Alumiiniuminduktsiooninduktsioon arvutiga

Alumiiniuminduktsiooninduktsioon arvutiga

Induktsioonalumiiniumi kõvajoodisjootmine on tööstuses üha tavalisem. Tüüpiline näide on mitmesuguste torude kõvajoodisega jootmine mootorsõidukite soojusvaheti korpusele. The induktsioonkuumutusrull seda tüüpi protsesside jaoks laialdaselt kasutatav on ümbritsev protsess, mida võib nimetada "hobuseraua-juuksenõela" stiiliks. Nende mähiste jaoks on magnetväli ja sellest tulenev pöörisvoolujaotus oma olemuselt 3D-olemuselt. Nendes rakendustes on probleeme ühise kvaliteedi ja tulemuste järjepidevusega osade kaupa. Ühe sellise probleemi lahendamiseks suure autotootja jaoks kasutati protsesside uurimiseks ja optimeerimiseks arvutisimulatsiooniprogrammi Flux3D. Optimeerimine hõlmas induktsioonimähise ja magnetvoo regulaatori konfiguratsiooni muutmist. Uued laboris eksperimentaalselt valideeritud induktsioonmähised toodavad mitmes tootmiskohas kõrgema kvaliteediga vuukidega osi.

Iga auto jaoks on vaja jõuülekande jahutamiseks, kliimaseadmeteks, õlijahutuseks jne mitut erinevat soojusvahetit (soojendussüdamikud, aurustid, kondensaatorid, radiaatorid jne). Valdav osa sõiduauto soojusvahetitest on tänapäeval valmistatud alumiiniumist või alumiiniumisulamist. Isegi kui sama mootorit kasutatakse mitme automudeli jaoks, võivad ühendused erineda kapoti all asetseva erineva paigutuse tõttu. Sel põhjusel on osade tootjate tavaks teha mitu põhilist soojusvaheti kere ja seejärel kinnitada sekundaarselt erinevad pistikud.

Soojusvaheti korpused koosnevad tavaliselt ahjus kokku joodetud alumiiniumist uimedest, torudest ja päistest. Pärast kõvajoodisjootmist kohandatakse soojusvahetid antud automudeli jaoks, kinnitades kas nailonpaagid või kõige sagedamini erinevad alumiiniumist torud koos ühendusplokkidega. Need torud kinnitatakse kas MIG-keevitamise, leegi või induktsioonjoodisega. Kõvajoodisjootmise korral on vaja väga täpset temperatuuri reguleerimist, kuna alumiiniumi sulamis- ja kõvajoodisjootmise temperatuurid on väikesed (20–50 C sõltuvalt sulamist, täitemetallist ja atmosfäärist), alumiiniumi kõrge soojusjuhtivusega ja lühikese vahemaa eelmises operatsioonis joodetud liigesed.

Induktsioonkuumutus on levinud meetod mitmesuguste torude kõvajoodisega jootmiseks soojusvaheti päistele. Joonis 1 on pilt Induktsioon kõvajoodisjootmine seade toru kõvajoodisega jootmiseks soojusvaheti päisel. Täpse kuumutamise nõuete tõttu peab induktsioonimähise esikülg olema kõvajoodisega vuugi vahetus läheduses. Seetõttu ei saa kasutada lihtsat silindrilist mähist, kuna osa ei olnud võimalik pärast vuugi kõvajoodistamist eemaldada.

Nende vuukide kõvajoodisega jootmiseks on kaks peamist induktsioonimähise stiili: „klapikest“ ja „hobuseraua-juuksenõelaga“ induktorid. "Clamshell" induktorid on sarnased silindriliste induktoritega, kuid need avanevad, et võimaldada detailide eemaldamist. „Hobuseraua-juuksenõelaga“ induktorid on detaili laadimiseks hobuserauakujulised ja on sisuliselt kaks juuksenõela mähist vuugi vastasküljel.

"Clamshell" induktori kasutamise eeliseks on see, et kuumutamine on ühtlasema ümbermõõduga ja suhteliselt kergesti ennustatav. Clamshelli induktori puuduseks on see, et vajalik mehaaniline süsteem on keerulisem ja suure vooluga kontaktid on suhteliselt ebausaldusväärsed.

