Metallilämmityksen tehokkuuden lisäämiseksi ja lämpövaikutuksen vähentämiseksi Induktiolujuus tekniikkaa ehdotetaan. Tämän tekniikan etuna on pääasiassa juotettuihin liitoksiin syötettävän lämmön tarkka sijainti. Numeerisen simulaation tulosten perusteella oli sitten mahdollista suunnitella parametrit, joita tarvitaan juotoslämpötilojen saavuttamiseksi halutussa ajassa. Tavoitteena oli minimoida tämä aika, jotta vältetään ei-toivottu lämpövaikutus metallurgisen liitoksen aikana.Numeerisen simulaation tulokset paljastivat, että virran taajuuden lisääminen johti maksimilämpötilojen keskittymiseen liittyneiden metallien pinta-aloihin. Virran kasvaessa havaittiin juotoslämpötilan saavuttamiseen tarvittavan ajan lyheneminen.
Alumiinin induktiojuotoksen edut polttimeen tai liekkijuottoon verrattuna
Alumiinin perusmetallien alhainen sulamislämpötila yhdistettynä käytettyjen juotosseosten kapeaan lämpötilaprosessiikkunaan on haaste polttimen juottamisessa. Värin vaihtumisen puute alumiinin kuumentamisen aikana ei anna juotoskäyttäjille visuaalista osoitusta siitä, että alumiini on saavuttanut oikean juotoslämpötilan. Juotosoperaattorit ottavat käyttöön useita muuttujia polttimen juottamisessa. Näitä ovat muun muassa polttimen asetukset ja liekin tyyppi; etäisyys polttimesta juotettaviin osiin; liekin sijainti suhteessa liitettyihin osiin; ja enemmän.
Syitä harkita käyttöä induktio lämmitys kun juotat alumiinia:
- Nopea, nopea lämmitys
- Hallittu, tarkka lämmönsäätö
- Selektiivinen (paikallinen) lämpö
- Tuotantolinjan sopeutettavuus ja integrointi
- Parempi valaisimen käyttöikä ja yksinkertaisuus
- Toistettavat, luotettavat juotetut liitokset
- Parempi turvallisuus
Alumiinikomponenttien onnistunut induktiojuotto riippuu suuresti suunnittelusta induktiokuumennuskelat kohdistaa sähkömagneettinen lämpöenergia juotettaville alueille ja lämmittää ne tasaisesti niin, että juotosseos sulaa ja virtaa kunnolla. Väärin suunnitellut induktiokelat voivat johtaa siihen, että jotkin alueet ylikuumentuvat ja toiset eivät saa tarpeeksi lämpöenergiaa, mikä johtaa epätäydelliseen juotosliitokseen.
Tyypillisessä juotetussa alumiiniputkiliitoksessa käyttäjä asentaa alumiiniputkeen alumiinijoottimen, joka sisältää usein juoksutetta, ja asettaa sen toiseen laajennettuun putkeen tai lohkoliittimeen. Osat asetetaan sitten induktiokäämiin ja kuumennetaan. Normaalissa prosessissa juotostäytemetallit sulavat ja virtaavat liitosrajapintaan kapillaaritoiminnan seurauksena.
Miksi induktiojuotto vs. polttimen juotos alumiiniosat?
Ensinnäkin hieman taustaa nykyisin yleisistä alumiiniseoksista ja yleisistä alumiinijuotteista ja -juotteista, joita käytetään liittämiseen. Alumiinikomponenttien juottaminen on paljon haastavampaa kuin kuparikomponenttien juottaminen. Kupari sulaa 1980°F:ssa (1083°C) ja muuttaa väriä kuumennettaessa. LVI-järjestelmissä usein käytetyt alumiiniseokset alkavat sulaa noin 1190 °C:ssa eivätkä anna mitään visuaalisia vihjeitä, kuten värimuutoksia, kuumentuessaan.
Erittäin tarkkaa lämpötilan säätöä tarvitaan alumiinin sulamis- ja juotoslämpötilojen erona alumiinin perusmetallin, juotostäytemetallin ja juotettavien komponenttien massan mukaan. Esimerkiksi kahden yleisen alumiiniseoksen, 3003-sarjan alumiinin ja 6061-sarjan alumiinin kiintoainelämpötilan ja usein käytetyn BAlSi-4-juotoseoksen nesteen lämpötilan välinen lämpötilaero on 20 °F – erittäin kapea lämpötilaprosessiikkuna, joten se vaatii tarkka ohjaus. Perusseosten valinta on erittäin tärkeä juotettavien alumiinijärjestelmien yhteydessä. Paras käytäntö on juottaa lämpötilassa, joka on alle seoksien soliduslämpötilan, jotka muodostavat yhteen juotettavat komponentit.
| AWS A5.8 -luokitus | Nimellinen kemiallinen koostumus | Solidus °F (°C) | Neste °F(°C) | Juotoslämpötila |
| 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 % AI | 715 (379) | 725 (385) | 725-765 °F |
On huomattava, että galvaanista korroosiota voi esiintyä sinkkipitoisten alueiden ja alumiinin välillä. Kuten kuvassa 1 olevasta galvaanisesta kaaviosta ilmenee, sinkki on vähemmän jaloa ja yleensä anodista alumiiniin verrattuna. Mitä pienempi potentiaaliero, sitä pienempi korroosionopeus. Sinkin ja alumiinin välinen potentiaaliero on minimaalinen verrattuna alumiinin ja kuparin väliseen potentiaaliin.
Toinen ilmiö, kun alumiinia juotetaan sinkkiseoksella, on pistesyöpyminen. Paikallista kenno- tai pistekorroosiota voi esiintyä missä tahansa metallissa. Alumiinia suojaa normaalisti kova, ohut kalvo, joka muodostuu pinnalle, kun ne altistetaan hapelle (alumiinioksidi), mutta kun juoksutusaine poistaa tämän suojaavan oksidikerroksen, alumiini voi liukea. Mitä kauemmin täyteainemetalli pysyy sulana, sitä voimakkaammin liukeneminen on.
Alumiini muodostaa kovan oksidikerroksen juottamisen aikana, joten juoksutteen käyttö on välttämätöntä. Alumiinikomponenttien sulattaminen voidaan tehdä erikseen ennen juottamista tai juotosprosessiin voidaan sisällyttää juoksutetta sisältävä alumiiniseos. Käytetyn juoksutteen tyypistä riippuen (syövyttävä vai ei-syövyttävä) voi olla tarpeen suorittaa lisävaihe, jos juoksutusainejäämät on poistettava juottamisen jälkeen. Ota yhteyttä juotoksen ja juoksutteen valmistajaan saadaksesi suosituksia juotosseoksesta ja juoksuttimesta liitettävien materiaalien ja odotettujen juotoslämpötilojen perusteella.