A fim de aumentar a eficiência e reduzir o efeito térmico do aquecimento do metal, o brasagem por indução é proposta. A vantagem desta tecnologia consiste principalmente na localização exacta do aquecimento fornecido às juntas soldadas. Com base nos resultados da simulação numérica, foi possível conceber os parâmetros necessários para atingir as temperaturas de brasagem no tempo desejado. O objetivo era minimizar este tempo para evitar um efeito térmico indesejável nos metais durante a união metalúrgica.Os resultados da simulação numérica revelaram que o aumento da frequência da corrente resultou na concentração das temperaturas máximas nas áreas superficiais dos metais unidos. Com o aumento da corrente, observou-se a redução do tempo necessário para atingir a temperatura de brasagem.
As vantagens da brasagem por indução do alumínio em relação à brasagem por maçarico ou chama
A baixa temperatura de fusão dos metais de base de alumínio, juntamente com a estreita janela de temperatura de processo das ligas de brasagem utilizadas, é um desafio na brasagem com maçarico. A falta de mudança de cor durante o aquecimento do alumínio não fornece aos operadores de brasagem qualquer indicação visual de que o alumínio atingiu a temperatura de brasagem adequada. Os operadores de brasagem introduzem uma série de variáveis durante a brasagem com maçarico. Entre elas estão as configurações da tocha e o tipo de chama; a distância da tocha até as peças que estão sendo soldadas; a localização da chama em relação às peças que estão sendo unidas; e muito mais.
Razões para considerar a utilização aquecimento por indução para a brasagem de alumínio incluem:
- Aquecimento rápido
- Controlo de calor preciso e controlado
- Calor seletivo (localizado)
- Adaptabilidade e integração da linha de produção
- Vida útil do aparelho melhorada e simplicidade
- Juntas soldadas repetíveis e fiáveis
- Melhoria da segurança
O sucesso da brasagem por indução de componentes de alumínio depende muito da conceção de bobinas de aquecimento por indução para concentrar a energia térmica electromagnética nas áreas a soldar e para as aquecer uniformemente, de modo a que a liga de brasagem derreta e flua corretamente. As bobinas de indução incorretamente concebidas podem resultar no sobreaquecimento de algumas áreas e no facto de outras áreas não receberem energia térmica suficiente, resultando numa junta de brasagem incompleta.
Para uma junta típica de tubo de alumínio soldado, um operador instala um anel de brasagem de alumínio, muitas vezes contendo fluxo, no tubo de alumínio e insere-o noutro tubo expandido ou num encaixe de bloco. As peças são então colocadas numa bobina de indução e aquecidas. Num processo normal, os metais de enchimento de brasagem derretem e fluem para a interface da junta devido à ação capilar.
Porquê a brasagem por indução em vez da brasagem por maçarico de componentes de alumínio?
Em primeiro lugar, um pouco de informação sobre as ligas de alumínio comuns prevalecentes atualmente e sobre a brasagem e as soldas de alumínio comuns utilizadas para a união. A brasagem de componentes de alumínio é muito mais difícil do que a brasagem de componentes de cobre. O cobre derrete a 1980°F (1083°C) e muda de cor à medida que é aquecido. As ligas de alumínio frequentemente utilizadas em sistemas AVAC começam a derreter a aproximadamente 643°C (1190°F) e não fornecem quaisquer sinais visuais, tais como mudanças de cor, à medida que aquecem.
É necessário um controlo muito preciso da temperatura, uma vez que a diferença entre as temperaturas de fusão e de brasagem do alumínio depende do metal de base do alumínio, do metal de adição para brasagem e da massa dos componentes a serem soldados. Por exemplo, a diferença de temperatura entre a temperatura de solidus de duas ligas de alumínio comuns, o alumínio da série 3003 e o alumínio da série 6061, e a temperatura do líquido da liga de brasagem BAlSi-4 frequentemente utilizada é de 20°F - uma janela de processo de temperatura muito estreita, necessitando assim de um controlo preciso. A seleção das ligas de base é extremamente importante nos sistemas de alumínio que estão a ser soldados. A melhor prática é efetuar a brasagem a uma temperatura inferior à temperatura de solidificação das ligas que constituem os componentes a serem soldados.
| Classificação AWS A5.8 | Composição química nominal | Solidus °F (°C) | Liquidus °F(°C) | Temperatura de brasagem |
| 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 |
Deve-se notar que a corrosão galvânica pode ocorrer entre áreas ricas em zinco e alumínio. Como se observa no gráfico galvânico da Figura 1, o zinco é menos nobre e tende a ser anódico em comparação com o alumínio. Quanto menor for a diferença de potencial, menor será a taxa de corrosão. A diferença de potencial entre o zinco e o alumínio é mínima quando comparada com o potencial entre o alumínio e o cobre.
Outro fenómeno que ocorre quando o alumínio é soldado com uma liga de zinco é a corrosão por pite. A corrosão celular local ou por pite pode ocorrer em qualquer metal. O alumínio está normalmente protegido por uma película fina e dura que se forma à superfície quando é exposto ao oxigénio (óxido de alumínio), mas quando um fluxo remove esta camada protetora de óxido, pode ocorrer a dissolução do alumínio. Quanto mais tempo o metal de adição permanecer fundido, mais grave será a dissolução.
O alumínio forma uma camada de óxido resistente durante a brasagem, pelo que a utilização de fluxo é essencial. A aplicação de fluxo nos componentes de alumínio pode ser efectuada separadamente antes da brasagem ou pode ser incorporada no processo de brasagem uma liga de brasagem de alumínio que contenha fluxo. Dependendo do tipo de fluxo utilizado (corrosivo ou não corrosivo), pode ser necessário um passo adicional se o resíduo de fluxo tiver de ser removido após a brasagem. Consulte um fabricante de brasagem e de fluxo para obter recomendações sobre a liga de brasagem e o fluxo com base nos materiais a unir e nas temperaturas de brasagem previstas.