Induksie van aluminium-soldering met rekenaargesteunde

Induksie van aluminium-soldering met rekenaargesteunde

Induksielas van aluminium kom al hoe meer voor in die industrie. 'N Tipiese voorbeeld is om verskillende pype na 'n motorwarmtewisselaar te laat soldeer. Die induksie verwarming spoel wat algemeen gebruik word vir hierdie tipe proses, is 'n nie-omringende proses, wat na verwys kan word as 'Horseshoe-hairpin' -styl. Vir hierdie spoele is die magnetiese veld en die resulterende wervelstroomverdeling inherent 3-D van aard. In hierdie toepassings is daar probleme met die gesamentlike kwaliteit en konsekwentheid van die resultate van deel tot deel. Om een ​​so 'n probleem vir 'n groot motorvervaardiger op te los, is Flux3D rekenaarsimulasieprogram gebruik vir die prosesstudie en optimalisering. Optimalisering het die verandering van die konfigurasie van die induksiespoel en magnetiese vloedbeheerder ingesluit. Nuwe induksiespoele, wat eksperimenteel in 'n laboratorium gevalideer is, lewer onderdele met hoër gewrigte op verskillende produksiepersele.

Elke motor benodig verskillende warmtewisselaars (verwarmerkerne, verdampers, kondensators, verkoelers, ens.) Vir afkoeling van die aandrywingstelsel, lugversorging, olieverkoeling, ens. Die oorgrote meerderheid van die passasiersmotors is tans vervaardig uit aluminium of aluminiumlegerings. Selfs as dieselfde motor vir verskeie motormodelle gebruik word, kan die verbindings wissel as gevolg van verskillende uitlegte onder die enjinkap. Om hierdie rede is dit die standaardpraktyk vir onderdeelvervaardigers om verskeie basiese warmtewisselaarliggame te maak en dan verskillende verbindings in 'n sekondêre werking te heg.

Die liggame van die warmtewisselaars bestaan ​​gewoonlik uit aluminium vinne, buise en kopstukke wat in 'n oond gesoldeer is. Na soldering word hitte-uitruilers aangepas vir die gegewe motormodel deur nylon tenks of meestal verskillende aluminiumpype met verbindingsblokke aan te heg. Hierdie pype word aangeheg deur MIG-sweis, vlam of induksie-soldeerwerk. In die geval van soldeerwerk is baie akkurate temperatuurbeheer nodig as gevolg van die klein verskil in die smelt- en soldeertemperature vir aluminium (20-50 C, afhangende van allooi, vulmetaal en atmosfeer), hoë termiese geleidingsvermoë van aluminium en kort afstand na ander. gewrigte wat in 'n vorige operasie gesoldeer is.

Induksie verwarming is 'n algemene metode vir die soldeer van verskillende pype op die kopstukke van die warmtewisselaar. Figuur 1 is 'n prentjie van 'n Induksie soldering opstelling vir die soldeer van 'n pyp na 'n buis op 'n warmtewisselaarkop. Vanweë die vereistes vir presiese verhitting, moet die oppervlak van die induksiespoel naby die voeg wees om gesoldeer te word. Daarom kan 'n eenvoudige silindriese spoel nie gebruik word nie, want die onderdeel kon nie verwyder word nadat die las gesoldeer is nie.

Daar is twee hoof induksiespoelstyle wat gebruik word om hierdie gewrigte te laat soldeer: induksies "clamshell" en "hoefijzer-haarspeld". "Clamshell" -induktors is soortgelyk aan silindriese induktors, maar dit maak oop om die onderdeel te verwyder. 'Horseshoe-hairpin' induktors is gevorm soos 'n hoefyster om die onderdeel te laai en is in wese twee haarspeldspoele aan weerskante van die gewrig.

Die voordeel van die gebruik van 'n "Clamshell" -induktor is dat die verwarming eenvormiger in omtrek is en relatief maklik voorspelbaar is. Die nadeel van 'n "Clamshell" -induktor is dat die meganiese stelsel meer ingewikkeld is en dat die hoë stroomkontakte relatief onbetroubaar is.

"Horseshoe-hairpin" induktors lewer meer ingewikkelde 3-D hittepatrone as "Clamshells". Die voordeel van 'n "Horseshoe-hairpin" stylinduktor is dat die hantering van onderdele vereenvoudig word.

