من أجل زيادة الكفاءة وتقليل التأثير الحراري لتسخين المعدن، فإن اللحام بالنحاس الحثي التكنولوجيا المقترحة. وتتمثل ميزة هذه التقنية بشكل أساسي في الموقع الدقيق للتدفئة التي يتم توفيرها للمفاصل الملحومة بالنحاس. واستنادًا إلى نتائج المحاكاة العددية، كان من الممكن بعد ذلك تصميم المعلمات اللازمة لتحقيق درجات حرارة اللحام بالنحاس في الوقت المطلوب. وكان الهدف هو تقليل هذا الوقت إلى أدنى حد ممكن لتجنب التأثير الحراري غير المرغوب فيه على المعادن أثناء الربط المعدني.كشفت نتائج المحاكاة العددية أن زيادة تردد التيار أدى إلى تركيز درجات الحرارة القصوى في المناطق السطحية للمعادن الملتحمة. مع زيادة التيار، لوحظ انخفاض الوقت اللازم للوصول إلى درجة حرارة اللحام بالنحاس.
مزايا لحام الألومنيوم بالنحاس بالحث الحراري مقابل لحام الألومنيوم بالشعلة أو اللهب
تمثل درجة حرارة الانصهار المنخفضة لمعادن الألومنيوم الأساسية إلى جانب نافذة عملية درجة الحرارة الضيقة لسبائك النحاس المستخدمة تحديًا عند اللحام بالنحاس بالشعلة. لا يوفر عدم تغير اللون أثناء تسخين الألومنيوم لمشغلي اللحام بالنحاس أي مؤشر مرئي على وصول الألومنيوم إلى درجة حرارة اللحام بالنحاس المناسبة. يُدخل مشغلو اللحام بالنحاس عدد من المتغيرات عند اللحام بالنحاس بالشعلة. ومن بين هذه المتغيرات إعدادات الشعلة ونوع اللهب؛ والمسافة من الشعلة إلى الأجزاء التي يتم لحامها بالنحاس؛ وموقع اللهب بالنسبة للأجزاء التي يتم وصلها؛ وغير ذلك.
الأسباب التي تدعو إلى التفكير في استخدام التسخين بالحث الحثي عند لحام الألومنيوم بالنحاس الأصفر
- تسخين سريع وسريع
- تحكم دقيق ومضبوط ودقيق في الحرارة
- الحرارة الانتقائية (الموضعية)
- قابلية خط الإنتاج للتكيف والتكامل
- تحسين عمر التركيبات وبساطتها
- وصلات ملحومة نحاسية موثوقة وقابلة للتكرار
- تحسين السلامة
يعتمد اللحام النحاسي الناجح لمكونات الألومنيوم بالحث الناجح على تصميم ملفات تسخين بالحث الحثي لتركيز الطاقة الحرارية الكهرومغناطيسية في المناطق المراد لحامها بالنحاس وتسخينها بشكل موحد بحيث تذوب سبيكة اللحام بالنحاس وتتدفق بشكل صحيح. يمكن أن تؤدي ملفات الحث المصممة بشكل غير صحيح إلى ارتفاع درجة حرارة بعض المناطق وعدم تلقي مناطق أخرى طاقة حرارية كافية مما يؤدي إلى عدم اكتمال وصلة اللحام بالنحاس.
بالنسبة لوصلة أنبوب الألومنيوم النحاسية النموذجية، يقوم المشغل بتركيب حلقة نحاسية من الألومنيوم تحتوي غالبًا على تدفق على أنبوب الألومنيوم ويدخلها في أنبوب آخر موسع أو تجهيزة كتلة. ثم توضع الأجزاء بعد ذلك في ملف حثي ويتم تسخينها. في العملية العادية، تذوب معادن حشو اللحام بالنحاس وتتدفق إلى واجهة الوصلة بسبب الحركة الشعرية.
لماذا التجليد بالحث الحثي مقابل تجليد مكونات الألومنيوم بالشعلة؟
أولاً، القليل من المعلومات الأساسية عن سبائك الألومنيوم الشائعة السائدة اليوم ونحاس الألومنيوم الشائع واللحامات المستخدمة في الربط. تُعد عملية لحام مكونات الألومنيوم بالنحاس النحاسي أكثر صعوبة من عملية لحام مكونات النحاس بالنحاس. يذوب النحاس عند درجة حرارة 1980 درجة فهرنهايت (1083 درجة مئوية) ويتغير لونه عند تسخينه. تبدأ سبائك الألومنيوم المستخدمة غالبًا في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في الذوبان عند 1190 درجة فهرنهايت (643 درجة مئوية) تقريبًا ولا تقدم أي إشارات بصرية، مثل تغيرات اللون، أثناء تسخينها.
