Vendosja e aluminit në induksion me ndihmën e kompjuterit

Vendosja e aluminit në induksion me ndihmën e kompjuterit

Mbërthimi i aluminit me induksion po bëhet gjithnjë e më e zakonshme në industri. Një shembull tipik është bashkimi i tubave të ndryshëm në një trup të shkëmbyesit të nxehtësisë automobilistike. induksioni i ngrohjes spirale i përdorur gjerësisht për këtë lloj procesi është një jo-rrethues, i cili mund të referohet si stili i "modelit të patkua". Për këto mbështjellje, fusha magnetike dhe shpërndarja e rrymës së rrjedhës që rezulton janë natyrshëm 3-D në natyrë. Në këto aplikacione, ka probleme me cilësinë e përbashkët dhe qëndrueshmërinë e rezultateve nga një pjesë në tjetrën. Për të zgjidhur një problem të tillë për një prodhues të madh të automobilave, u përdor programi i simulimit kompjuterik Flux3D për studimin dhe optimizimin e procesit. Optimizimi përfshinte ndryshimin e spirales induktive dhe konfigurimin e kontrolluesit të fluksit magnetik. Spiralja e re me induksion, të cilat janë vërtetuar eksperimentalisht në një laborator, prodhojnë pjesë me nyje me cilësi më të lartë në disa vende prodhimi.

Secila makinë kërkon disa shkëmbyes të ndryshëm të nxehtësisë (bërthamat e ngrohësit, avulluesit, kondensatorët, radiatorët, etj.) Për ftohjen e fuqisë, kondicionimin e ajrit, ftohjen e vajit, etj. Shumica dërrmuese e këmbyesve të nxehtësisë të makinave të pasagjerëve sot janë bërë prej alumini ose lidhjeve alumini. Edhe nëse përdoret i njëjti motor për disa modele automobilash, lidhjet mund të ndryshojnë për shkak të shtrirjeve të ndryshme nën kapak. Për këtë arsye, është praktikë standarde që prodhuesit e pjesëve të bëjnë disa trupa themelorë të shkëmbyesit të nxehtësisë dhe më pas të bashkojnë lidhje të ndryshme në një operacion dytësor.

Trupat e shkëmbyesit të nxehtësisë zakonisht përbëhen nga pendë alumini, tuba dhe koka të bashkuara në një furre. Pas bashkimit, këmbyesit e nxehtësisë përshtaten për modelin e dhënë të makinës duke bashkangjitur ose rezervuarë najloni ose tuba alumini më së shpeshti të ndryshëm me blloqe lidhëse. Këto tuba janë bashkangjitur ose me saldim MIG, flakë ose bashkim induksioni. Në rastin e bashkimit, kërkohet kontroll shumë i saktë i temperaturës për shkak të ndryshimit të vogël në temperaturat e shkrirjes dhe bashkimit për aluminin (20-50 C në varësi të aliazhit, metalit mbushës dhe atmosferës), përçueshmërisë së lartë termike të aluminit dhe distancës së shkurtër me të tjera nyjet e zbrazura në një operacion të mëparshëm.

Ngrohje induksioni është një metodë e zakonshme për bashkimin e tubave të ndryshëm në kokat e shkëmbyesve të nxehtësisë. Figura 1 është një fotografi e një Brazing induksion vendosja për bashkimin e një tubi në një tub në një kokë të shkëmbyesit të nxehtësisë. Për shkak të kërkesave për ngrohje precize, faqja e mbështjelljes induktive duhet të jetë në afërsi të nyjës që duhet të bashkohet. Prandaj, një spirale cilindrike e thjeshtë nuk mund të përdoret, sepse pjesa nuk mund të hiqet pasi bashkimi është bashkuar.

Ekzistojnë dy stile kryesore të mbështjelljes induktive që përdoren për bashkimin e këtyre nyjeve: induktorët e stilit "gocë deti" dhe "mbajtëse flokësh". Induktorët "Clamshell" janë të ngjashëm me induktorët cilindrik, por ato hapen për të lejuar heqjen e pjesës. Induktorët "kali i patkua" janë formuar si një patkua për ngarkimin e pjesës dhe në thelb janë dy mbështjellje të kunjit në anët e kundërta të nyjes.

Avantazhi i përdorimit të një induktori "Clamshell" është se ngrohja është më uniforme në perimetër dhe relativisht e lehtë për t'u parashikuar. Disavantazhi i një induktori "Clamshell" është se sistemi mekanik i kërkuar është më i komplikuar dhe kontaktet e rrymës së lartë janë relativisht jo të besueshme.

Induktorët e "furçës së patkua" prodhojnë modele më të komplikuara të nxehtësisë 3-D sesa "Gocat e molusqeve". Avantazhi i një induktori të stilit "Horseshoe-hairpin" është se trajtimi i pjesës thjeshtohet.

