Indukčné spájkovanie rúr z nehrdzavejúcej ocele na základni

Indukčné spájkovanie rúr z nehrdzavejúcej ocele na základni

Cieľ:

Indukčné spájkovanie bola použitá na pripojenie rúrky z nehrdzavejúcej ocele (OD: 45 mm, ID: 42 mm) ku kompatibilnému kovovému podkladu. Cieľom bolo dosiahnuť pevný spoj bez netesností s vysokou integritou spoja vhodnou pre mechanické a tepelné namáhanie. Prípad bol zameraný aj na optimalizáciu parametrov spájkovania vrátane výkonu, frekvencie, konštrukcie cievky, výberu plniva a času spájkovania pri zachovaní nákladovej efektívnosti a minimalizácii tepelného skreslenia.

Vybavenie:

1. Indukčný spájkovací stroj
   • Model: 10kW indukčný spájkovací systém
   • Frekvenčný rozsah: 300-800 kHz
2. Vlastná indukčná cievka
   • Navrhnuté špeciálne na prispôsobenie sa geometrii a požiadavkám na ohrev spojenia rúrky a základne z nehrdzavejúcej ocele.
3. Chladiaci systém
   • Vodný chladiaci systém, ktorý zabraňuje prehriatiu indukčného zariadenia a stabilizuje teplotu počas nepretržitej prevádzky.
4. Prípravky a polohovacie nástroje
   • Prípravok a prípravky na presné zarovnanie rúrky z nehrdzavejúcej ocele a základne počas spájkovania.

Materiály:

1. Rúrka z nehrdzavejúcej ocele
   • Vonkajší priemer: 45 mm
   • Vnútorný priemer: 42 mm
   • Trieda materiálu: AISI 304 (vybraný pre svoju odolnosť voči korózii a mechanickú pevnosť).
2. Základný materiál
   • Základ z mäkkej ocele (uhlíková oceľ), používaný pre svoju ekonomickú vhodnosť a kompatibilitu s rúrkami z nehrdzavejúcej ocele na spájkovanie.
3. Výplňový kov
   • Plniaci kov: BAg-7 (zliatina na báze striebra s obsahom striebra približne 56%, ktorá ponúka vynikajúci kapilárny tok a kompatibilitu s nehrdzavejúcou oceľou).
   • Rozsah topenia: 630-660°C.
4. Flux
   • Typ: Používa sa na odstránenie oxidov a podporu priľnavosti výplne k podkladu a rúrke z nehrdzavejúcej ocele.

Skúšobné spájkovanie:

1. Výber výkonu a frekvencie
   • A výkon 7 kW bola experimentálne stanovená ako optimálna na ohrev oblasti spoja bez prehriatia ostatných častí zostavy.
   • Stránka pracovná frekvencia bola nastavená na 400 kHz na zabezpečenie účinného ohrevu materiálu z nehrdzavejúcej ocele pomocou špirály.
2. Dizajn indukčnej cievky
   • Na sústredenie tepla na oblasť spoja sa použila dvojotáčková špirála, ktorá zabezpečila rovnomerné zahrievanie rúrky z nehrdzavejúcej ocele aj základne súčasne.
   • Priemer cievky bol navrhnutý tak, aby sa na všetkých stranách trubice vytvorila medzera 3 - 5 mm na rovnomerné indukčné spojenie.
3. Testovanie polohy kĺbov
   • Rúrka z nehrdzavejúcej ocele (priemer 45 mm) bola presne zarovnaná k základni, aby sa zabezpečila rovnomerná medzera 0,1 - 0,2 mm na kapilárne pôsobenie výplňového materiálu.
4. Regulácia teploty
   • Pyrometer zabezpečil, že teplota spoja dosiahla a udržiavala sa približne 650 °C.
5. Čas spájkovania
   • Skúškami sa zistil optimálny čas spájkovania 10 sekúnd, čo umožňuje, aby spoj dosiahol správnu hraničnú teplotu pre tavenie a priľnavosť výplňového kovu bez nadmerného vystavenia teplu.

Kroky spájkovania:

1. Príprava
   • Opatrne očistite povrch rúrky a základne z nehrdzavejúcej ocele, aby ste odstránili olej, nečistoty a oxidy.
   • Rovnomerne naneste fluoridové tavidlo na povrchy spojov.
2. Montáž a umiestnenie prípravkov
   • Rúrka z nehrdzavejúcej ocele bola umiestnená v základni s prekrývajúcim sa spojom, aby sa maximalizovala pevnosť. Prípravky držali zostavu počas procesu stabilne.
3. Indukčné vykurovanie
   • Indukčný stroj mal výkon 7 kW pri frekvencii 400 kHz. Presný ohrev sa sústredil na spoj, kde cievka obklopovala rúrku a základňu.
4. Použitie výplňového materiálu
   • Keď sa teplota priblížila k 650 °C, na spoj sa aplikovala výplňová zliatina. Kapilárne pôsobenie vtiahlo roztavenú výplň do medzery spoja.
5. Chladenie
   • Po spájkovaní sa zostava nechala prirodzene vychladnúť, aby sa zabránilo tepelnému šoku.

Výsledky/prínosy:

1. Pevnosť kĺbov
   • Spájkovaný spoj prešiel skúškou v ťahu a prekročil požiadavky na mechanické zaťaženie s rezervou 15%, čím sa dosiahol pevný a tesný spoj vhodný pre tlakové aplikácie.
2. Tepelná integrita
   • Tento proces minimalizoval tepelné skreslenie, čím sa zachovala rozmerová presnosť rúrky a základne z nehrdzavejúcej ocele.
3. Účinnosť
   • Proces spájkovania bol dokončený v rámci 10 sekúnd ohrievania, ktoré vykazujú vysokú produktivitu pri minimálnej spotrebe energie.
4. Úhľadná povrchová úprava
   • Spoj mal čistý povrch vďaka správnemu zahriatiu, rozloženiu výplňového materiálu a minimálnym zvyškám tavidla. Čistenie po spájkovaní bolo minimálne.

Indukčný ohrev poskytuje:

1. Presné a lokálne vykurovanie:
   Indukčný systém dodával teplo priamo a rovnomerne do oblasti spoja bez ovplyvnenia susedných častí, čím sa znížilo tepelné namáhanie a zachovali sa vlastnosti materiálu.
2. Riadenie procesov:
   Presné riadenie teploty, výkonu a frekvencie zabezpečilo konzistentnú kvalitu spojov a umožnilo optimalizáciu pre rôzne výrobné scenáre.
3. Opakovateľnosť:
   Indukčný proces zabezpečil konzistentné výsledky s minimálnymi odchýlkami medzi jednotlivými spojmi, vďaka čomu je vysoko spoľahlivý pre rozsiahle priemyselné použitie.
4. Energetická účinnosť:
   Indukčný systém s výkonom 10 kW dosiahol vysokú účinnosť ohrevu, čím výrazne znížil spotrebu energie v porovnaní s alternatívnymi metódami spájkovania, ako je spájkovanie v peci.
5. Bezpečnosť a čistota:
   Indukčný ohrev eliminoval otvorený plameň, čím sa znížilo nebezpečenstvo na pracovisku a zabezpečilo sa čistejšie prostredie.

Analýza údajov a štatistika:

Táto stránka indukčné spájkovanie preukázal účinnosť a presnosť metódy pri vytváraní vysokokvalitných spojov v náročných aplikáciách z nehrdzavejúcej ocele. Podrobná analýza a optimalizácia všetkých parametrov procesu zabezpečila úspech operácie spájkovania pri maximalizácii účinnosti a produktivity.