Da bi povečali učinkovitost in zmanjšali toplotni učinek segrevanja kovin, je Indukcijsko spajkanje predlagana tehnologija. Prednost te tehnologije je predvsem v natančni lokaciji ogrevanja, ki se dovaja na spajkane spoje. Na podlagi rezultatov numerične simulacije je bilo nato mogoče oblikovati parametre, potrebne za doseganje temperature spajkanja v želenem času. Cilj je bil skrajšati ta čas, da bi se izognili neželenemu toplotnemu učinku na kovine med metalurškim spajanjem..Rezultati numerične simulacije so pokazali, da je povečanje tokovne frekvence povzročilo koncentracijo maksimalnih temperatur na površinah spojenih kovin. Z naraščanjem toka je bilo opaziti skrajšanje časa, potrebnega za dosego temperature spajkanja.
Prednosti indukcijskega spajkanja aluminija v primerjavi s spajkanjem z gorilnikom ali plamenom
Nizka temperatura taljenja aluminijevih osnovnih kovin skupaj z ozkim temperaturnim procesnim oknom uporabljenih zlitin za spajkanje je izziv pri spajkanju z gorilnikom. Pomanjkanje spremembe barve med segrevanjem aluminija operaterjem spajkanja ne daje nobenega vizualnega znaka, da je aluminij dosegel ustrezno temperaturo spajkanja. Operaterji za spajkanje uvajajo številne spremenljivke pri spajkanju z gorilnikom. Med temi so nastavitve gorilnika in vrsta plamena; razdalja od gorilnika do delov, ki se spajkajo; lokacija plamena glede na dele, ki se spajajo; in več.
Razlogi za uporabo indukcijsko segrevanje pri spajkanju aluminija vključujejo:
- Hitro, hitro segrevanje
- Nadzorovan, natančen nadzor toplote
- Selektivna (lokalizirana) toplota
- Prilagodljivost in integracija proizvodne linije
- Izboljšana življenjska doba in enostavnost napeljave
- Ponovljivi, zanesljivi spajkani spoji
- Izboljšana varnost
Uspešno indukcijsko spajkanje aluminijastih komponent je močno odvisno od načrtovanja indukcijske grelne tuljave usmeriti elektromagnetno toplotno energijo v območja, ki jih je treba spajkati, in jih enakomerno segreti, tako da se spajkana zlitina topi in pravilno teče. Nepravilno zasnovane indukcijske tuljave lahko povzročijo, da se nekatera področja pregrejejo, druga območja pa ne prejmejo dovolj toplotne energije, kar povzroči nepopolno spajkanje.
Za tipičen spoj spajkane aluminijaste cevi operater na aluminijasto cev namesti aluminijasti obroč za spajkanje, ki pogosto vsebuje fluks, in ga vstavi v drugo razširjeno cev ali blokovni priključek. Deli se nato dajo v indukcijsko tuljavo in segrejejo. Pri normalnem procesu se polnila za spajkanje stopijo in stečejo v spojni vmesnik zaradi kapilarnega delovanja.
Zakaj indukcijsko spajkanje v primerjavi s spajkanjem aluminijastih komponent z gorilnikom?
Najprej malo ozadja o običajnih aluminijevih zlitinah, ki so danes prevladujoče, in običajnih aluminijevih spajkah in spajkah, ki se uporabljajo za spajanje. Spajkanje aluminijastih komponent je veliko bolj zahtevno kot spajkanje bakrenih komponent. Baker se tali pri 1980°F (1083°C) in pri segrevanju spremeni barvo. Aluminijeve zlitine, ki se pogosto uporabljajo v sistemih HVAC, se začnejo topiti pri približno 1190°F (643°C) in pri segrevanju ne dajejo nobenih vizualnih znakov, kot so spremembe barve.
Potreben je zelo natančen nadzor temperature, saj je razlika v temperaturah taljenja in spajkanja za aluminij, ki je odvisna od osnovne kovine aluminija, polnila za spajkanje in mase komponent, ki jih je treba spajkati. Na primer, temperaturna razlika med temperaturo solidusa dveh običajnih aluminijevih zlitin, aluminija serije 3003 in aluminija serije 6061, in temperatura tekočine pogosto uporabljene zlitine za spajkanje BAlSi-4 je 20 °F – zelo ozko temperaturno procesno okno, zato je potrebno natančen nadzor. Izbira osnovnih zlitin je pri aluminijskih sistemih, ki se spajkajo, izjemno pomembna. Najboljša praksa je spajkati pri temperaturi, ki je nižja od temperature solidusa zlitin, ki sestavljajo komponente, ki se spajkajo skupaj.
| Klasifikacija AWS A5.8 | Nazivna kemična sestava | Solidus °F (°C) | Tekočina °F (°C) | Temperatura spajkanja |
| 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 |
Treba je opozoriti, da lahko pride do galvanske korozije med območji, bogatimi s cinkom, in aluminijem. Kot je navedeno v galvanskem diagramu na sliki 1, je cink v primerjavi z aluminijem manj plemenit in je ponavadi anodiziran. Nižja kot je potencialna razlika, nižja je stopnja korozije. Potencialna razlika med cinkom in aluminijem je minimalna v primerjavi s potencialom med aluminijem in bakrom.
Drug pojav, ko je aluminij spajkan s cinkovo zlitino, je luknjičavost. Na kateri koli kovini se lahko pojavi lokalna celična ali pitting korozija. Aluminij je običajno zaščiten s trdim, tankim filmom, ki nastane na površini, ko so izpostavljeni kisiku (aluminijev oksid), ko pa tok odstrani to zaščitno plast oksida, lahko pride do raztapljanja aluminija. Dlje ko ostane polnilna kovina staljena, težje je raztapljanje.
Aluminij med spajkanjem tvori trdo oksidno plast, zato je uporaba fluksa nujna. Fugiranje aluminijastih komponent se lahko izvede ločeno pred spajkanjem ali pa se lahko v postopek spajkanja vključi aluminijeva zlitina za spajkanje, ki vsebuje tok. Glede na vrsto uporabljenega toka (jedko proti nekorozivno) bo morda potreben dodaten korak, če je treba po spajkanju odstraniti ostanke toka. Posvetujte se s proizvajalcem spajkanja in toka, da dobite priporočila glede zlitin za spajkanje in fluksa glede na materiale, ki jih spajate, in pričakovane temperature spajkanja.