Brasatura a induzione di tubi in acciaio inossidabile su una base

Brasatura a induzione di tubi in acciaio inossidabile su una base

Obiettivo:

Brasatura a induzione è stato utilizzato per unire un tubo in acciaio inossidabile (OD: 45 mm, ID: 42 mm) a una base metallica compatibile. L'obiettivo era quello di ottenere un legame forte e privo di perdite, con un'elevata integrità del giunto adatta alle sollecitazioni meccaniche e termiche. Il caso mirava anche a ottimizzare i parametri di brasatura, tra cui la potenza, la frequenza, il design della bobina, la selezione del metallo d'apporto e il tempo di brasatura, mantenendo l'efficienza dei costi e riducendo al minimo la distorsione termica.

Attrezzatura:

1. Macchina per brasatura a induzione
   • Modello: Sistema di brasatura a induzione da 10 kW
   • Gamma di frequenza: 300-800kHz
2. Bobina di induzione personalizzata
   • Progettato specificamente per adattarsi alla geometria e ai requisiti di riscaldamento del tubo in acciaio inox e della connessione alla base.
3. Sistema di raffreddamento
   • Sistema di raffreddamento ad acqua per evitare il surriscaldamento dell'apparecchiatura a induzione e stabilizzare la temperatura durante il funzionamento continuo.
4. Strumenti di fissaggio e posizionamento
   • Dima e dispositivi per allineare con precisione il tubo e la base in acciaio inox durante la brasatura.

Materiali:

1. Tubo in acciaio inox
   • Diametro esterno: 45 mm
   • Diametro interno: 42 mm
   • Grado del materiale: AISI 304 (selezionato per la resistenza alla corrosione e la forza meccanica).
2. Materiale di base
   • Base in acciaio dolce (acciaio al carbonio), utilizzata per la sua economicità e compatibilità con i tubi in acciaio inox per la brasatura.
3. Metallo di riempimento
   • Metallo d'apporto: BAg-7 (lega a base di argento con un contenuto di argento di circa 56%, che offre un eccellente flusso capillare e compatibilità con l'acciaio inossidabile).
   • Intervallo di fusione: 630-660°C.
4. Flusso
   • Tipo: Disossidante a base di fluoruro; utilizzato per rimuovere gli ossidi e favorire l'adesione del riempimento alla base e al tubo in acciaio inox.

Prova di brasatura:

1. Selezione di potenza e frequenza
   • A potenza di 7kW è stato determinato sperimentalmente come ottimale per riscaldare l'area del giunto senza surriscaldare le altre parti del gruppo.
   • Il La frequenza operativa è stata impostata a 400kHz per garantire un riscaldamento efficiente del materiale in acciaio inossidabile con la bobina.
2. Design della bobina a induzione
   • Una bobina elicoidale a doppio giro è stata utilizzata per concentrare il calore sull'area di giunzione, garantendo un riscaldamento uniforme del tubo in acciaio inossidabile e della base contemporaneamente.
   • Il diametro della bobina è stato progettato in modo da garantire uno spazio di 3-5 mm su tutti i lati del tubo per un accoppiamento uniforme dell'induzione.
3. Posizionamento del giunto di prova
   • Il tubo di acciaio inossidabile (45 mm OD) è stato allineato con precisione alla base per garantire uno spazio uniforme di 0,1-0,2 mm per l'azione capillare del materiale di riempimento.
4. Controllo della temperatura
   • Un pirometro assicurava che la temperatura del giunto raggiungesse e mantenesse circa 650°C.
5. Tempo di brasatura
   • Le prove hanno identificato un tempo di brasatura ottimale di 10 secondipermettendo al giunto di raggiungere la soglia di temperatura adeguata per la fusione e l'adesione del metallo d'apporto senza sovraesposizione al calore.

Fasi di brasatura:

1. Preparazione
   • Pulire accuratamente la superficie del tubo e della base in acciaio inox per rimuovere olio, sporco e ossidi.
   • Applicare il flussante a base di fluoro in modo uniforme sulle superfici dei giunti.
2. Montaggio e posizionamento dei dispositivi
   • Il tubo di acciaio inossidabile è stato inserito nella base, con un giunto sovrapposto per massimizzare la resistenza. I dispositivi di fissaggio hanno tenuto fermo l'assemblaggio durante il processo.
3. Riscaldamento a induzione
   • La macchina a induzione ha applicato 7kW di potenza a 400kHz. Il riscaldamento preciso è stato concentrato sul giunto, dove la bobina circondava il tubo e la base.
4. Applicazione del materiale di riempimento
   • Quando la temperatura si è avvicinata a 650°C, la lega di riempimento è stata applicata al giunto. L'azione capillare ha attirato il riempimento fuso nella fessura del giunto.
5. Raffreddamento
   • Dopo la brasatura, l'assemblaggio è stato lasciato raffreddare naturalmente per evitare shock termici.

Risultati/Benefici:

1. Forza delle articolazioni
   • Il giunto brasato è stato sottoposto a prove di trazione e ha superato i requisiti di carico meccanico con un margine di 15%, ottenendo un collegamento robusto e a prova di perdite, adatto ad applicazioni in pressione.
2. Integrità termica
   • Il processo ha ridotto al minimo la distorsione termica, preservando l'accuratezza dimensionale del tubo e della base in acciaio inox.
3. Efficienza
   • Il processo di brasatura è stato completato entro 10 secondi di riscaldamentodimostrando un'elevata produttività con un consumo energetico minimo.
4. Finitura ordinata
   • Il giunto aveva una finitura pulita grazie al riscaldamento corretto, alla distribuzione del materiale di riempimento e al minimo residuo di flussante. La pulizia post-brasatura è stata minima.

Riscaldamento a induzione Fornisce:

1. Riscaldamento preciso e locale:
   Il sistema a induzione forniva il calore direttamente e uniformemente all'area del giunto senza influenzare le sezioni adiacenti, riducendo lo stress termico e preservando le proprietà del materiale.
2. Controllo del processo:
   Il controllo preciso della temperatura, della potenza e della frequenza assicura una qualità costante dei giunti e consente l'ottimizzazione per diversi scenari di produzione.
3. Ripetibilità:
   Il processo di induzione ha garantito risultati costanti con variazioni minime tra i giunti, rendendolo altamente affidabile per l'uso industriale su larga scala.
4. Efficienza energetica:
   Il sistema a induzione da 10 kW ha raggiunto un'elevata efficienza di riscaldamento, riducendo significativamente il consumo di energia rispetto a metodi di brasatura alternativi come la brasatura in forno.
5. Sicurezza e pulizia:
   Il riscaldamento a induzione ha eliminato le fiamme libere, riducendo i rischi sul posto di lavoro e garantendo un ambiente di processo più pulito.

Analisi dei dati e statistiche:

Questo caso di brasatura a induzione ha dimostrato l'efficacia e la precisione del metodo nella creazione di giunti di alta qualità in applicazioni impegnative in acciaio inossidabile. L'analisi dettagliata e l'ottimizzazione di tutti i parametri di processo hanno garantito il successo dell'operazione di brasatura, massimizzando l'efficienza e la produttività.