يلزم التحكم الدقيق للغاية في درجة الحرارة حيث أن الفرق في درجات حرارة الذوبان واللحام بالنحاس للألومنيوم يعتمد على معدن الألومنيوم الأساسي ومعدن الحشو بالنحاس وكتلة المكونات المراد لحامها بالنحاس. على سبيل المثال، الفرق في درجة الحرارة بين درجة الحرارة الصلبة لسبائك الألومنيوم الشائعة، الألومنيوم سلسلة 3003، والألومنيوم سلسلة 6061، ودرجة حرارة السائل لسبائك الألومنيوم النحاسية BAlSi-4 المستخدمة بكثرة هي 20 درجة فهرنهايت - وهي نافذة ضيقة جدًا لعملية درجة الحرارة، مما يستلزم تحكمًا دقيقًا. إن اختيار السبائك الأساسية مهم للغاية مع أنظمة الألومنيوم التي يتم لحامها بالنحاس. وتتمثل أفضل الممارسات في اللحام بالنحاس في درجة حرارة أقل من درجة حرارة التصلب للسبائك التي تشكل المكونات التي يتم لحامها بالنحاس معًا.
| تصنيف AWS A5.8 | التركيب الكيميائي الاسمي | درجة فهرنهايت (درجة مئوية) | السائل ° فهرنهايت (درجة مئوية) | درجة حرارة اللحام بالنحاس |
| بيسي 3 | 86% Al 10%Si 4%CU | 970 (521) | 1085 (855) | 1085~1120 °F |
| بيسي -4 | 88% AL 12%Si | 1070 (577) | 1080 (582) | 1080~1120 °F |
| 78 Zn 22%TAl | 826 (441) | 905(471) | 905~950 °F | |
| 98% ZN 2%Al | 715(379) | 725(385) | 725~765 °F |
وتجدر الإشارة إلى أن التآكل الجلفاني يمكن أن يحدث بين المناطق الغنية بالزنك والألومنيوم. وكما هو مذكور في المخطط الجلفاني في الشكل 1، فإن الزنك أقل نبالة ويميل إلى أنوديته مقارنةً بالألومنيوم. كلما انخفض فرق الجهد، انخفض معدل التآكل. يكون فرق الجهد بين الزنك والألومنيوم ضئيلًا مقارنةً بالإمكانات بين الألومنيوم والنحاس.
هناك ظاهرة أخرى عند لحام الألومنيوم بسبيكة الزنك وهي التنقر. يمكن أن يحدث تآكل الخلايا الموضعي أو التآكل الموضعي على أي معدن. عادةً ما يكون الألومنيوم محميًا بطبقة رقيقة صلبة رقيقة تتشكل على السطح عند تعرضه للأكسجين (أكسيد الألومنيوم) ولكن عندما يزيل التدفق طبقة الأكسيد الواقية هذه، يمكن أن يحدث انحلال للألومنيوم. وكلما ظل معدن الحشو منصهرًا لفترة أطول، كلما كان الذوبان أكثر حدة.
يشكل الألومنيوم طبقة أكسيد قاسية أثناء اللحام بالنحاس، لذا فإن استخدام التدفق ضروري. يمكن إجراء عملية تدفق مكونات الألومنيوم بشكل منفصل قبل اللحام بالنحاس أو يمكن دمج سبيكة الألومنيوم الملحومة التي تحتوي على تدفق في عملية اللحام بالنحاس. اعتمادًا على نوع التدفق المستخدم (أكّال مقابل غير أكّال)، قد تكون هناك حاجة إلى خطوة إضافية إذا كان يجب إزالة بقايا التدفق بعد اللحام بالنحاس. استشر الشركة المصنعة للنحاس والتدفق للحصول على توصيات بشأن سبيكة اللحام بالنحاس والتدفق بناءً على المواد التي يتم ربطها ودرجات حرارة اللحام بالنحاس المتوقعة.