Directives de soudure d'induction

Le chauffage par induction est une méthode de soudure sophistiquée, particulièrement bien adaptée pour la production élevée. Des directives de processus sont présentées ici, avec un guide des méthodes de soudure d'alternative.

La soudure est un processus de jointure dans lequel un lien est constitué par un métal de remplissage fondu qui coule par l'action capillaire dans un joint constitué par deux matériaux. Le processus est effectué aux températures au-dessus de 840°F, mais au-dessous de la température de fonte des matières premières. On l'accepte largement que l'adhérence forte entre les composants en métal soit provoquée par un partage des électrons entre le remplisseur et le métal non précieux qui crée un lien qui est permanent.

Les systèmes et les technologies de soudure ont avancé rapidement ces dernières années. Utilisant l'équipement de laboratoire moderne, les compagnies découvrent par habitude les produits et les techniques pour augmenter l'exécution, la polyvalence et l'économie de cette technique de jointure métallurgique antique. En 100 dernières années, une foule de produits de soudure et des systèmes ont été développés, y compris des torches d'oxygène-acétylène, des fours de soudure d'environnement commandé et la soudure de four de vide. Aujourd'hui, la soudure est employée dans une large gamme des systèmes de fabrication comprenant la réfrigération et la climatisation, les ustensiles de ménage, les structures tubulaires, les pièces des véhicules à moteur, les outils et les machines, les composants électriques, l'équipement nautique et aérospatial, les implants de ferme, et les machines commerciales.

Processus de soudure

La soudure efficace chauffe le secteur approprié de la matière première à la température de soudure optimale au plus bas possible coût. Ceci implique non seulement la méthode d'assurer la chaleur, mais la technique appropriée de chauffage pour assurer le meilleur écoulement du métal de remplissage. En cet article, l'emphase sera sur des applications et des techniques de soudure d'induction. Les caractéristiques uniques de ce procédé de soudure ont rapidement avancé son utilisation dans des applications de fabrication en métal courant, en particulier en raison de son adaptation prête à la chaîne de production méthodes.

Méthode d'induction

La soudure d'induction est semblable à la soudure de résistance dans cette chaleur est produite de la résistance à l'écoulement de l'électricité. Elle diffère, cependant, de plusieurs manières :

• La plupart des flux sont acceptables avec l'induction traitant parce que la chaleur est dérivée de l'électricité passant par des enroulements plutôt que par les métaux non précieux, qui peuvent être partiellement isolés du flux ;
• La chaleur d'induction peut être appliquée sélectivement, permettant l'utilisation économique avec les assemblées plutôt grandes, ou quand la chauffage de l'unité entière est indésirable ;
• Les températures de soudure d'induction sont habituellement atteintes dans une question des secondes pour une productivité de fabrication plus élevée.

Le procédé d'induction emploie le magnétisme pour induire la résistance électrique pour chauffer les métaux non précieux. Des métaux ferreux, qui sont magnétiques et ont la résistance électrique élevée, sont chauffés plus rapidement et facilement que le cuivre. Tous les métaux, cependant, peuvent être avec succès induction soudée. Les années récentes ont vu la conception des pièces forgéees et des stampings complexes pour permettre la fabrication des pièces produites par des techniques de production en série. Le résultat de ces nouvelles conceptions a été des réductions des coûts importantes. Dans d'autres exemples, la soudure a permis la construction des assemblées trop coûteuses ou du complexe à produire par d'autres techniques.

Le chauffage par induction a prouvé une aide valable dans ces processus de jointure. Il tient compte de la chauffage localisée rapide, joignant les composants de haute résistance avec la perte minimum de force. La commande de chaleur précise permet la soudure séquentielle à exécuter effectivement. L'adaptabilité de l'induction à la chaîne de production méthodes permettent l'arrangement stratégique de l'équipement dans une chaîne de montage et, au besoin, la chauffage par commandement et contrôle électriques à distance. Un exemple de ceci est la commande de pédale de pied.

Éléments de processus

La soudure est plus que simplement fondant un métal de remplissage dans un joint. Le joint doit correctement être conçu, et fabriqué aux tolérances qui permettront un écoulement approprié du métal de remplissage. Les métaux non précieux doivent être complètement nettoyés des oxydes pour fournir à mouillage proportionné, et être alors protégés contre l'oxydation additionnelle. Un métal de remplissage approprié doit être choisi et correctement fondu pour assurer l'écoulement capillaire. La soudure d'induction est une opération où la chaleur est obtenue à partir de la résistance du travail à l'écoulement des courants électriques induits. Par exemple, la zone de manoeuvre est située dans une installation de champ électromagnétique près d'un enroulement de travail d'induction par lequel les courants alternatifs à haute fréquence passent pendant le cycle de chauffage. Ces courants induisent les courants de opposition dans le travail, qui dégagent la chaleur par résistance électrique. Chaque travail étant soudé exige une source des enroulements courants et appropriés à haute fréquence de travail d'induction.

