Brasatura a induzione di tubi in alluminio

Al fine di aumentare l'efficienza e ridurre l'effetto termico del riscaldamento del metallo, il Brasatura ad induzione viene proposta la tecnologia. Il vantaggio di questa tecnologia consiste principalmente nell'esatta posizione del riscaldamento fornito ai giunti brasati. Sulla base dei risultati della simulazione numerica è stato poi possibile progettare i parametri necessari per raggiungere le temperature di brasatura nel tempo desiderato. L'obiettivo era ridurre al minimo questo tempo per evitare un effetto termico indesiderato sui metalli durante la giunzione metallurgica.I risultati della simulazione numerica hanno rivelato che l'aumento della frequenza di corrente ha portato alla concentrazione delle temperature massime nelle aree superficiali dei metalli uniti. All'aumentare della corrente si osservava la riduzione del tempo necessario per raggiungere la temperatura di brasatura.

I vantaggi della brasatura a induzione dell'alluminio rispetto alla brasatura a torcia oa fiamma

La bassa temperatura di fusione dei metalli di base dell'alluminio accoppiata con la finestra di processo a temperatura ridotta delle leghe di brasatura utilizzate è una sfida durante la brasatura a torcia. La mancanza di cambiamento di colore durante il riscaldamento dell'alluminio non fornisce agli operatori di brasatura alcuna indicazione visiva che l'alluminio abbia raggiunto la temperatura di brasatura corretta. Gli operatori di brasatura introducono una serie di variabili durante la brasatura a torcia. Tra questi ci sono le impostazioni della torcia e il tipo di fiamma; distanza dalla torcia alle parti da brasare; posizione della fiamma rispetto alle parti da unire; e altro ancora.

Motivi per considerare l'utilizzo riscaldamento a induzione durante la brasatura dell'alluminio includono:

  • Riscaldamento rapido e veloce
  • Controllo del calore controllato e preciso
  • Calore selettivo (localizzato).
  • Adattabilità e integrazione della linea di produzione
  • Durata e semplicità dell'apparecchio migliorate
  • Giunti brasati ripetibili e affidabili
  • Maggiore sicurezza

Il successo della brasatura a induzione dei componenti in alluminio dipende fortemente dalla progettazione serpentine di riscaldamento a induzione concentrare l'energia termica elettromagnetica nelle aree da brasare e riscaldarle in modo uniforme in modo che la lega di brasatura si fonda e scorra correttamente. Bobine di induzione progettate in modo improprio possono causare il surriscaldamento di alcune aree e altre aree che non ricevono abbastanza energia termica con conseguente brasatura incompleta.

Per un tipico giunto di tubo di alluminio brasato, un operatore installa un anello di alluminio brasato, spesso contenente flusso, sul tubo di alluminio e lo inserisce in un altro tubo espanso o in un raccordo a blocco. Le parti vengono quindi collocate in una bobina a induzione e riscaldate. In un processo normale, i metalli d'apporto per brasatura fondono e fluiscono nell'interfaccia del giunto a causa dell'azione capillare.

Perché la brasatura a induzione rispetto alla brasatura a torcia di componenti in alluminio?

Innanzitutto, un piccolo background sulle leghe di alluminio comuni oggi prevalenti e sulle comuni brasature e saldature di alluminio utilizzate per l'unione. La brasatura dei componenti in alluminio è molto più impegnativa della brasatura dei componenti in rame. Il rame fonde a 1980°C (1083°F) e cambia colore quando viene riscaldato. Le leghe di alluminio spesso utilizzate nei sistemi HVAC iniziano a fondere a circa 1190 ° F (643 ° C) e non forniscono alcun segnale visivo, come i cambiamenti di colore, poiché si riscaldano.

È richiesto un controllo della temperatura molto preciso come differenza delle temperature di fusione e brasatura per l'alluminio, a seconda del metallo di base dell'alluminio, del metallo d'apporto per brasatura e della massa dei componenti da brasare. Ad esempio, la differenza di temperatura tra la temperatura di solidus di due leghe di alluminio comuni, l'alluminio della serie 3003 e l'alluminio della serie 6061, e la temperatura del liquido della lega per brasatura BAlSi-4 di uso frequente è di 20 ° F, una finestra di processo di temperatura molto stretta, che richiede quindi controllo preciso. La scelta delle leghe di base è estremamente importante con i sistemi di alluminio che vengono brasati. La migliore pratica è quella di brasare a una temperatura inferiore alla temperatura di solidus delle leghe che compongono i componenti da brasare insieme.

Classificazione AWS A5.8Composizione chimica nominaleSolido °F (°C)Liquido °F(°C)Temperatura di brasatura
BAISi-386% Al 10%Si 4%Cu970 (521)1085 (855)1085~1120 °F
BAISI-488% aL 12%Si1070 (577)1080 (582)1080~1120 °F
78 Zn 22% Al826 (441)905 (471)905~950 °F
98% Zn 2% Al715 (379)725 (385)725~765 °F

Va notato che la corrosione galvanica può verificarsi tra le aree ricche di zinco e l'alluminio. Come notato nella tabella galvanica in Figura 1, lo zinco è meno nobile e tende ad essere anodico rispetto all'alluminio. Minore è la differenza di potenziale, minore è il tasso di corrosione. La differenza di potenziale tra zinco e alluminio è minima rispetto al potenziale tra alluminio e rame.

Un altro fenomeno quando l'alluminio viene brasato con una lega di zinco è la vaiolatura. La corrosione cellulare locale o vaiolatura può verificarsi su qualsiasi metallo. L'alluminio è normalmente protetto da una pellicola dura e sottile che si forma in superficie quando sono esposti all'ossigeno (ossido di alluminio), ma quando un flusso rimuove questo strato protettivo di ossido, può verificarsi la dissoluzione dell'alluminio. Più a lungo il metallo d'apporto rimane fuso, più grave è la dissoluzione.

L'alluminio forma uno strato di ossido resistente durante la brasatura, quindi l'uso del disossidante è essenziale. Il flussaggio dei componenti in alluminio può essere eseguito separatamente prima della brasatura oppure è possibile incorporare nel processo di brasatura una lega di alluminio per brasatura contenente fondente. A seconda del tipo di disossidante utilizzato (corrosivo o non corrosivo), potrebbe essere necessario un passaggio aggiuntivo se il residuo di disossidante deve essere rimosso dopo la brasatura. Consultare un produttore di brasatura e disossidante per ottenere consigli sulla lega di brasatura e sul disossidante in base ai materiali da unire e alle temperature di brasatura previste.

 

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