Induksioni Alumini Brazing

Simulimi kompjuterik optimizon bashkimin

Një prodhues i madh i shkëmbyesve të nxehtësisë kishte probleme në cilësinë e bashkimit të bashkimit të treguar në Fig. 1 duke përdorur një induktor të stilit të furçës së patkua. Lidhja e fiksimit ishte e mirë për shumicën e pjesëve, por ngrohja do të ishte krejtësisht e ndryshme për disa pjesë, duke rezultuar në thellësi të pamjaftueshme të nyjeve, nyje të ftohta dhe metal mbushës që kalojnë murin e tubit për shkak të mbinxehjes lokale. Edhe me testimin e secilit shkëmbyes nxehtësie për rrjedhje, disa pjesë ende kanë rrjedhur në këtë nyje në shërbim. Qendra për Teknologjinë e Induksionit Inc. ishte kontraktuar për të analizuar dhe zgjidhur problemin.

Furnizimi me energji i përdorur për punë ka një frekuencë të ndryshueshme prej 10 deri në 25 kHz dhe fuqi nominale prej 60 kW. Në procesin e bashkimit, një operator instalon një unazë metalike mbushëse në fundin e tubit dhe fut tubin brenda tubit. Një shkëmbyes nxehtësie vendoset në një litar të veçantë dhe lëviz brenda induktorit të patkua.

E gjithë zona e bashkimit është parafluksuar. Frekuenca e përdorur për të ngrohur pjesën zakonisht është 12 deri në 15 kHz, dhe koha e ngrohjes është rreth 20 sekonda. Niveli i energjisë është programuar me zvogëlim linear në fund të ciklit të ngrohjes. Një pirometër optik fik energjinë kur temperatura në anën e pasme të nyjes arrin një vlerë të paravendosur.

Ka shumë faktorë që mund të shkaktojnë mospërputhje që prodhuesi po përjetonte, të tilla si ndryshimi në përbërësit e bashkimit (dimensionet dhe pozicioni) dhe kontakti elektrik dhe termik i paqëndrueshëm dhe i ndryshueshëm (në kohë) midis tubit, tubit, unazës së mbushjes, etj. Disa fenomene janë në thelb të paqëndrueshme dhe variacione të vogla të këtyre faktorëve mund të shkaktojnë dinamika të ndryshme të procesit. Për shembull, unaza e hapur metalike e mbushësit mund të lëshohet pjesërisht nën forcat elektromagnetike, dhe fundi i lirë i unazës mund të thithet përsëri nga forcat kapilare ose të mbetet i pa shkrirë. Faktorët e zhurmës janë të vështira për t'u zvogëluar ose eliminuar, dhe zgjidhja e problemit kërkonte rritjen e qëndrueshmërisë së procesit total. Simulimi kompjuterik është një mjet efektiv për të analizuar dhe optimizuar procesin.

Gjatë vlerësimit të procesit të bashkimit, u vunë re forca të forta elektrodinamike. Në momentin që ndizet rryma, spiralja patkua përjeton qartë një zgjerim për shkak të një aplikimi të papritur të forcës elektrodinamike. Kështu, induktori u bë mekanikisht më i fortë, duke përfshirë inkorporimin e një pllake shtesë prej tekstil me fije qelqi (G10) që lidh rrënjët e dy mbështjellësve të kunjeve të flokëve. Demonstrimi tjetër i forcave elektrodinamike të pranishme ishte zhvendosja e metalit të mbushur të shkrirë larg nga zonat afër kthesave të bakrit ku fusha magnetike është më e fortë. Në një proces normal, metali mbushës shpërndahet në mënyrë të njëtrajtshme rreth nyjës për shkak të forcave kapilare dhe gravitetit në kontrast me një proces anormal ku metali mbushës mund të mbarojë nga nyja ose të lëvizë lart përgjatë sipërfaqes së tubit.

sepse bashkimi i aluminit me induksion është një proces shumë i komplikuar, nuk është e mundur të pritet një simulim i saktë i të gjithë zinxhirit të fenomeneve të bashkuara reciprokisht (elektromagnetike, termike, mekanike, hidrodinamike dhe metalurgjike). Procesi më i rëndësishëm dhe i kontrollueshëm është gjenerimi i burimeve të nxehtësisë elektromagnetike, të cilat u analizuan duke përdorur programin Flux 3D. Për shkak të natyrës komplekse të procesit të bashkimit të induksionit, u përdor një kombinim i simulimit kompjuterik dhe eksperimenteve për hartimin dhe optimizimin e procesit.

 

Brazingimi_Alumini_ induksion me ndihmën e kompjuterit