Quand l'opération est installée, les commandes de machine d'induction le cycle de chauffage et soudure devient une opération de bouton poussoir. Le chauffage a besoin d'habituellement seulement quelques secondes, et les pièces sont soudées environ aussi rapidement qu'elles peuvent devenir réunies. Pour cette raison, la soudure d'induction est bien adaptée à de grands articles de production, bien qu'il soit également utile pour des applications spéciales en raison de la nature locale de son chauffage. Les alliages de soudure fondent à températures élevées et fournissent les joints de haute résistance qui peuvent résister aux températures raisonnablement élevées sans échec. Les métaux à joindre incluent les alliages d'aciers de carbone et alliés, d'acier inoxydable, de fer de fonte, d'alliages de cuivre de cuivre et, de nickel et d'alliage de nickel et, de façon limitée, d'aluminium.

Plusieurs des alliages utilisés pour souder sont disponibles sous forme de fil, de bande et de poudre. En outre, les préformes des alliages malléables sont disponibles sous forme de rondelles ou anneaux. De telles préformes permettent de préassemblage pour des opérations automatisées et commandent la quantité d'alliage utilisé et de ce fait de conservation d'alliage et de produire les joints uniformes du bon aspect. Une préforme devrait établir le bon contact avec le travail pour assurer la fonte pendant que la température appropriée est atteinte. L'alliage devrait être fondu par le contact avec le travail plutôt qu'à côté de la chaleur produite dans lui-même.

Importance de conception d'enroulement

La conception de la bobine d'induction doit être adaptée aux propriétés des métaux et à la géométrie des pièces étant soudées. En faisant les joints soudés par le chauffage par induction, l'attention spéciale doit également être accordée au modèle de chauffage ; la méthode de pré-placer l'alliage de jointure ; les tolérances entre les pièces d'accouplement ; la conductivité thermique ; et les caractéristiques d'expansion du matériel à joindre. Les essais de la résistance à la traction de matière première montreront typiquement l'échec près du joint, plutôt qu'ou dans au joint. La matière première devrait, donc, être choisie considérant sa résistance à la traction, aussi bien que le poids, la conductivité thermique ou électrique, la résistance aux produits chimiques corrosifs, et d'autres propriétés dictées par son utilisation certaine.

La géométrie du joint joue également un rôle significatif dans la force et l'économie. Tous autres facteurs étant égale, une plus grande superficie de soudure fournit une plus grande résistance au cisaillement qu'une plus petite surface, mais aux dépens de la plus grande utilisation de la base et des matériaux de remplissage. L'objectif de l'ingénieur est de fournir la plus petite possible surface de soudure pour répondre aux exigences de force de l'unité spécifique. Quant au modèle de chauffage, la conception appropriée d'enroulement est, encore, d'importance critique, s'assurant que tous les secteurs à côté du joint sont au-dessus du point de fusion, avec le secteur commun entier étant de préférence à une température uniforme. Il est également souhaitable de confiner la chaleur d'une telle manière que le secteur commun arrive à la température de jointure d'abord pour éviter l'écoulement inexact de l'alliage à des secteurs plus élevés de la température à partir du joint.

Pour les meilleurs résultats dans le pre-placement de l'alliage de jointure, les préformes de l'alliage de soudure ne devraient pas former les boucles bloquées quand sujet au couplage inductif de l'enroulement de travail. Il est également souhaitable, autant que possible, pour protéger électromagnétiquement l'alliage pré-placé avec les composants à joindre pour éviter de fondre l'alliage avant les surfaces communes soyez à la température de jointure. Ceci peut être fait en plaçant les préformes à l'intérieur de l'assemblée ou en enfonçant un composant. Le dégagement entre les membres du joint détermine l'épaisseur du film d'alliage qui sera formé entre les pièces pendant la soudure, et a une influence importante sur la force commune. Si la force maximum doit être obtenue, le dégagement dans le joint doit être assez grand pour permettre l'entrée de l'alliage fondu dans cet espace et l'évasion de l'espace du flux fondu et des gaz développés pendant le chauffage.

Les dégagements idéaux pour le travail de production sont de .002 à .005 pouce, avec des dégagements jusqu'à .006 ou .008 pouce étant acceptable dans beaucoup de cas. Des joints avec des dégagements en-dessous de .001 pouce et au-dessus de .008 pouce devraient être évités si possible, non seulement en raison d'une force commune plus pauvre, mais en raison des dépenses de faire de tels joints. En déterminant des dégagements pour employer pour les parties de soudure de métaux différents, on doit être considéré et dégagement suffisant permettre la dilatation thermique des pièces, de sorte qu'aux températures de soudure il y ait un dégagement dans le joint pour l'entrée de l'alliage.

Les conceptions généralement de soudure devraient considérer une combinaison des forces des composants étant joints, avec la force seul du métal de jointure. Pour réaliser la force maximum, des joints soudés devraient également être conçus avec de grands secteurs de cisaillement plutôt qu'en tant que joints plats. En conclusion, l'inspection simple du joint est recommandée dans le pre-placement de l'alliage de jointure. Ceci peut faire, dans beaucoup de cas, pré-en plaçant l'alliage de jointure de telle manière qu'il coule dans le joint par gravitation et l'attraction de capillaire, montrant la pénétration uniforme et complète par l'aspect de l'alliage à l'extrême inverse du joint.