Om de efficiëntie te verhogen en het thermische effect van metaalverwarming te verminderen, Inductie solderen technologie wordt voorgesteld. Het voordeel van deze technologie bestaat voornamelijk uit de exacte locatie van de verwarming die aan de soldeerverbindingen wordt geleverd. Op basis van de resultaten van numerieke simulatie was het vervolgens mogelijk om de parameters te ontwerpen die nodig zijn om soldeertemperaturen in de gewenste tijd te bereiken. Het doel was om deze tijd te minimaliseren om een ongewenst thermisch effect op de metalen tijdens metallurgische verbindingen te voorkomen.De resultaten van numerieke simulatie onthulden dat het verhogen van de stroomfrequentie resulteerde in concentratie van maximale temperaturen in oppervlakken van samengevoegde metalen. Bij toenemende stroom werd de vermindering van de tijd die nodig was om de soldeertemperatuur te bereiken waargenomen.
De voordelen van inductiesolderen van aluminium versus toorts- of vlamsolderen
De lage smelttemperatuur van aluminium onedele metalen in combinatie met het smalle temperatuurprocesvenster van de gebruikte soldeerlegeringen is een uitdaging bij het solderen met de toorts. Het ontbreken van kleurverandering bij het verhitten van aluminium geeft soldeeroperators geen visuele indicatie dat het aluminium de juiste soldeertemperatuur heeft bereikt. Soldeeroperators introduceren een aantal variabelen bij het solderen van de toorts. Hiertoe behoren toortsinstellingen en vlamtype; afstand van toorts tot onderdelen die worden gesoldeerd; locatie van vlam ten opzichte van onderdelen die worden samengevoegd; en meer.
Redenen om te overwegen het gebruik van inductieverwarming bij het solderen van aluminium zijn onder meer:
- Snel, snel opwarmen
- Gecontroleerde, nauwkeurige warmteregeling
- Selectieve (plaatselijke) warmte
- Aanpasbaarheid en integratie van de productielijn
- Verbeterde levensduur en eenvoud van de armatuur
- Herhaalbare, betrouwbare soldeerverbindingen
- Verbeterde veiligheid
Succesvol inductiesolderen van aluminium componenten is sterk afhankelijk van het ontwerp inductieverwarmingsspoelen om de elektromagnetische warmte-energie te concentreren op de te solderen gebieden en om ze gelijkmatig te verwarmen zodat de soldeerlegering smelt en goed stroomt. Onjuist ontworpen inductiespoelen kunnen ertoe leiden dat sommige gebieden oververhit raken en andere gebieden niet voldoende warmte-energie ontvangen, wat resulteert in een onvolledige soldeerverbinding.
Voor een typische gesoldeerde aluminium buisverbinding, installeert een operator een aluminium soldeerring, vaak met flux, op de aluminium buis en steekt deze in een andere geëxpandeerde buis of een blokfitting. De onderdelen worden vervolgens in een inductiespoel geplaatst en verwarmd. In een normaal proces smelten de soldeervulmetalen en stromen ze door capillaire werking in het gewrichtsoppervlak.
Waarom inductiesolderen versus aluminiumcomponenten met toortssolderen?
Eerst wat achtergrondinformatie over de gangbare aluminiumlegeringen die tegenwoordig gangbaar zijn en het gebruikelijke soldeer en soldeer van aluminium dat wordt gebruikt voor het verbinden. Het hardsolderen van aluminium componenten is veel uitdagender dan het hardsolderen van koperen componenten. Koper smelt bij 1980 ° F (1083 ° C) en het verandert van kleur als het wordt verwarmd. Aluminiumlegeringen die vaak in HVAC-systemen worden gebruikt, beginnen te smelten bij ongeveer 1190 ° F (643 ° C) en geven geen visuele aanwijzingen, zoals kleurveranderingen, als het opwarmt.
Een zeer nauwkeurige temperatuurregeling is vereist omdat het verschil in smelt- en soldeertemperaturen voor aluminium afhankelijk is van het aluminium basismetaal, het soldeervulmetaal en de massa van de componenten die moeten worden gesoldeerd. Het temperatuurverschil tussen de solidustemperatuur van twee gangbare aluminiumlegeringen, 3003-serie aluminium en 6061-serie aluminium, en de vloeistoftemperatuur van vaak gebruikte BAlSi-4-soldeerlegeringen is 20 ° F - een zeer smal temperatuurprocesvenster, waardoor nauwkeurige controle. De selectie van basislegeringen is uiterst belangrijk bij aluminiumsystemen die worden gesoldeerd. De beste praktijk is om te solderen bij een temperatuur die lager is dan de solidustemperatuur van de legeringen waaruit de componenten bestaan die aan elkaar worden gesoldeerd.
| AWS A5.8-classificatie | Nominale chemische samenstelling | Solidus °F (°C) | Vloeistof °F(°C) | Soldeertemperatuur: |
| 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 |
| 78Zn 22%Al | 826 (441) | 905 (471) | 905 ~ 950 ° F | |
| 98% Zn 2% Al | 715 (379) | 725 (385) | 725 ~ 765 ° F |
Opgemerkt moet worden dat galvanische corrosie kan optreden tussen zinkrijke gebieden en aluminium. Zoals opgemerkt in de galvanische grafiek in figuur 1, is zink minder edel en neigt het anodisch te zijn in vergelijking met aluminium. Hoe lager het potentiaalverschil, hoe lager de corrosiesnelheid. Het potentiaalverschil tussen zink en aluminium is minimaal vergeleken met het potentiaal tussen aluminium en koper.
Een ander fenomeen wanneer aluminium wordt gesoldeerd met een zinklegering is pitting. Lokale cel- of putcorrosie kan op elk metaal voorkomen. Aluminium wordt normaal gesproken beschermd door een harde, dunne film die zich aan het oppervlak vormt wanneer het wordt blootgesteld aan zuurstof (aluminiumoxide), maar wanneer een vloeimiddel deze beschermende oxidelaag verwijdert, kan het aluminium oplossen. Hoe langer het vulmetaal gesmolten blijft, hoe ernstiger de oplossing is.
Aluminium vormt een taaie oxidelaag tijdens het solderen, dus het gebruik van vloeimiddel is essentieel. Het vloeien van aluminiumcomponenten kan voorafgaand aan het hardsolderen afzonderlijk worden gedaan of een aluminiumsoldeerlegering die vloeimiddel bevat kan in het hardsoldeerproces worden opgenomen. Afhankelijk van het type vloeimiddel dat wordt gebruikt (corrosief vs. niet-corrosief), kan een extra stap nodig zijn als het vloeimiddelresidu na het solderen moet worden verwijderd. Raadpleeg een soldeer- en vloeimiddelfabrikant voor aanbevelingen over soldeerlegeringen en vloeimiddel op basis van de materialen die worden verbonden en de verwachte soldeertemperaturen.