Brazing Aluminium Induksi dengan Berbantukan Komputer

Brazing Aluminium Induksi dengan Berbantukan Komputer

Memateri aluminium induksi menjadi semakin biasa dalam industri. Contoh tipikal ialah memasang pelbagai paip ke badan penukar haba automotif. The gegelung pemanasan induksi digunakan secara meluas untuk proses jenis ini adalah proses yang tidak mengelilingi, yang dapat disebut sebagai gaya "Tali Rambut". Untuk gegelung ini, medan magnet dan taburan arus eddy yang dihasilkan sememangnya bersifat 3-D. Dalam aplikasi ini, ada masalah dengan kualiti sendi dan konsistensi hasil dari bahagian ke bahagian. Untuk menyelesaikan satu masalah seperti itu bagi pengeluar automotif besar, program simulasi komputer Flux3D digunakan untuk kajian proses dan pengoptimuman. Pengoptimuman termasuk mengubah gegelung induksi dan konfigurasi pengawal fluks magnetik. Gegelung aruhan baru, yang telah disahkan secara eksperimental di makmal, menghasilkan alat ganti dengan sambungan berkualiti tinggi di beberapa lokasi pengeluaran.

Setiap kereta memerlukan beberapa penukar haba yang berbeza (teras pemanas, penyejat, kondensor, radiator, dll.) Untuk penyejukan powertrain, penyaman udara, penyejukan minyak, dan lain-lain. Sebilangan besar penukar haba kereta penumpang hari ini terbuat dari aluminium atau aloi aluminium. Walaupun enjin yang sama digunakan untuk beberapa model kereta, sambungannya mungkin berbeza kerana susun atur yang berbeza di bawah tudung. Atas sebab ini, adalah amalan biasa bagi pengeluar alat ganti untuk membuat beberapa badan penukar haba asas dan kemudian memasang penyambung yang berbeza dalam operasi sekunder.

Badan penukar haba biasanya terdiri daripada sirip aluminium, tiub dan kepala yang disatukan di dalam relau. Selepas memateri, penukar haba disesuaikan untuk model kereta yang diberikan dengan memasang tangki nilon atau paip aluminium yang paling sering berbeza dengan blok sambungan. Paip ini dipasang sama ada dengan pengelasan MIG, nyalaan api atau pemadatan induksi. Dalam kes mematri, kawalan suhu yang sangat tepat diperlukan kerana perbezaan kecil pada suhu lebur dan pematerian untuk aluminium (20-50 C bergantung pada aloi, logam pengisi dan atmosfera), kekonduksian terma tinggi aluminium dan jarak pendek ke yang lain sendi disikat pada operasi sebelumnya.

Pemanasan induksi adalah kaedah biasa untuk mematri pelbagai paip untuk mengepalai penukar haba. Gambar 1 adalah gambar sebuah pateri induksi persediaan untuk mematri paip ke tiub pada tajuk penukar haba. Oleh kerana keperluan pemanasan yang tepat, permukaan gegelung aruhan mestilah berdekatan dengan sendi yang hendak dipateri. Oleh itu, gegelung silinder sederhana tidak boleh digunakan, kerana bahagiannya tidak dapat dilepaskan setelah sendi disikat.

Terdapat dua gaya gegelung induksi utama yang digunakan untuk mematangkan sambungan ini: induktor gaya "clamshell" dan "hairshin-hairpin". Induktor "Clamshell" mirip dengan induktor silinder, tetapi mereka terbuka untuk membolehkan penyingkiran bahagian. Induktor "Horseshoe-hairpin" berbentuk seperti tapal kuda untuk memuatkan bahagian dan pada dasarnya adalah dua gegelung jepit rambut pada sisi yang berlawanan dari sendi.

Kelebihan menggunakan induktor "Clamshell" ialah pemanasan lebih sekata dalam lilitan dan agak mudah diramalkan. Kelemahan induktor "Clamshell" adalah bahawa sistem mekanikal yang diperlukan lebih rumit dan hubungan arus tinggi relatif tidak boleh dipercayai.

Induktor "Horseshoe-hairpin" menghasilkan corak panas 3-D yang lebih rumit daripada "Clamshells". Kelebihan induktor gaya "Horseshoe-hairpin" adalah bahawa pengendalian bahagian dipermudahkan.

