Для повышения эффективности и снижения теплового эффекта нагрева металла, в индукционная пайка предложена технология. Преимущество данной технологии заключается, главным образом, в точном расположении нагрева, подводимого к паяным соединениям. На основе результатов численного моделирования стало возможным разработать параметры, необходимые для достижения температуры пайки за требуемое время. Целью было минимизировать это время, чтобы избежать нежелательного термического воздействия на металлы во время металлургического соединения..Результаты численного моделирования показали, что увеличение частоты тока приводит к концентрации максимальных температур в поверхностных областях соединяемых металлов. С увеличением силы тока наблюдалось уменьшение времени, необходимого для достижения температуры пайки.
Преимущества индукционной пайки алюминия по сравнению с пайкой горелкой или пламенем
Низкая температура плавления алюминия в сочетании с узким температурным технологическим окном используемых паяльных сплавов представляет собой проблему при пайке резаком. Отсутствие изменения цвета при нагреве алюминия не дает операторам пайки никаких визуальных признаков того, что алюминий достиг нужной температуры пайки. При пайке резаком операторы пайки вводят ряд переменных. К ним относятся настройки горелки и тип пламени; расстояние от горелки до паяемых деталей; расположение пламени относительно соединяемых деталей и многое другое.
Причины рассмотреть возможность использования индукционный нагрев при пайке алюминия включают в себя:
- Быстрый, быстрый нагрев
- Контролируемый, точный контроль тепла
- Избирательное (локализованное) тепло
- Адаптация и интеграция производственных линий
- Повышенный срок службы и простота крепления
- Повторяющиеся, надежные паяные соединения
- Повышение безопасности
Успех индукционной пайки алюминиевых деталей в значительной степени зависит от проектирования катушки индукционного нагрева для направления электромагнитной тепловой энергии на паяемые участки и их равномерного нагрева, чтобы паяемый сплав плавился и растекался должным образом. Неправильная конструкция индукционных катушек может привести к тому, что некоторые участки будут перегреты, а другие не получат достаточного количества тепловой энергии, что приведет к неполноценному паяному соединению.
Для типичного паяного соединения алюминиевых труб оператор устанавливает алюминиевое кольцо для пайки, часто содержащее флюс, на алюминиевую трубу и вставляет ее в другую расширенную трубу или блочный фитинг. Затем детали помещаются в индукционную катушку и нагреваются. При нормальном процессе пайки присадочные металлы расплавляются и втекают в стык под действием капиллярного эффекта.
Почему индукционная пайка отличается от пайки резаком для алюминиевых деталей?
Сначала немного информации о распространенных сегодня алюминиевых сплавах, а также об используемых для соединения алюминиевых припоев и паяльников. Пайка алюминиевых компонентов намного сложнее, чем пайка медных. Медь плавится при температуре 1980°F (1083°C) и меняет цвет при нагревании. Алюминиевые сплавы, часто используемые в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, начинают плавиться при температуре около 1190°F (643°C) и не дают никаких визуальных признаков, таких как изменение цвета, при нагревании.
Требуется очень точный контроль температуры, поскольку разница в температурах плавления и пайки алюминия зависит от основного металла алюминия, присадочного металла и массы паяемых компонентов. Например, разница между температурой солидуса двух распространенных алюминиевых сплавов, алюминия серии 3003 и алюминия серии 6061, и температурой жидкости часто используемого паяльного сплава BAlSi-4 составляет 20°F - очень узкое температурное окно процесса, что требует точного контроля. Выбор базового сплава очень важен для алюминиевых систем, подвергаемых пайке. Лучше всего паять при температуре, которая ниже температуры солидуса сплавов, входящих в состав паяемых компонентов.
| Классификация AWS A5.8 | Номинальный химический состав | Солидус °F (°C) | Ликвидус °F(°C) | Температура пайки |
| BAISi-3 | 86% Al 10%Si 4%Cu | 970 (521) | 1085 (855) | 1085~1120 °F |
| БАЙСИ-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 |
Следует отметить, что между участками с высоким содержанием цинка и алюминием может возникать гальваническая коррозия. Как показано на гальванической диаграмме на рисунке 1, цинк менее благороден и склонен к анодной коррозии по сравнению с алюминием. Чем меньше разность потенциалов, тем ниже скорость коррозии. Разность потенциалов между цинком и алюминием минимальна по сравнению с потенциалом между алюминием и медью.
Еще одним явлением при пайке алюминия с цинковым сплавом является точечная коррозия. Местная ячеистая или точечная коррозия может возникнуть на любом металле. Алюминий обычно защищен твердой тонкой пленкой, которая образуется на поверхности при контакте с кислородом (оксид алюминия), но когда флюс удаляет этот защитный оксидный слой, может произойти растворение алюминия. Чем дольше присадочный металл остается расплавленным, тем сильнее происходит растворение.
При пайке алюминий образует прочный оксидный слой, поэтому использование флюса является обязательным. Флюс для алюминиевых компонентов можно нанести отдельно перед пайкой или включить в процесс пайки алюминиевый сплав, содержащий флюс. В зависимости от типа используемого флюса (коррозионный или некоррозионный) может потребоваться дополнительная операция, если после пайки необходимо удалить остатки флюса. Проконсультируйтесь с производителем припоя и флюса, чтобы получить рекомендации по припою и флюсу в зависимости от соединяемых материалов и ожидаемых температур пайки.