Afin d'augmenter l'efficacité et de réduire l'effet thermique du chauffage des métaux, le le brasage par induction est proposée. L'avantage de cette technologie réside principalement dans la localisation exacte du chauffage fourni aux joints brasés. Sur la base des résultats de la simulation numérique, il a été possible de concevoir les paramètres nécessaires pour atteindre les températures de brasage dans le temps souhaité. L'objectif était de minimiser ce temps pour éviter un effet thermique indésirable sur les métaux pendant l'assemblage métallurgique..Les résultats de la simulation numérique ont révélé que l'augmentation de la fréquence du courant entraînait une concentration des températures maximales dans les zones de surface des métaux assemblés. Avec l'augmentation du courant, la réduction du temps nécessaire pour atteindre la température de brasage a été observée.
Les avantages du brasage par induction de l'aluminium par rapport au brasage au chalumeau ou à la flamme
La faible température de fusion des métaux à base d'aluminium, associée à l'étroite fenêtre de température des alliages de brasure utilisés, constitue un défi pour le brasage au chalumeau. L'absence de changement de couleur lors du chauffage de l'aluminium ne fournit pas aux opérateurs de brasage une indication visuelle que l'aluminium a atteint la bonne température de brasage. Les opérateurs de brasage introduisent un certain nombre de variables lors du brasage au chalumeau. Il s'agit notamment des réglages du chalumeau et du type de flamme, de la distance entre le chalumeau et les pièces à braser, de l'emplacement de la flamme par rapport aux pièces à assembler, etc.
Raisons d'envisager l'utilisation chauffage par induction lors du brasage de l'aluminium :
- Chauffage rapide
- Contrôle précis de la chaleur
- Chaleur sélective (localisée)
- Adaptabilité et intégration de la ligne de production
- Amélioration de la durée de vie et de la simplicité des appareils
- Joints brasés reproductibles et fiables
- Amélioration de la sécurité
La réussite du brasage par induction des composants en aluminium dépend fortement de la conception des éléments suivants bobines de chauffage par induction de concentrer l'énergie thermique électromagnétique sur les zones à braser et de les chauffer uniformément afin que l'alliage de brasure fonde et s'écoule correctement. Des bobines d'induction mal conçues peuvent entraîner la surchauffe de certaines zones, tandis que d'autres zones ne reçoivent pas suffisamment d'énergie thermique, ce qui se traduit par un joint de brasure incomplet.
Pour un joint typique de tube d'aluminium brasé, un opérateur installe un anneau de brasage en aluminium, contenant souvent du flux, sur le tube d'aluminium et l'insère dans un autre tube expansé ou un raccord en bloc. Les pièces sont ensuite placées dans une bobine d'induction et chauffées. Dans un processus normal, les métaux d'apport de la brasure fondent et s'écoulent dans l'interface du joint par capillarité.
Pourquoi braser par induction plutôt qu'au chalumeau les composants en aluminium ?
Tout d'abord, un peu d'histoire sur les alliages d'aluminium courants aujourd'hui et sur les brasures et soudures d'aluminium couramment utilisées pour l'assemblage. Le brasage des composants en aluminium est beaucoup plus difficile que celui des composants en cuivre. Le cuivre fond à 1083°C (1980°F) et change de couleur lorsqu'il est chauffé. Les alliages d'aluminium souvent utilisés dans les systèmes HVAC commencent à fondre à environ 643°C (1190°F) et ne donnent aucun indice visuel, tel qu'un changement de couleur, lorsqu'ils sont chauffés.
Un contrôle très précis de la température est nécessaire car la différence entre les températures de fusion et de brasage de l'aluminium dépend du métal de base de l'aluminium, du métal d'apport et de la masse des composants à braser. Par exemple, la différence de température entre la température du solidus de deux alliages d'aluminium courants, l'aluminium de la série 3003 et l'aluminium de la série 6061, et la température du liquide de l'alliage de brasage BAlSi-4 fréquemment utilisé est de 20°F - une fenêtre de température très étroite, ce qui nécessite un contrôle précis. La sélection des alliages de base est extrêmement importante pour les systèmes en aluminium qui sont brasés. La meilleure pratique consiste à braser à une température inférieure à la température de solidité des alliages qui composent les composants à braser.
| Classification AWS A5.8 | Composition chimique nominale | Solidus °F (°C) | Liquidus °F(°C) | Température de brasage |
| 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 |
Il convient de noter qu'une corrosion galvanique peut se produire entre les zones riches en zinc et l'aluminium. Comme le montre le tableau galvanique de la figure 1, le zinc est moins noble et a tendance à être anodique par rapport à l'aluminium. Plus la différence de potentiel est faible, plus la vitesse de corrosion est faible. La différence de potentiel entre le zinc et l'aluminium est minime par rapport au potentiel entre l'aluminium et le cuivre.
La corrosion par piqûres est un autre phénomène qui se produit lorsque l'aluminium est brasé avec un alliage de zinc. La corrosion locale cellulaire ou par piqûres peut se produire sur n'importe quel métal. L'aluminium est normalement protégé par une fine pellicule dure qui se forme à la surface lorsqu'il est exposé à l'oxygène (oxyde d'aluminium), mais lorsqu'un flux élimine cette couche d'oxyde protectrice, une dissolution de l'aluminium peut se produire. Plus le métal d'apport reste en fusion longtemps, plus la dissolution est importante.
L'aluminium forme une couche d'oxyde résistante pendant le brasage, c'est pourquoi l'utilisation d'un flux est essentielle. Le flux des composants en aluminium peut être effectué séparément avant le brasage ou un alliage de brasage d'aluminium contenant du flux peut être incorporé dans le processus de brasage. Selon le type de flux utilisé (corrosif ou non corrosif), une étape supplémentaire peut être nécessaire si le résidu de flux doit être éliminé après le brasage. Consultez un fabricant de brasure et de flux pour obtenir des recommandations sur l'alliage de brasage et le flux en fonction des matériaux à assembler et des températures de brasage prévues.