Indukční pájení trubek z nerezové oceli k základně

Indukční pájení trubek z nerezové oceli k základně

Cíl:

Indukční pájení byla použita ke spojení trubky z nerezové oceli (OD: 45 mm, ID: 42 mm) s kompatibilní kovovou základnou. Cílem bylo dosáhnout pevného, netěsného spoje s vysokou integritou spoje vhodného pro mechanické a tepelné namáhání. Cílem případu bylo také optimalizovat parametry pájení, včetně výkonu, frekvence, konstrukce cívky, výběru plniva a doby pájení, při zachování nákladové efektivity a minimalizace tepelného zkreslení.

Vybavení:

1. Indukční pájka
   • Model: 10kW indukční pájecí systém
   • Frekvenční rozsah: 300-800 kHz
2. Vlastní indukční cívka
   • Navrženo speciálně pro geometrii a požadavky na ohřev trubky z nerezové oceli a základny.
3. Chladicí systém
   • Vodní chladicí systém, který zabraňuje přehřátí indukčního zařízení a stabilizuje teplotu během nepřetržitého provozu.
4. Přípravky a polohovací nástroje
   • Přípravek a přípravky pro přesné vyrovnání trubky z nerezové oceli a základny během pájení.

Materiály:

1. Trubka z nerezové oceli
   • Vnější průměr: 45 mm
   • Vnitřní průměr: 42 mm
   • Stupeň materiálu: AISI 304 (vybrán pro svou odolnost proti korozi a mechanickou pevnost).
2. Základní materiál
   • Základ z měkké oceli (uhlíková ocel), používaný pro svou ekonomickou vhodnost a kompatibilitu s trubkami z nerezové oceli pro pájení.
3. Výplňový kov
   • Plnivo: BAg-7 (slitina na bázi stříbra s obsahem stříbra přibližně 56%, která nabízí vynikající kapilární tok a kompatibilitu s nerezovou ocelí).
   • Rozsah tání: 630-660°C.
4. Flux
   • Typ: Používá se k odstranění oxidů a k podpoře přilnavosti výplně k podkladu a trubce z nerezové oceli.

Zkušební pájení:

1. Volba výkonu a frekvence
   • A výkon 7 kW byla experimentálně stanovena jako optimální pro ohřev oblasti spoje bez přehřátí ostatních částí sestavy.
   • Na stránkách pracovní frekvence byla nastavena na 400 kHz k zajištění účinného ohřevu nerezového materiálu pomocí spirály.
2. Konstrukce indukční cívky
   • K soustředění tepla na oblast spoje byla použita dvouotáčková spirálová cívka, která zajišťuje rovnoměrný ohřev trubky z nerezové oceli i základny současně.
   • Průměr cívky byl navržen tak, aby na všech stranách trubice byla mezera 3-5 mm pro rovnoměrné indukční spojení.
3. Testovací kloub polohy
   • Trubka z nerezové oceli (průměr 45 mm) byla přesně zarovnána k základně, aby byla zajištěna rovnoměrná mezera 0,1-0,2 mm pro kapilární působení výplňového materiálu.
4. Řízení teploty
   • Pyrometr zajistil, že teplota spoje dosáhla a udržovala se přibližně 650 °C.
5. Doba pájení
   • Při zkouškách byla zjištěna optimální doba pájení, která činí 10 sekund, což umožňuje, aby spoj dosáhl správné prahové teploty pro tavení a přilnavost výplňového kovu bez nadměrného vystavení teplu.

Kroky pájení:

1. Příprava
   • Pečlivě očistěte povrch trubky a základny z nerezové oceli, abyste odstranili olej, nečistoty a oxidy.
   • Rovnoměrně naneste fluoridové tavidlo na povrch spoje.
2. Montáž a polohování přípravků
   • Trubka z nerezové oceli byla umístěna do základny s překrývajícím se spojem, aby se maximalizovala pevnost. Přípravky držely sestavu během procesu stabilně.
3. Indukční ohřev
   • Indukční stroj měl výkon 7 kW při frekvenci 400 kHz. Přesný ohřev byl zaměřen na kloub, kde cívka obklopovala trubku a základnu.
4. Použití výplňového materiálu
   • Když se teplota přiblížila 650 °C, byla na spoj nanesena plnivá slitina. Kapilární působení vtáhlo roztavené plnivo do spáry.
5. Chlazení
   • Po pájení se sestava nechala přirozeně vychladnout, aby se zabránilo tepelnému šoku.

Výsledky/přínosy:

1. Pevnost kloubů
   • Pájený spoj prošel tahovou zkouškou a překročil požadavky na mechanické zatížení s rezervou 15%, čímž bylo dosaženo pevného a těsného spoje vhodného pro tlakové aplikace.
2. Tepelná integrita
   • Tento proces minimalizoval tepelné zkreslení a zachoval rozměrovou přesnost trubky a základny z nerezové oceli.
3. Efektivita
   • Proces pájení byl dokončen během 10 sekund ohřevu, které vykazují vysokou produktivitu při minimální spotřebě energie.
4. Úhledná povrchová úprava
   • Spoj měl čistý povrch díky správnému zahřátí, rozložení výplňového materiálu a minimálním zbytkům tavidla. Čištění po pájení bylo minimální.

Indukční ohřev poskytuje:

1. Přesné a lokální vytápění:
   Indukční systém dodává teplo přímo a rovnoměrně do oblasti spoje, aniž by ovlivňoval sousední části, čímž se snižuje tepelné namáhání a zachovávají vlastnosti materiálu.
2. Řízení procesu:
   Přesné řízení teploty, výkonu a frekvence zajistilo konzistentní kvalitu spojů a umožnilo optimalizaci pro různé výrobní scénáře.
3. Opakovatelnost:
   Indukční proces zajišťuje konzistentní výsledky s minimálními odchylkami mezi spoji, což je vysoce spolehlivé pro rozsáhlé průmyslové použití.
4. Energetická účinnost:
   Indukční systém o výkonu 10 kW dosáhl vysoké účinnosti ohřevu, čímž výrazně snížil spotřebu energie ve srovnání s alternativními metodami pájení, jako je pájení v peci.
5. Bezpečnost a čistota:
   Indukční ohřev eliminoval otevřený oheň, čímž se snížilo nebezpečí na pracovišti a zajistilo čistší procesní prostředí.

Analýza dat a statistika:

Tento případ indukčního pájení prokázal účinnost a přesnost metody při vytváření vysoce kvalitních spojů v náročných aplikacích z nerezové oceli. Podrobná analýza a optimalizace všech parametrů procesu zajistila úspěch pájení při maximalizaci efektivity a produktivity.