Per aumentare l'efficienza e ridurre l'effetto termico del riscaldamento del metallo, il sistema brasatura a induzione è stata proposta una tecnologia di riscaldamento. Il vantaggio di questa tecnologia consiste principalmente nell'esatta localizzazione del riscaldamento fornito ai giunti brasati. Sulla base dei risultati della simulazione numerica è stato possibile progettare i parametri necessari per raggiungere le temperature di brasatura nel tempo desiderato. L'obiettivo era quello di ridurre al minimo questo tempo per evitare un effetto termico indesiderato sui metalli durante la giunzione metallurgica..I risultati della simulazione numerica hanno rivelato che l'aumento della frequenza di corrente ha portato alla concentrazione delle temperature massime nelle aree superficiali dei metalli uniti. Con l'aumento della corrente, si è osservata una riduzione del tempo necessario per raggiungere la temperatura di brasatura.
I vantaggi della brasatura a induzione dell'alluminio rispetto alla brasatura a fiamma o a cannello
La bassa temperatura di fusione dei metalli di base dell'alluminio, unita alla ristretta finestra di processo delle leghe di brasatura utilizzate, rappresenta una sfida durante la brasatura a fiamma. L'assenza di variazioni di colore durante il riscaldamento dell'alluminio non fornisce ai brasatori alcuna indicazione visiva che l'alluminio abbia raggiunto la temperatura di brasatura adeguata. I brasatori introducono una serie di variabili durante la brasatura a fiamma. Tra queste, le impostazioni della torcia e il tipo di fiamma, la distanza tra la torcia e le parti da brasare, la posizione della fiamma rispetto alle parti da unire e altro ancora.
Motivi per prendere in considerazione l'utilizzo riscaldamento a induzione quando si brasa l'alluminio includono:
- Riscaldamento rapido e veloce
- Controllo preciso del calore
- Calore selettivo (localizzato)
- Adattabilità e integrazione della linea di produzione
- Maggiore durata e semplicità dell'apparecchio
- Giunti brasati ripetibili e affidabili
- Maggiore sicurezza
Il successo della brasatura a induzione dei componenti in alluminio dipende in larga misura dalla progettazione di bobine di riscaldamento a induzione per concentrare l'energia termica elettromagnetica nelle aree da brasare e riscaldarle uniformemente in modo che la lega di brasatura si sciolga e scorra correttamente. Le bobine a induzione progettate in modo errato possono provocare il surriscaldamento di alcune aree e la mancata ricezione di energia termica da parte di altre aree, con il risultato di un giunto di brasatura incompleto.
Per una tipica giunzione di tubi in alluminio brasati, l'operatore installa un anello di brasatura in alluminio, spesso contenente flusso, sul tubo di alluminio e lo inserisce in un altro tubo espanso o in un raccordo a blocco. Le parti vengono quindi inserite in una bobina a induzione e riscaldate. In un processo normale, i metalli d'apporto della brasatura si fondono e fluiscono nell'interfaccia del giunto per azione capillare.
Perché brasare a induzione rispetto a brasare a fiamma i componenti in alluminio?
Prima di tutto, una breve panoramica sulle leghe di alluminio più diffuse oggi e sulle brasature e saldature di alluminio più comuni utilizzate per la giunzione. La brasatura dei componenti in alluminio è molto più impegnativa di quella dei componenti in rame. Il rame fonde a 1083°C (1980°F) e cambia colore quando viene riscaldato. Le leghe di alluminio spesso utilizzate nei sistemi HVAC iniziano a fondere a circa 643°C (1190°F) e non forniscono indicazioni visive, come i cambiamenti di colore, durante il riscaldamento.
È necessario un controllo molto preciso della temperatura, poiché la differenza tra le temperature di fusione e di brasatura dell'alluminio dipende dal metallo di base dell'alluminio, dal metallo di riempimento della brasatura e dalla massa dei componenti da brasare. Ad esempio, la differenza di temperatura tra la temperatura del solido di due comuni leghe di alluminio, l'alluminio della serie 3003 e l'alluminio della serie 6061, e la temperatura del liquido della lega di brasatura BAlSi-4, utilizzata di frequente, è di 20°F - una finestra di processo di temperatura molto stretta, che richiede quindi un controllo preciso. La scelta delle leghe di base è estremamente importante per i sistemi di alluminio da brasare. La pratica migliore è brasare a una temperatura inferiore alla temperatura di solidità delle leghe che compongono i componenti da brasare.
| AWS A5.8 Classificazione | Composizione chimica nominale | Solidus °F (°C) | Liquido °F(°C) | Temperatura di brasatura |
| 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 |
Va notato che la corrosione galvanica può verificarsi tra aree ricche di zinco e alluminio. Come indicato nel diagramma galvanico della Figura 1, lo zinco è meno nobile e tende a essere anodico rispetto all'alluminio. Più bassa è la differenza di potenziale, minore è la velocità di corrosione. La differenza di potenziale tra zinco e alluminio è minima rispetto a quella tra alluminio e rame.
Un altro fenomeno che si verifica quando l'alluminio viene brasato con una lega di zinco è il pitting. La corrosione cellulare locale o pitting può verificarsi su qualsiasi metallo. L'alluminio è normalmente protetto da una pellicola dura e sottile che si forma in superficie quando è esposto all'ossigeno (ossido di alluminio), ma quando un flussante rimuove questo strato protettivo di ossido, può verificarsi la dissoluzione dell'alluminio. Più a lungo il metallo d'apporto rimane fuso, più grave è la dissoluzione.
Durante la brasatura, l'alluminio forma un tenace strato di ossido, per cui l'uso del flussante è essenziale. Il flussaggio dei componenti in alluminio può essere effettuato separatamente prima della brasatura oppure si può incorporare nel processo di brasatura una lega di alluminio contenente flussante. A seconda del tipo di flussante utilizzato (corrosivo o non corrosivo), può essere necessaria un'ulteriore fase se i residui di flussante devono essere rimossi dopo la brasatura. Consultare un produttore di brasatura e di flussante per ottenere raccomandazioni sulla lega di brasatura e sul flussante in base ai materiali da unire e alle temperature di brasatura previste.