„Hobuseraua-juuksenõelaga“ induktiivpoolid toodavad keerukamaid 3D-kuumuse mustreid kui „Clamshells“. Horseshoe-juuksenõelaga induktori eeliseks on detailide käsitsemise lihtsustamine.

Indutseerimine alumiiniumiga

Arvutisimulatsioon optimeerib kõvajoodisega jootmist

Suurel soojusvahetite tootjal tekkis kvaliteediprobleeme joonisel 1 näidatud vuugi jootmisel hobuseraua-juuksenõelaga induktori abil. Hõõrdliides oli enamiku osade jaoks hea, kuid kuumutamine oleks mõnes osas täiesti erinev, mille tagajärjeks oleks kohaliku ülekuumenemise tõttu toru seina ääres külm liitmikud ja täitemetall. Isegi iga soojusvaheti lekke testimise korral lekkisid mõned osad selle ühenduskoha juures kasutuses. Probleemi analüüsimiseks ja lahendamiseks sõlmiti Induction Technology Inc.

Tööks kasutatava toiteallika muutuv sagedus on 10–25 kHz ja nimivõimsus 60 kW. Kõvajoodisega jootmise käigus paigaldab operaator toru otsa metallist täiteava ja sisestab toru toru sisse. Soojusvaheti asetatakse spetsiaalsele platvormile ja liigutatakse hobuseraua induktori sisse.

Kogu kõvajoodisjootmisala on eelsoojendatud. Osa kuumutamiseks kasutatav sagedus on tavaliselt 12 kuni 15 kHz ja kuumutamisaeg on umbes 20 sekundit. Võimsuse tase programmeeritakse lineaarse vähendusega küttetsükli lõpus. Optiline püromeeter lülitab toite välja, kui liigendi tagaküljel olev temperatuur saavutab etteantud väärtuse.

Tootja poolt ilmnenud vastuolusid võib põhjustada palju tegureid, näiteks varieerumine vuugikomponentides (mõõtmed ja asend) ning ebastabiilne ja muutuv (ajas) elektriline ja termiline kontakt toru, toru, täiterõnga vahel. Mõned nähtused on oma olemuselt ebastabiilsed ja nende tegurite väikesed variatsioonid võivad põhjustada protsessi erinevat dünaamikat. Näiteks võib täiteaine avatud metallrõngas elektromagnetiliste jõudude mõjul osaliselt lahti kerida ja rõnga vaba otsa võib kapillaarjõud tagasi imeda või sulamata jääda. Mürategureid on raske vähendada või kõrvaldada ning probleemi lahendamine nõudis kogu protsessi robustsuse suurendamist. Arvutisimulatsioon on tõhus vahend protsessi analüüsimiseks ja optimeerimiseks.

Joodisprotsessi hindamisel täheldati tugevaid elektrodünaamilisi jõude. Hetkel, kui toide sisse lülitatakse, kogeb hobuserauamähis elektrodünaamilise jõu järsu rakendamise tõttu selgelt paisumist. Nii tehti induktor mehaaniliselt tugevamaks, sealhulgas lisati täiendav klaaskiust (G10) plaat, mis ühendas kahe juuksenõela mähise juured. Teine kohalolevate elektrodünaamiliste jõudude demonstreerimine oli sulatatud täitemetalli nihkumine vaskpöörde lähedal asuvatelt aladelt, kus magnetväli on tugevam. Tavalises protsessis jaotub täitemetall kapillaarjõudude ja raskusjõu mõjul ühtlaselt ümber vuugi, erinevalt ebanormaalsest protsessist, kus täitemetall võib vuugist välja voolata või mööda toru pinda ülespoole liikuda.

Sest induktsioonalumiiniumi kõvajoodisega jootmine on väga keeruline protsess, pole võimalik eeldada vastastikku seotud nähtuste (elektromagnetiliste, termiliste, mehaaniliste, hüdrodünaamiliste ja metallurgiliste) kogu ahela täpset simulatsiooni. Kõige olulisem ja kontrollitavam protsess on elektromagnetiliste soojusallikate genereerimine, mida analüüsiti Flux 3D programmi abil. Induktsioonjoodisprotsessi keerukuse tõttu kasutati protsessi kavandamiseks ja optimeerimiseks arvutisimulatsiooni ja eksperimentide kombinatsiooni.

 

Induktsiooni_alumiinium_jootmine arvutiga_abiline