З метою підвищення ефективності та зниження теплового ефекту нагріву металу, Індукційна пайка запропонована технологія. Перевага цієї технології в основному полягає в точному розташуванні опалення, що підводиться до паяних з'єднань. На основі результатів чисельного моделювання можна було розробити параметри, необхідні для досягнення температури пайки в потрібний час. Метою було мінімізувати цей час, щоб уникнути небажаного теплового впливу на метали під час металургійного з’єднання..Результати чисельного моделювання показали, що збільшення частоти струму призвело до концентрації максимальних температур на ділянках поверхні сполучених металів. Зі збільшенням струму спостерігалося скорочення часу, необхідного для досягнення температури пайки.
Переваги індукційного паяння алюмінію в порівнянні з паянням пальником або полум'ям
Низька температура плавлення алюмінієвих неблагородних металів у поєднанні з вузьким температурним вікном процесу паяних сплавів, що використовуються, є проблемою під час пайки факелом. Відсутність зміни кольору під час нагрівання алюмінію не дає операторам пайки ніяких візуальних ознак того, що алюміній досяг належної температури пайки. Оператори пайки вводять ряд змінних під час пайки пальником. Серед них параметри пальника та тип полум'я; відстань від пальника до деталей, що паяються; розташування полум'я відносно деталей, що з'єднуються; і більше.
Причини розглянути використання індукційного нагріву при паянні алюмінію включають:
- Швидке, швидке нагрівання
- Контрольований, точний контроль тепла
- Вибіркове (локалізоване) тепло
- Адаптивність та інтеграція виробничої лінії
- Покращений термін служби приладу та його простота
- Повторювані, надійні паяні з'єднання
- Покращена безпека
Успішна індукційна пайка алюмінієвих компонентів сильно залежить від конструкції котушки індукційного нагріву щоб сконцентрувати електромагнітну теплову енергію в ділянках, які підлягають паянню, і нагріти їх рівномірно, щоб сплав припою плавився і належним чином стікав. Неправильно сконструйовані індукційні котушки можуть призвести до того, що деякі ділянки перегріються, а інші не отримають достатньої кількості теплової енергії, що призведе до неповного паяного з’єднання.
Для типового з’єднання паяної алюмінієвої труби оператор встановлює на алюмінієву трубку алюмінієве кільце, яке часто містить флюс, і вставляє його в іншу розширену трубу або блок-фітинг. Потім деталі поміщають в індукційну котушку і нагрівають. У звичайному процесі припоювальні метали припою плавляться і вливаються в поверхню з’єднання внаслідок капілярної дії.
Чому індукційна пайка порівняно з алюмінієвими компонентами для пайки пальником?
По-перше, невелика інформація про поширені сьогодні алюмінієві сплави та звичайні алюмінієві припої та припої, які використовуються для з’єднання. Пайка алюмінієвих компонентів є набагато складнішою, ніж пайка мідних компонентів. Мідь плавиться при 1980°F (1083°C) і змінює колір при нагріванні. Алюмінієві сплави, які часто використовуються в системах HVAC, починають плавитися приблизно при 1190°F (643°C) і не надають жодних візуальних сигналів, таких як зміна кольору, під час нагрівання.
Потрібний дуже точний контроль температури, оскільки різниця температур плавлення та пайки алюмінію залежить від основного металу алюмінію, припоювального металу та маси компонентів, які підлягають паянню. Наприклад, різниця температур між температурою солідусу двох поширених алюмінієвих сплавів, алюмінію серії 3003 і алюмінію серії 6061, і температура рідини часто використовуваного сплаву BAlSi-4 становить 20°F – дуже вузьке вікно температурного процесу, що вимагає точний контроль. Вибір базових сплавів надзвичайно важливий для алюмінієвих систем, які паяються. Найкращою практикою є паяння при температурі, нижчої за температуру солідусу сплавів, з яких складають компоненти, що паяються разом.
| Класифікація AWS A5.8 | Номінальний хімічний склад | Тверда речовина °F (°C) | Рідина °F (°C) | Температура пайки |
| БАІСі-3 | 86% Al 10% Si 4% Cu | 970 (521) | 1085 (855) | 1085~1120 °F |
| БАЙСІ-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 |
Слід зазначити, що між багатими цинком ділянками та алюмінієм може виникнути гальванічна корозія. Як зазначено в гальванічній схемі на малюнку 1, цинк менш благородний і має тенденцію бути анодним порівняно з алюмінієм. Чим менше різниця потенціалів, тим нижче швидкість корозії. Різниця потенціалів між цинком і алюмінієм мінімальна в порівнянні з потенціалом між алюмінієм і міддю.
Іншим явищем, коли алюміній паяють цинковим сплавом, є точкова ямка. Локальна осередкова або точкова корозія може виникнути на будь-якому металі. Алюміній зазвичай захищений твердою тонкою плівкою, яка утворюється на поверхні, коли вони піддаються впливу кисню (оксиду алюмінію), але коли флюс видаляє цей захисний шар оксиду, може відбутися розчинення алюмінію. Чим довше присадковий метал залишається розплавленим, тим сильніше відбувається розчинення.
Алюміній утворює міцний оксидний шар під час пайки, тому використання флюсу є важливим. Флюсування алюмінієвих компонентів може бути виконано окремо перед пайкою або алюмінієвий сплав для пайки, що містить флюс, може бути включений в процес пайки. Залежно від типу використовуваного флюсу (корозійний або некорозійний), може знадобитися додатковий крок, якщо після пайки слід видалити залишки флюсу. Зверніться до виробника припою та флюсу, щоб отримати рекомендації щодо сплаву та флюсу для пайки на основі матеріалів, що з’єднуються, та очікуваних температур пайки.