Aluminium Brazing Induksi

Simulasi komputer mengoptimumkan brazing

Pengilang penukar haba yang besar menghadapi masalah kualiti dengan mematri sambungan yang ditunjukkan pada Gambar. 1 menggunakan induktor gaya jepit rambut Sambungan braze baik untuk sebahagian besar bahagian, tetapi pemanasan akan sama sekali berbeza untuk beberapa bahagian, menyebabkan kedalaman sendi yang tidak mencukupi, sendi sejuk dan logam pengisi berjalan di dinding paip kerana terlalu panas tempatan. Walaupun dengan ujian setiap penukar haba untuk kebocoran, beberapa bahagian masih bocor pada sambungan ini dalam perkhidmatan. Center for Induction Technology Inc. dikontrak untuk menganalisis dan menyelesaikan masalah tersebut.

Bekalan kuasa yang digunakan untuk pekerjaan tersebut mempunyai frekuensi berubah dari 10 hingga 25 kHz dan kuasa pengenal 60 kW. Dalam proses mematri, pengendali memasang cincin logam pengisi di hujung paip dan memasukkan paip ke dalam tiub. Penukar haba diletakkan ke pelantar khas dan dipindahkan ke dalam induktor tapal kuda.

Seluruh kawasan pemadaman adalah preflux. Frekuensi yang digunakan untuk memanaskan bahagian biasanya 12 hingga 15 kHz, dan masa pemanasan sekitar 20 saat. Tahap daya diprogramkan dengan pengurangan linear pada akhir kitaran pemanasan. Pirometer optik mematikan kuasa apabila suhu di bahagian belakang sendi mencapai nilai yang telah ditetapkan.

Terdapat banyak faktor yang boleh menyebabkan ketidakkonsistenan yang dialami pengeluar, seperti variasi komponen sendi (dimensi dan kedudukan) dan tidak stabil dan berubah (dalam masa) hubungan elektrik dan terma antara tiub, paip, cincin pengisi, dll. Beberapa fenomena secara semula jadi tidak stabil, dan variasi kecil dari faktor-faktor ini dapat menyebabkan dinamika proses yang berbeza. Sebagai contoh, cincin logam pengisi terbuka sebahagiannya boleh dilepaskan di bawah daya elektromagnetik, dan hujung gelang bebas boleh disedut kembali oleh daya kapilari atau tetap tidak dilekatkan. Faktor kebisingan sukar dikurangkan atau dihilangkan, dan penyelesaian untuk masalah tersebut memerlukan peningkatan kekuatan keseluruhan proses. Simulasi komputer adalah alat yang berkesan untuk menganalisis dan mengoptimumkan proses.

Semasa penilaian proses mematri, daya elektrodinamik yang kuat diperhatikan. Pada saat daya dihidupkan, gegelung tapal kuda jelas mengalami pengembangan kerana penggunaan daya elektrodinamik secara tiba-tiba. Oleh itu, induktor dibuat lebih kuat secara mekanikal, termasuk memasukkan plat gentian kaca tambahan (G10) yang menghubungkan akar dua gegelung jepit rambut. Demonstrasi daya elektrodinamik lain yang ada ialah pergeseran logam pengisi lebur dari kawasan dekat dengan putaran tembaga di mana medan magnet lebih kuat. Dalam proses biasa, logam pengisi menyebar secara sekata di sekitar sendi kerana daya kapilari dan graviti berbeza dengan proses yang tidak normal di mana logam pengisi mungkin keluar dari sendi atau bergerak di atas permukaan paip.

Kerana pematerian aluminium aruhan adalah proses yang sangat rumit, tidak mungkin untuk mengharapkan simulasi yang tepat dari keseluruhan rantai fenomena yang digabungkan (elektromagnetik, termal, mekanikal, hidrodinamik dan metalurgi). Proses yang paling penting dan terkawal adalah penghasilan sumber haba elektromagnetik, yang dianalisis menggunakan program Flux 3D. Oleh kerana sifat kompleks proses pemadatan induksi, kombinasi simulasi dan eksperimen komputer digunakan untuk reka bentuk dan pengoptimuman proses.

 

Induksi_Aluminium_Brazing dengan Komputer_Dibantu