För att öka effektiviteten och minska den termiska effekten av metalluppvärmning, Induktionslödning teknik föreslås. Fördelen med denna teknik består huvudsakligen i den exakta placeringen av värmen som tillförs de lödda lederna. Baserat på resultaten av numerisk simulering var det sedan möjligt att designa de parametrar som var nödvändiga för att uppnå hårdlödningstemperaturer på önskad tid. Syftet var att minimera denna tid för att undvika en oönskad termisk effekt på metallerna vid metallurgisk sammanfogning.Resultaten av numerisk simulering avslöjade att ökning av strömfrekvensen resulterade i koncentration av maximala temperaturer i ytareor av sammanfogade metaller. Med ökande ström observerades minskningen av tiden som krävs för att nå hårdlödningstemperaturen.
Fördelarna med induktionslödning av aluminium jämfört med brännare eller låglödning
Den låga smälttemperaturen för aluminiumbasmetaller i kombination med det smala temperaturprocessfönstret för de använda lödlegeringarna är en utmaning vid brännarlödning. Bristen på färgförändring vid uppvärmning av aluminium ger inte lödoperatörer någon visuell indikation på att aluminiumet har nått rätt lödtemperatur. Hårdlödningsoperatörer introducerar ett antal variabler vid brännarlödning. Bland dessa inkluderar ficklampsinställningar och flamtyp; avstånd från ficklampa till delar som löds; läge för lågan i förhållande till de delar som sammanfogas; och mer.
Skäl att överväga att använda induktionsuppvärmning vid lödning av aluminium inkluderar:
- Snabb, snabb uppvärmning
- Kontrollerad, exakt värmekontroll
- Selektiv (lokaliserad) värme
- Produktionslinjens anpassningsförmåga och integration
- Förbättrad fixturlivslängd och enkelhet
- Repeterbara, pålitliga lödfogar
- Förbättrad säkerhet
Framgångsrik induktionslödning av aluminiumkomponenter är mycket beroende av design induktionsvärmebatterier att fokusera den elektromagnetiska värmeenergin till de områden som ska hårdlödas och att värma dem enhetligt så att hårdlödningslegeringen smälter och flyter ordentligt. Felaktigt utformade induktionsspolar kan leda till att vissa områden överhettas och att andra områden inte får tillräckligt med värmeenergi vilket resulterar i en ofullständig lödfog.
För en typisk lödd aluminiumrörskarv installerar en operatör en aluminiumlödring, ofta innehållande flussmedel, på aluminiumröret och sätter in detta i ett annat expanderat rör eller en blockkoppling. Delarna placeras sedan i en induktionsspole och värms upp. I en normal process smälter hårdlodfyllnadsmetallerna och flyter in i foggränsytan på grund av kapillärverkan.
Varför induktionslödning kontra brännarlödning av aluminiumkomponenter?
Först, lite bakgrund om vanliga aluminiumlegeringar som är vanliga idag och den vanliga aluminiumlödningen och lod som används för sammanfogning. Att löda aluminiumkomponenter är mycket mer utmanande än att löda kopparkomponenter. Koppar smälter vid 1980°F (1083°C) och den ändrar färg när den värms upp. Aluminiumlegeringar som ofta används i HVAC-system börjar smälta vid ungefär 1190°F (643°C) och ger inga visuella signaler, såsom färgförändringar, när det värms upp.
Mycket exakt temperaturkontroll krävs eftersom skillnaden i smält- och hårdlödningstemperaturer för aluminium, beroende på aluminiumbasmetallen, hårdlödningsmetallen och massan av komponenterna som ska hårdlödas. Till exempel är temperaturskillnaden mellan solidus-temperaturen för två vanliga aluminiumlegeringar, 3003-serien aluminium och 6061-seriens aluminium, och vätskans temperatur för ofta använda BAlSi-4 lödlegering 20°F – ett mycket smalt temperaturprocessfönster, vilket gör det nödvändigt att exakt kontroll. Valet av baslegeringar är extremt viktigt med aluminiumsystem som håller på att lödas. Den bästa praxisen är att löda vid en temperatur som är under solidustemperaturen för de legeringar som utgör komponenterna som löds samman.
| AWS A5.8 Klassificering | Nominell kemisk sammansättning | Solidus °F (°C) | Liquidus °F(°C) | Lödningstemperatur |
| 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 |
Det bör noteras att galvanisk korrosion kan uppstå mellan zinkrika områden och aluminium. Som noterats i det galvaniska diagrammet i figur 1 är zink mindre ädel och tenderar att vara anodiskt jämfört med aluminium. Ju lägre potentialskillnad desto lägre korrosionshastighet. Potentialskillnaden mellan zink och aluminium är minimal jämfört med potentialen mellan aluminium och koppar.
Ett annat fenomen när aluminium löds med en zinklegering är gropfrätning. Lokal cell- eller gropkorrosion kan förekomma på vilken metall som helst. Aluminium skyddas normalt av en hård, tunn film som bildas vid ytan när de utsätts för syre (aluminiumoxid) men när ett flussmedel tar bort detta skyddande oxidskikt kan upplösning av aluminiumet ske. Ju längre fyllnadsmetallen förblir smält, desto svårare är upplösningen.
Aluminium bildar ett segt oxidskikt under hårdlödning, så användningen av flussmedel är avgörande. Flussning av aluminiumkomponenter kan göras separat före hårdlödning eller så kan en aluminiumlödningslegering innehållande flussmedel införlivas i hårdlödningsprocessen. Beroende på vilken typ av flussmedel som används (frätande kontra icke-frätande), kan ett ytterligare steg krävas om flussmedelsrester måste avlägsnas efter hårdlödning. Rådgör med en tillverkare av hårdlödning och flussmedel för att få rekommendationer om lödningslegeringar och flussmedel baserat på materialen som sammanfogas och förväntade lödtemperaturer.