Lutowanie indukcyjne rur ze stali nierdzewnej do podstawy

Lutowanie indukcyjne rur ze stali nierdzewnej do podstawy

Cel:

Lutowanie indukcyjne został wykorzystany do połączenia rury ze stali nierdzewnej (OD: 45 mm, ID: 42 mm) z kompatybilną metalową podstawą. Celem było uzyskanie mocnego, szczelnego połączenia o wysokiej integralności, odpowiedniego do naprężeń mechanicznych i termicznych. Przypadek ten miał również na celu optymalizację parametrów lutowania, w tym mocy, częstotliwości, konstrukcji cewki, wyboru metalu wypełniającego i czasu lutowania, przy jednoczesnym zachowaniu efektywności kosztowej i minimalizacji odkształceń termicznych.

Sprzęt:

1. Maszyna do lutowania indukcyjnego
   • Model: 10kW indukcyjny system lutowania
   • Zakres częstotliwości: 300-800 kHz
2. Niestandardowa cewka indukcyjna
   • Zaprojektowany specjalnie w celu dostosowania geometrii i wymagań grzewczych rury ze stali nierdzewnej i połączenia podstawy.
3. Układ chłodzenia
   • System chłodzenia wodą zapobiegający przegrzaniu sprzętu indukcyjnego i stabilizujący temperaturę podczas ciągłej pracy.
4. Uchwyty i narzędzia pozycjonujące
   • Przyrząd i uchwyty do precyzyjnego wyrównania rury ze stali nierdzewnej i podstawy podczas lutowania.

Materiały:

1. Rura ze stali nierdzewnej
   • Średnica zewnętrzna: 45 mm
   • Średnica wewnętrzna: 42 mm
   • Gatunek materiału: AISI 304 (wybrany ze względu na odporność na korozję i wytrzymałość mechaniczną).
2. Materiał bazowy
   • Podstawa ze stali miękkiej (stali węglowej), stosowana ze względu na jej ekonomiczną przydatność i kompatybilność z rurami ze stali nierdzewnej do lutowania twardego.
3. Wypełniacz metalowy
   • Metal wypełniający: BAg-7 (stop na bazie srebra o zawartości srebra około 56%, oferujący doskonały przepływ kapilarny i kompatybilność ze stalą nierdzewną).
   • Zakres topnienia: 630-660°C.
4. Flux
   • Typ: Topnik na bazie fluorków; stosowany do usuwania tlenków i zwiększania przyczepności wypełniacza do podłoża i rury ze stali nierdzewnej.

Lutowanie próbne:

1. Wybór mocy i częstotliwości
   • A moc wyjściowa 7 kW została eksperymentalnie określona jako optymalna do ogrzewania obszaru połączenia bez przegrzewania innych części zespołu.
   • The Częstotliwość robocza została ustawiona na 400 kHz aby zapewnić wydajne ogrzewanie materiału ze stali nierdzewnej za pomocą wężownicy.
2. Konstrukcja cewki indukcyjnej
   • Podwójna spiralna cewka została użyta do skupienia ciepła na obszarze połączenia, zapewniając równomierne nagrzewanie zarówno rury ze stali nierdzewnej, jak i podstawy jednocześnie.
   • Średnica cewki została zaprojektowana tak, aby zapewnić odstęp 3-5 mm ze wszystkich stron rury w celu równomiernego sprzężenia indukcyjnego.
3. Pozycjonowanie złącza testowego
   • Rurka ze stali nierdzewnej (o średnicy zewnętrznej 45 mm) została precyzyjnie dopasowana do podstawy, aby zapewnić równomierną szczelinę 0,1-0,2 mm dla działania kapilarnego materiału wypełniającego.
4. Kontrola temperatury
   • Pirometr zapewnił, że temperatura złącza osiągnęła i utrzymywała się na poziomie około 650°C.
5. Czas lutowania
   • Próby wykazały optymalny czas lutowania wynoszący 10 sekundDzięki temu złącze może osiągnąć odpowiedni próg temperatury do stopienia metalu wypełniacza i adhezji bez nadmiernej ekspozycji na ciepło.

