Om de efficiëntie te verhogen en het thermische effect van metaalverwarming te verminderen, is de inductiesolderen technologie wordt voorgesteld. Het voordeel van deze technologie ligt voornamelijk in de exacte locatie van de verwarming van de gesoldeerde verbindingen. Gebaseerd op de resultaten van numerieke simulatie was het vervolgens mogelijk om de parameters te ontwerpen die nodig waren om hardsoldeertemperaturen in de gewenste tijd te bereiken. Het doel was om deze tijd te minimaliseren om een ongewenst thermisch effect op de metalen tijdens metallurgisch verbinden te voorkomen..De resultaten van de numerieke simulatie toonden aan dat het verhogen van de stroomfrequentie resulteerde in concentratie van de maximumtemperaturen in de oppervlakken van de samengevoegde metalen. Met toenemende stroom werd een vermindering van de tijd die nodig is voor het bereiken van de hardsoldeertemperatuur waargenomen.
De voordelen van inductiesolderen van aluminium ten opzichte van toorts- of vlamsolderen
De lage smelttemperatuur van aluminiumbasismetalen in combinatie met het smalle temperatuurvenster van de gebruikte hardsoldeerlegeringen vormt een uitdaging bij het hardsolderen met een toorts. Het gebrek aan kleurverandering tijdens het verhitten van aluminium geeft hardsoldeerders geen visuele indicatie dat het aluminium de juiste hardsoldeertemperatuur heeft bereikt. Hardsoldeerders introduceren een aantal variabelen bij het hardsolderen met een toorts. Daartoe behoren de instellingen van de toorts en het vlamtype; de afstand tussen de toorts en de te hardsolderen onderdelen; de locatie van de vlam ten opzichte van de te verbinden onderdelen; en nog veel meer.
Redenen om het gebruik te overwegen inductieverwarming bij het hardsolderen van aluminium zijn onder andere:
- Snelle verwarming
- Gecontroleerde, nauwkeurige warmteregeling
- Selectieve (plaatselijke) warmte
- Aanpasbaarheid en integratie van productielijnen
- Verbeterde levensduur en eenvoud van de armatuur
- Herhaalbare, betrouwbare gesoldeerde verbindingen
- Verbeterde veiligheid
Succesvol inductiesolderen van aluminium componenten is sterk afhankelijk van het ontwerp inductieverwarmingsspiralen om de elektromagnetische warmte-energie te richten op de te hardsolderen gebieden en deze gelijkmatig te verhitten zodat de hardsoldeerlegering smelt en goed vloeit. Onjuist ontworpen inductiespoelen kunnen ertoe leiden dat sommige gebieden oververhit raken en andere gebieden niet genoeg warmte-energie ontvangen, wat resulteert in een onvolledige hardsoldeerverbinding.
Voor een typische gesoldeerde aluminium buisverbinding installeert een operator een aluminium hardsoldeerring, die vaak vloeimiddel bevat, op de aluminium buis en plaatst deze in een andere geëxpandeerde buis of een blokfitting. De onderdelen worden vervolgens in een inductiespoel geplaatst en verhit. In een normaal proces smelt het hardsoldeer en stroomt het in de verbinding door capillaire werking.
Waarom aluminium onderdelen inductief hardsolderen vs. solderen met een toorts?
Eerst een beetje achtergrondinformatie over veel voorkomende aluminiumlegeringen en de veel gebruikte aluminium hardsoldeer- en soldeerproducten. Het hardsolderen van aluminium componenten is veel uitdagender dan het hardsolderen van koperen componenten. Koper smelt bij 1083°C (1980°F) en verandert van kleur als het wordt verhit. Aluminiumlegeringen die vaak worden gebruikt in HVAC-systemen beginnen te smelten bij ongeveer 643°C (1190°F) en geven geen visuele signalen, zoals kleurveranderingen, wanneer ze worden verhit.
Een zeer nauwkeurige temperatuurregeling is vereist omdat het verschil in smelt- en hardsoldeertemperatuur voor aluminium afhankelijk is van het aluminium basismetaal, het hardsoldeermetaal en de massa van de te hardsolderen onderdelen. Het temperatuurverschil tussen de solidustemperatuur van twee veelgebruikte aluminiumlegeringen, 3003 serie aluminium en 6061 serie aluminium, en de vloeistoftemperatuur van de veelgebruikte BAlSi-4 hardsoldeerlegering is bijvoorbeeld 20 °F - een zeer smal temperatuurvenster, waardoor een nauwkeurige regeling nodig is. De selectie van basislegeringen is uiterst belangrijk bij aluminiumsystemen die gesoldeerd worden. De beste werkwijze is om te hardsolderen bij een temperatuur die lager is dan de solidustemperatuur van de legeringen waaruit de samen te hardsolderen onderdelen bestaan.
| AWS A5.8 Classificatie | Nominale chemische samenstelling | Solidus °F (°C) | Liquidus °F (°C) | Soldeertemperatuur |
| 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 |
Opgemerkt moet worden dat galvanische corrosie kan optreden tussen zinkrijke gebieden en aluminium. Zoals de galvanische grafiek in figuur 1 laat zien, is zink minder edel en neigt het naar anodische corrosie in vergelijking met aluminium. Hoe lager het potentiaalverschil, hoe lager de corrosiesnelheid. Het potentiaalverschil tussen zink en aluminium is minimaal vergeleken met het potentiaalverschil tussen aluminium en koper.
Een ander fenomeen wanneer aluminium wordt gesoldeerd met een zinklegering is putcorrosie. Plaatselijke cel- of putcorrosie kan op elk metaal voorkomen. Aluminium wordt normaal beschermd door een harde, dunne laag die zich aan het oppervlak vormt wanneer het wordt blootgesteld aan zuurstof (aluminiumoxide), maar wanneer een vloeimiddel deze beschermende oxidelaag verwijdert, kan het aluminium oplossen. Hoe langer het toevoegmetaal gesmolten blijft, hoe ernstiger de ontbinding is.
Aluminium vormt een taaie oxidelaag tijdens het hardsolderen, dus het gebruik van vloeimiddel is essentieel. Het fluxen van aluminium componenten kan afzonderlijk worden gedaan voorafgaand aan het hardsolderen of een aluminium hardsoldeerlegering die flux bevat kan in het hardsoldeerproces worden opgenomen. Afhankelijk van het gebruikte type vloeimiddel (corrosief vs. niet-corrosief), kan een extra stap nodig zijn als de vloeimiddelresten na het hardsolderen verwijderd moeten worden. Neem contact op met een hardsoldeer- en vloeimiddelfabrikant voor aanbevelingen voor hardsoldeerlegering en vloeimiddel op basis van de te verbinden materialen en de verwachte hardsoldeertemperaturen.