Induksie Aluminium Brazing

Rekenaarsimulasie optimaliseer soldeerwerk

'N Groot vervaardiger van warmtewisselaars het kwaliteitsprobleme gehad met die soldeer van die gewrig soos getoon in Fig. 1 met behulp van 'n hoefspoelstylinduktor. Die soldeersel was goed vir die meeste dele, maar vir sommige dele sou die verwarming heeltemal anders wees, wat lei tot onvoldoende voegdiepte, koue voeë en vulmetaal wat deur die pypwand oploop as gevolg van plaaslike oorverhitting. Selfs tydens die toets van elke hitteruiler vir lekkasies, het sommige dele steeds by hierdie verbinding in diens gelek. Centre for Induction Technology Inc. is gekontrakteer om die probleem te ontleed en op te los.

Die kragtoevoer wat vir die werk gebruik word, het 'n veranderlike frekwensie van 10 tot 25 kHz en 'n nominale krag van 60 kW. In die soldeerproses installeer 'n operateur 'n vulmetaalring op die pyppunt en steek die pyp in die buis. 'N Warmtewisselaar word op 'n spesiale tuig geplaas en binne die hoefyster gebring.

Die hele soldeerarea is vooraf gevloei. Die frekwensie wat gebruik word om die deel op te warm, is gewoonlik 12 tot 15 kHz en die verwarmingstyd is ongeveer 20 sekondes. Die drywingsvlak is geprogrammeer met lineêre vermindering aan die einde van die verwarmingsiklus. 'N Optiese pirometer skakel die krag uit wanneer die temperatuur aan die agterkant van die verbinding 'n voorafbepaalde waarde bereik.

Daar is baie faktore wat die teenstrydigheid wat die vervaardiger ervaar, kan veroorsaak, soos variasie in voegkomponente (afmetings en posisie) en onstabiele en veranderlike (in tyd) elektriese en termiese kontak tussen die buis, pyp, vulring, ens. Sommige verskynsels is inherent onstabiel, en klein variasies van hierdie faktore kan verskillende prosesdinamika veroorsaak. Die oop vulmetaalring kan byvoorbeeld onder die elektromagnetiese kragte ontspanne en die vrye einde van die ring kan deur kapillêre kragte teruggesuig word of ongesmelt bly. Die geraasfaktore is moeilik om te verminder of uit te skakel, en die oplossing van die probleem het die robuustheid van die totale proses vergroot. Rekenaarsimulasie is 'n effektiewe instrument om die proses te ontleed en te optimaliseer.

Tydens die evaluering van die soldeerproses is sterk elektrodinamiese kragte waargeneem. Op die oomblik dat die krag aangeskakel word, ervaar die hoefysterspoel duidelik 'n uitbreiding as gevolg van 'n skielike toepassing van elektrodinamiese krag. Die induktor is dus meganies sterker gemaak, insluitend 'n addisionele veselglas (G10) plaat wat die wortels van twee haarnaaldspole verbind. Die ander demonstrasie van aanwesige elektrodinamiese kragte was die verskuiwing van gesmelte vulmetaal weg van die gebiede naby koperdraaie waar die magneetveld sterker is. In 'n normale proses versprei vulmetaal eenvormig rondom die voeg as gevolg van kapillêre kragte en swaartekrag, in teenstelling met 'n abnormale proses waar vulmetaal uit die voeg kan loop of opbeweeg langs die pypoppervlak.

Omdat induksie van aluminium soldeerwerk 'n baie ingewikkelde proses is, is dit nie haalbaar om 'n akkurate simulasie van die hele ketting van onderling gekoppelde verskynsels (elektromagnetiese, termiese, meganiese, hidrodinamiese en metallurgiese) te verwag nie. Die belangrikste en beheerbare proses is die opwekking van elektromagnetiese hittebronne, wat met behulp van die Flux 3D-program ontleed is. As gevolg van die ingewikkelde aard van die induksie-soldeerproses, is 'n kombinasie van rekenaarsimulasie en eksperimente gebruik vir prosesontwerp en optimalisering.

 

Induksie_Aluminum_Braai met rekenaar_Assisted