誘導ろう付けアルミニウム管アセンブリ
説明
目的
このケース・スタディでは、「ヴェンテル・ベルガー」が、「ヴェンテル・ベルガー・システム」を導入したことを検証する。 誘導ろう付け 自動車製造におけるアルミニウム・チューブ・アセンブリの接合技術。具体的な目標は、自動車冷却システム用の高品質部品を製造するために、アルミニウム管と継手をろう付けするための、信頼性が高く、効率的で、再現可能なプロセスを開発することであった。
機器構成
無電極ろう付けシステムには、以下の機器が使用された：
- 電源: DW-UHF-10kW インダクションヒーター 周波数範囲350-500 kHz
- 動作周波数:433 kHz (アルミニウム加熱に最適化)
- 誘導コイル:カスタム設計のシングルポジション・マルチターン・パンケーキコイル
- サーマルモニタリング:非接触赤外線温度センサー
- 固定:特注の位置決め治具による安定した部品配置
素材仕様
- 主要コンポーネント:アルミチューブ（6061-T6合金）、アルミフィッティング（6063合金）
- チューブ寸法:外径32mm、肉厚1.5mm
- ろう付け合金:Al-Si-Mg系フィラーメタル（4047合金）
- フラックス:非腐食性アルミニウムブレージングフラックス
プロセスパラメーター
- 目標温度:1100°F (593°C)
- 加熱時間ろう付け温度到達まで22秒
- 滞留時間ろう付け温度：8秒
- 冷却方法:強制空冷
- サイクルタイム:合計45秒（部品処理を含む）
テストとデータ分析
| パラメータ | テスト1 | テスト2 | テスト3 | テスト4 | テスト5 | 平均 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ヒートアップ時間 (s) | 23.2 | 21.8 | 22.5 | 21.9 | 22.6 | 22.0 |
| 最高温度 | 1103 | 1097 | 1102 | 1099 | 1101 | 1100.4 |
| 温度均一性 (±°F) | 12 | 15 | 11 | 14 | 13 | 13 |
| 消費電力（kW） | 8.7 | 8.9 | 8.8 | 8.7 | 8.9 | 8.8 |
| 接合部引張強さ (MPa) | 168 | 172 | 170 | 169 | 171 | 170 |
| リークテスト合格率（%） | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 共同断面の品質*について | 4.8 | 4.7 | 4.9 | 4.8 | 4.8 | 4.8 |
*品質評価スケール：1～5（5がフィラーの浸透と分布のパーフェクト）
プロセス・バリデーション
ろう付け接合部の冶金学的検査では、ボイドや介在物を最小限に抑えた一貫したろうの流動と浸透が確認された。圧力試験では、すべてのサンプルが要求される1.5倍の動作圧力仕様を超えていることが確認されました。特注のパンケーキコイル設計による加熱パターンにより、接合部周辺の均一な温度分布が確保され、局部的な過熱が防止されました。
アルミチューブ組立用高周波ろう付けの利点
| ベネフィット | 説明 | 数値化された結果 |
|---|---|---|
| 生産効率 | 火炎ろう付けに比べてサイクルタイムを短縮 | 68%プロセス時間の短縮 |
| エネルギー効率 | 必要な場所にのみ正確にエネルギーを供給 | 42%の省エネと炉内ろう付けの比較 |
| 品質向上 | 欠陥の少ない安定した接合品質 | 不良率が3.2%から0.3%に減少 |
| 職場の安全 | 裸火または燃焼ガスがないこと | 安全事故ゼロ |
| プロセス制御 | 正確な温度制御と再現性 | 温度変化±13°F以内 |
| 環境への影響 | 燃焼排出がなく、フラックス使用量を削減 | 65%有害廃棄物の削減 |
| 運用の柔軟性 | 異なる部品形状間の迅速な切り替え | 74%によるセットアップ時間の短縮 |
| オートメーションの互換性 | ロボットハンドリングシステムとの統合が容易 | 人件費を38%削減 |
| スペース利用 | コンパクトな設置面積 | 56%による生産床面積の削減 |
| コスト削減 | 全体的な生産コストの削減 | 27% 総単価の減少 |
結論
を実施した。 アルミニウム管組立用高周波ろう付け は、この自動車用アプリケーションで大成功を収めました。453 kHzで作動する特注設計のシステムは、目標温度1100°F (593°C)を一貫して達成するための精密な加熱制御を提供した。このプロセスは、100%のリークテスト合格率と優れた接合品質で優れた信頼性を実証しました。生産効率、品質向上、コスト削減の観点から、この技術は自動車用アルミニウム部品の従来のろう付け方法に代わる優れた代替技術となった。
