем припоя и флюса, чтобы получить рекомендации по припою и флюсу в зависимости от соединяемых материалов и ожидаемых температур пайки.