Để tăng hiệu suất và giảm tác dụng nhiệt khi nung nóng kim loại thì Cảm ứng nhiệt công nghệ được đề xuất. Lợi thế của công nghệ này chủ yếu nằm ở vị trí chính xác của hệ thống sưởi được cung cấp cho các khớp hàn. Dựa trên kết quả của mô phỏng số, sau đó có thể thiết kế các thông số cần thiết để đạt được nhiệt độ hàn trong thời gian mong muốn. Mục đích là để giảm thiểu thời gian này để tránh hiệu ứng nhiệt không mong muốn đối với kim loại trong quá trình tham gia luyện kim.Các kết quả của mô phỏng số cho thấy rằng việc tăng tần số dòng điện dẫn đến nồng độ nhiệt độ tối đa trong các khu vực bề mặt của kim loại liên kết. Với dòng điện ngày càng tăng, thời gian cần thiết để đạt đến nhiệt độ hàn đã được quan sát thấy.
Ưu điểm của hàn nhôm cảm ứng so với ngọn đuốc hoặc hàn lửa
Nhiệt độ nóng chảy thấp của kim loại cơ bản nhôm cùng với cửa sổ quá trình nhiệt độ hẹp của các hợp kim hàn được sử dụng là một thách thức khi hàn bằng mỏ hàn. Việc thiếu sự thay đổi màu sắc trong khi nung nhôm không cung cấp cho người vận hành máy hàn bất kỳ dấu hiệu trực quan nào rằng nhôm đã đạt đến nhiệt độ hàn thích hợp. Các toán tử braze giới thiệu một số biến khi braze ngọn đuốc. Trong số này bao gồm cài đặt ngọn đuốc và loại ngọn lửa; khoảng cách từ ngọn đuốc đến các bộ phận được bện; vị trí của ngọn lửa liên quan đến các bộ phận được tham gia; và hơn thế nữa.
Những lý do nên cân nhắc sử dụng cảm ứng sưởi ấm khi hàn nhôm bao gồm:
- Làm nóng nhanh, nhanh chóng
- Kiểm soát nhiệt chính xác, có kiểm soát
- Nhiệt chọn lọc (cục bộ)
- Khả năng thích ứng và tích hợp dây chuyền sản xuất
- Cải thiện tuổi thọ của vật cố định và sự đơn giản
- Các khớp nối được hàn lặp đi lặp lại, đáng tin cậy
- Cải thiện an toàn
Việc hàn cảm ứng thành công của các thành phần nhôm phụ thuộc nhiều vào thiết kế cuộn dây cảm ứng tập trung năng lượng nhiệt điện từ vào các khu vực được hàn và làm nóng chúng đồng đều để hợp kim hàn nóng chảy và chảy đúng cách. Các cuộn dây cảm ứng được thiết kế không phù hợp có thể dẫn đến một số khu vực bị quá nhiệt và các khu vực khác không nhận đủ nhiệt năng dẫn đến mối nối braze không hoàn chỉnh.
Đối với mối nối ống nhôm được hàn điển hình, người vận hành lắp một vòng hàn nhôm, thường chứa chất trợ dung, trên ống nhôm và lắp vòng này vào một ống mở rộng khác hoặc một khớp nối khối. Các bộ phận sau đó được đặt vào một cuộn dây cảm ứng và được đốt nóng. Trong một quá trình thông thường, các kim loại độn braze tan chảy và chảy vào bề mặt khớp do hoạt động của mao dẫn.
Tại sao braze cảm ứng so với các thành phần nhôm braze ngọn đuốc?
Đầu tiên, một chút kiến thức cơ bản về các hợp kim nhôm phổ biến đang thịnh hành ngày nay cũng như hàn và hàn nhôm phổ biến được sử dụng để nối. Việc hàn các thành phần bằng nhôm khó hơn nhiều so với việc hàn các thành phần bằng đồng. Đồng nóng chảy ở 1980 ° F (1083 ° C) và nó đổi màu khi được nung nóng. Các hợp kim nhôm thường được sử dụng trong hệ thống HVAC bắt đầu nóng chảy ở khoảng 1190 ° F (643 ° C) và không cung cấp bất kỳ dấu hiệu trực quan nào, chẳng hạn như thay đổi màu sắc, khi nó nóng lên.
Điều khiển nhiệt độ rất chính xác được yêu cầu vì sự khác biệt về nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ hàn của nhôm, phụ thuộc vào kim loại cơ bản nhôm, kim loại hàn và khối lượng của các thành phần được hàn. Ví dụ: Sự chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ rắn của hai hợp kim nhôm phổ biến, nhôm sê-ri 3003 và nhôm sê-ri 6061, và nhiệt độ chất lỏng của hợp kim braze BAlSi-4 được sử dụng thường xuyên là 20 ° F - một cửa sổ quá trình nhiệt độ rất hẹp, do đó cần kiểm soát chính xác. Việc lựa chọn hợp kim cơ bản là vô cùng quan trọng với các hệ nhôm đang được hàn. Thực hành tốt nhất là hàn ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ rắn của hợp kim tạo nên các thành phần được hàn với nhau.
| Phân loại AWS A5.8 | Thành phần hóa học danh nghĩa | Solidus ° F (° C) | Chất lỏng ° F (° C) | Nhiệt độ hàn |
| 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 |
| 78 Zn 22% Al | 826 (441) | 905 (471) | 905 ~ 950 ° F | |
| 98% Zn 2% Al | 715 (379) | 725 (385) | 725 ~ 765 ° F |
Cần lưu ý rằng ăn mòn điện có thể xảy ra giữa các khu vực giàu kẽm và nhôm. Như đã lưu ý trong biểu đồ điện trong Hình 1, kẽm ít cao hơn và có xu hướng anốt hơn so với nhôm. Chênh lệch điện thế càng thấp thì tốc độ ăn mòn càng thấp. Hiệu điện thế giữa kẽm và nhôm là nhỏ nhất so với tiềm năng giữa nhôm và đồng.
Một hiện tượng khác khi hàn nhôm với hợp kim kẽm là bị rỗ. Ăn mòn cục bộ hoặc rỗ có thể xảy ra trên bất kỳ kim loại nào. Nhôm thường được bảo vệ bởi một lớp màng mỏng, cứng, hình thành trên bề mặt khi chúng tiếp xúc với oxy (nhôm oxit) nhưng khi một dòng chảy loại bỏ lớp oxit bảo vệ này, nhôm có thể bị hòa tan. Kim loại phụ càng nóng chảy càng lâu thì sự hòa tan càng nghiêm trọng.
Nhôm tạo thành một lớp oxit cứng trong quá trình hàn, vì vậy việc sử dụng chất trợ dung là điều cần thiết. Các thành phần nhôm hàn chảy có thể được thực hiện riêng biệt trước khi hàn hoặc hợp kim hàn nhôm có chứa chất trợ dung có thể được kết hợp vào quá trình hàn. Tùy thuộc vào loại chất trợ dung được sử dụng (ăn mòn và không ăn mòn), một bước bổ sung có thể được yêu cầu nếu phải loại bỏ cặn chất trợ chảy sau khi hàn. Tham khảo ý kiến của nhà sản xuất hàn và chất trợ dung để nhận được các khuyến nghị về hợp kim hàn và chất trợ dung dựa trên vật liệu được kết hợp và nhiệt độ hàn dự kiến.