Etapy lutowania:

1. Przygotowanie
   • Dokładnie wyczyść powierzchnię rurki i podstawy ze stali nierdzewnej, aby usunąć olej, brud i tlenki.
   • Równomierne nałożenie topnika na bazie fluoru na powierzchnie złącza.
2. Montaż i pozycjonowanie urządzeń
   • Rura ze stali nierdzewnej została umieszczona w podstawie, z zachodzącym na siebie połączeniem, aby zmaksymalizować wytrzymałość. Uchwyty utrzymywały zespół stabilnie podczas procesu.
3. Ogrzewanie indukcyjne
   • Maszyna indukcyjna wykorzystywała moc 7 kW przy częstotliwości 400 kHz. Precyzyjne nagrzewanie koncentrowało się na złączu, gdzie cewka otaczała rurkę i podstawę.
4. Zastosowanie materiału wypełniającego
   • Gdy temperatura zbliżyła się do 650°C, stop wypełniacza został nałożony na złącze. Działanie kapilarne wciągnęło stopiony wypełniacz do szczeliny złącza.
5. Chłodzenie
   • Po lutowaniu zespół pozostawiono do naturalnego ostygnięcia, aby uniknąć szoku termicznego.

Wyniki/korzyści:

1. Wspólna siła
   • Lutowane złącze zostało poddane testom na rozciąganie i przekroczyło wymagania dotyczące obciążenia mechanicznego o 15%, uzyskując mocne i szczelne połączenie odpowiednie do zastosowań ciśnieniowych.
2. Integralność termiczna
   • Proces ten zminimalizował odkształcenia cieplne, zachowując dokładność wymiarową rury i podstawy ze stali nierdzewnej.
3. Wydajność
   • Proces lutowania został zakończony w ciągu 10 sekund czasu nagrzewaniawykazując wysoką wydajność przy minimalnym zużyciu energii.
4. Schludne wykończenie
   • Złącze miało czyste wykończenie dzięki odpowiedniemu nagrzaniu, rozprowadzeniu materiału wypełniającego i minimalnym pozostałościom topnika. Czyszczenie po lutowaniu było minimalne.

Zapewnia ogrzewanie indukcyjne:

1. Precyzyjne i lokalne ogrzewanie:
   System indukcyjny dostarczał ciepło bezpośrednio i równomiernie do obszaru połączenia bez wpływu na sąsiednie sekcje, zmniejszając naprężenia termiczne i zachowując właściwości materiału.
2. Kontrola procesu:
   Precyzyjna kontrola nad temperaturą, mocą i częstotliwością zapewniła stałą jakość połączeń i umożliwiła optymalizację pod kątem różnych scenariuszy produkcyjnych.
3. Powtarzalność:
   Proces indukcji zapewnił spójne wyniki przy minimalnych różnicach między połączeniami, dzięki czemu jest wysoce niezawodny w zastosowaniach przemysłowych na dużą skalę.
4. Efektywność energetyczna:
   System indukcyjny o mocy 10 kW osiągnął wysoką wydajność grzewczą, znacznie zmniejszając zużycie energii w porównaniu z alternatywnymi metodami lutowania, takimi jak lutowanie piecowe.
5. Bezpieczeństwo i czystość:
   Ogrzewanie indukcyjne wyeliminowało otwarty płomień, zmniejszając zagrożenia w miejscu pracy i zapewniając czystsze środowisko procesu.

Analiza danych i statystyka:

To obudowa do lutowania indukcyjnego wykazały skuteczność i precyzję metody w tworzeniu wysokiej jakości połączeń w wymagających zastosowaniach ze stali nierdzewnej. Szczegółowa analiza i optymalizacja wszystkich parametrów procesu zapewniła sukces operacji lutowania przy jednoczesnej maksymalizacji wydajności i produktywności.