Pentru a crește eficiența și pentru a reduce efectul termic al încălzirii metalului lipire prin inducție este propusă tehnologia. Avantajul acestei tehnologii constă în principal în localizarea exactă a încălzirii furnizate îmbinărilor lipite. Pe baza rezultatelor simulării numerice, a fost posibilă proiectarea parametrilor necesari pentru a obține temperaturi de lipire în timpul dorit. Scopul a fost de a minimiza acest timp pentru a evita un efect termic nedorit asupra metalelor în timpul îmbinării metalurgice.Rezultatele simulării numerice au arătat că creșterea frecvenței curentului a dus la concentrarea temperaturilor maxime în zonele de suprafață ale metalelor îmbinate. Odată cu creșterea curentului, s-a observat o reducere a timpului necesar pentru atingerea temperaturii de lipire.
Avantajele lipirii prin inducție a aluminiului față de lipirea cu torță sau flacără
Temperatura scăzută de topire a metalelor de bază din aluminiu, cuplată cu fereastra îngustă a temperaturii de proces a aliajelor de brazare utilizate, reprezintă o provocare la brazarea cu torță. Lipsa schimbării culorii în timpul încălzirii aluminiului nu oferă operatorilor de lipire niciun indiciu vizual că aluminiul a atins temperatura de lipire corespunzătoare. Operatorii de brazare introduc o serie de variabile la brazarea cu torță. Printre acestea se numără setările torței și tipul de flacără; distanța de la torță la piesele care se lipesc; amplasarea flăcării în raport cu piesele care se unesc; și multe altele.
Motive pentru a lua în considerare utilizarea încălzire prin inducție la lipirea aluminiului includ:
- Încălzire rapidă, rapidă
- Controlat, control precis al căldurii
- Căldură selectivă (localizată)
- Adaptabilitatea și integrarea liniei de producție
- Îmbunătățirea duratei de viață și a simplității instalației
- Îmbinări brazate repetabile și fiabile
- Siguranță îmbunătățită
Succesul lipirii prin inducție a componentelor din aluminiu depinde în mare măsură de proiectarea bobine de încălzire prin inducție pentru a concentra energia termică electromagnetică în zonele care urmează să fie lipite și pentru a le încălzi uniform, astfel încât aliajul de lipit să se topească și să curgă în mod corespunzător. Bobinele de inducție proiectate necorespunzător pot duce la supraîncălzirea unor zone, iar alte zone nu primesc suficientă energie termică, rezultând o îmbinare de lipire incompletă.
Pentru o îmbinare tipică prin lipire a tuburilor de aluminiu, un operator instalează un inel de lipire din aluminiu, care conține adesea flux, pe tubul de aluminiu și îl introduce într-un alt tub expandat sau într-un racord bloc. Piesele sunt apoi plasate într-o bobină de inducție și încălzite. Într-un proces normal, metalele de adaos pentru brazare se topesc și curg în interfața îmbinării datorită acțiunii capilare.
De ce lipirea prin inducție vs. lipirea cu torță a componentelor din aluminiu?
În primul rând, câteva informații despre aliajele comune de aluminiu predominante în prezent și despre brazarea și lipiturile comune de aluminiu utilizate pentru îmbinare. Lipirea componentelor din aluminiu este mult mai dificilă decât lipirea componentelor din cupru. Cuprul se topește la 1083°C (1980°F) și își schimbă culoarea pe măsură ce este încălzit. Aliajele de aluminiu utilizate adesea în sistemele HVAC încep să se topească la aproximativ 643 °C (1190 °F) și nu oferă niciun indiciu vizual, cum ar fi schimbarea culorii, pe măsură ce se încălzesc.
Este necesar un control foarte precis al temperaturii, deoarece diferența dintre temperaturile de topire și de lipire pentru aluminiu depinde de metalul de bază din aluminiu, de metalul de adaos pentru lipire și de masa componentelor care urmează să fie lipite. De exemplu, diferența de temperatură dintre temperatura solidului a două aliaje de aluminiu comune, aluminiul din seria 3003 și aluminiul din seria 6061, și temperatura lichidului din aliajul de lipire BAlSi-4 utilizat frecvent este de 20°F - o fereastră foarte îngustă a temperaturii procesului, necesitând astfel un control precis. Selectarea aliajelor de bază este extrem de importantă în cazul sistemelor de aluminiu care sunt lipite. Cea mai bună practică este de a lipi la o temperatură mai mică decât temperatura de solidus a aliajelor care alcătuiesc componentele lipite împreună.
| AWS A5.8 Clasificare | Compoziție chimică nominală | Solidus °F (°C) | Liquidus °F(°C) | Temperatura de lipire |
| 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 |
Trebuie remarcat faptul că se poate produce coroziune galvanică între zonele bogate în zinc și aluminiu. După cum se observă în graficul galvanic din figura 1, zincul este mai puțin nobil și tinde să fie anodic în comparație cu aluminiul. Cu cât diferența de potențial este mai mică, cu atât rata de coroziune este mai mică. Diferența de potențial dintre zinc și aluminiu este minimă în comparație cu potențialul dintre aluminiu și cupru.
Un alt fenomen care apare atunci când aluminiul este lipit cu un aliaj de zinc este coroziunea prin picături. Coroziunea locală celulară sau prin înțepături poate apărea pe orice metal. Aluminiul este în mod normal protejat de o peliculă dură și subțire care se formează la suprafață atunci când este expus la oxigen (oxid de aluminiu), dar atunci când un flux îndepărtează acest strat protector de oxid, se poate produce dizolvarea aluminiului. Cu cât metalul de umplutură rămâne mai mult timp topit, cu atât dizolvarea este mai severă.
Aluminiul formează un strat dur de oxid în timpul lipirii, astfel încât utilizarea fluxului este esențială. Fluxarea componentelor din aluminiu se poate face separat, înainte de brazare, sau se poate încorpora în procesul de brazare un aliaj de aluminiu pentru brazare care conține flux. În funcție de tipul de flux utilizat (coroziv vs. necorosiv), poate fi necesară o etapă suplimentară dacă reziduurile de flux trebuie îndepărtate după brazare. Consultați un producător de lipire și flux pentru a obține recomandări privind aliajul de lipire și fluxul în funcție de materialele care se îmbină și de temperaturile de lipire preconizate.