Indukcinis aliuminio litavimas su kompiuteriu

Indukcinis aliuminio litavimas su kompiuteriu

Indukcinis aliuminio litavimas pramonėje vis dažniau pasitaiko. Tipiškas pavyzdys yra įvairių vamzdžių litavimas ant automobilių šilumokaičio korpuso. indukcinio šildymo ritė tokio tipo procesams plačiai naudojamas neapsupamas procesas, kuris gali būti vadinamas „Pasagos plaukų segtuko“ stiliumi. Šių ritinių magnetinis laukas ir jo sukamas sūkurinės srovės pobūdis savaime yra 3D. Šiose programose kyla problemų dėl jungtinės kokybės ir rezultatų nuoseklumo. Norėdami išspręsti vieną tokią didelių automobilių gamintojų problemą, procesų tyrimui ir optimizavimui buvo naudojama „Flux3D“ kompiuterių modeliavimo programa. Optimizavimas apėmė indukcinės ritės ir magnetinio srauto valdiklio konfigūracijos keitimą. Naujos indukcinės ritės, kurios buvo eksperimentiškai patvirtintos laboratorijoje, keliose gamybos vietose gamina aukštos kokybės jungčių dalis.

Kiekvienam automobiliui reikalingi keli skirtingi šilumokaičiai (šildytuvo šerdys, garintuvai, kondensatoriai, radiatoriai ir kt.). Net jei tas pats variklis naudojamas keliems automobilių modeliams, jungtys gali skirtis dėl skirtingų išdėstymų po gaubtu. Dėl šios priežasties yra įprasta, kad detalių gamintojai pagamina kelis pagrindinius šilumokaičio korpusus ir po to pritvirtina skirtingas jungtis antrinės operacijos metu.

Šilumokaičio korpusai paprastai susideda iš aliuminio pelekų, vamzdžių ir antgalių, lituotų kartu krosnyje. Po litavimo šilumokaičiai pritaikomi tam tikram automobilio modeliui, pritvirtinant arba nailono talpyklas, arba dažniausiai skirtingus aliuminio vamzdžius su sujungimo blokais. Šie vamzdžiai tvirtinami MIG suvirinimo, liepsnos arba indukcinio litavimo būdu. Lituojant reikia tiksliai reguliuoti temperatūrą dėl nedidelio aliuminio lydymo ir litavimo temperatūrų skirtumo (20-50 C, priklausomai nuo lydinio, užpildo metalo ir atmosferos), didelio aliuminio šilumos laidumo ir nedidelio atstumo iki kitų sąnariai, lituoti per ankstesnę operaciją.

Indukcinis šildymas yra įprastas metodas lituoti įvairius vamzdžius prie šilumokaičių antgalių. 1 paveiksle pateiktas paveikslėlis Indukcinis litavimas įranga, skirta lituoti vamzdį prie vamzdžio ant šilumokaičio antraštės. Atsižvelgiant į tikslaus šildymo reikalavimus, indukcinės ritės paviršius turi būti arti lituojamos jungties. Todėl negalima naudoti paprastos cilindrinės ritės, nes detalės litavimo metu jos nuimti nepavyko.

Šių jungčių litavimui naudojami du pagrindiniai indukcinių ritinių stiliai: „moliuskų“ ir „pasagos-plaukų segtukų“ tipo induktoriai. „Clamshell“ induktoriai yra panašūs į cilindrinius induktorius, tačiau jie atsidaro, kad būtų galima pašalinti dalis. „Pasagos-plaukų segtuko“ induktoriai yra formos kaip pasaga, skirti pakrauti dalį, ir iš esmės yra dvi segtukų ritės priešingose ​​jungties pusėse.

„Clamshell“ induktoriaus naudojimo pranašumas yra tas, kad šildymas yra tolygesnio apskritimo ir gana lengvai numatomas. „Clamshell“ induktoriaus trūkumas yra tas, kad reikalinga mechaninė sistema yra sudėtingesnė, o didelės srovės kontaktai yra palyginti nepatikimi.

„Pasagos plaukų segtukų“ induktoriai sukuria sudėtingesnius 3D modelius nei „Clamshells“. „Horseshoe-hairpin“ stiliaus induktoriaus pranašumas yra tas, kad supaprastinamas detalių valdymas.

Indukcinis aliuminio litavimas

Kompiuterinis modeliavimas optimizuoja litavimą

Didelis šilumokaičių gamintojas turėjo problemų dėl litavimo sujungimo, pavaizduoto 1 pav., Naudojant pasagos-plaukų segtuko tipo induktorių. Lizdinė jungtis buvo naudinga daugumai dalių, tačiau kai kurioms dalims šildymas būtų visiškai kitoks, dėl to dėl nepakankamo jungties gylio, šaltos jungtys ir užpildo metalas dėl vietinio perkaitimo tekėtų vamzdžio sienele. Net patikrinus kiekvieno šilumokaičio sandarumą, kai kurios dalys vis tiek nutekėjo ties šiuo sujungimu. Problemos analizei ir sprendimui buvo sudaryta sutartis dėl „Induction Technology Inc.“.

Darbui naudojamo maitinimo šaltinio kintamas dažnis yra nuo 10 iki 25 kHz, o vardinė galia - 60 kW. Lituojant, operatorius montuoja metalinį užpildo žiedą ant vamzdžio galo ir įkiša vamzdį į vamzdžio vidų. Šilumokaitis uždedamas ant specialios platformos ir judinamas pasagos induktoriaus viduje.

Visas litavimo plotas yra užliejamas. Daliai įkaitinti naudojamas dažnis yra nuo 12 iki 15 kHz, o kaitinimo laikas - apie 20 sekundžių. Galios lygis užprogramuojamas tiesiniu mažinimu kaitinimo ciklo pabaigoje. Optinis pirometras išjungia maitinimą, kai temperatūra galinėje jungties pusėje pasiekia nustatytą vertę.

Yra daugybė veiksnių, galinčių sukelti gamintojo nenuoseklumą, pvz., Jungčių komponentų (matmenų ir padėties) pokyčiai ir nestabilus bei kintamas (laiko atžvilgiu) elektrinis ir šiluminis kontaktas tarp vamzdžio, vamzdžio, užpildo žiedo ir kt. yra savaime nestabilūs, o nedideli šių veiksnių pokyčiai gali sukelti skirtingą proceso dinamiką. Pavyzdžiui, atviras užpildo metalinis žiedas gali iš dalies atsilikti veikiant elektromagnetinėms jėgoms, o laisvąjį žiedo galą gali išsiurbti kapiliarinės jėgos arba likti neištirpęs. Triukšmo veiksnius sunku sumažinti ar pašalinti, o norint išspręsti problemą reikėjo padidinti viso proceso patikimumą. Kompiuterinis modeliavimas yra efektyvi priemonė analizuoti ir optimizuoti procesą.

Vertinant litavimo procesą, pastebėtos stiprios elektrodinaminės jėgos. Šiuo metu įjungus maitinimą, pasagos ritė aiškiai išsiplečia dėl staigaus elektrodinaminės jėgos veikimo. Taigi, induktorius buvo mechaniškai tvirtesnis, įskaitant papildomą stiklo pluošto (G10) plokštę, sujungiančią dviejų segtukų ričių šaknis. Kitas esančių elektrodinaminių jėgų demonstravimas buvo išlydyto užpildo metalo pasislinkimas toli nuo vario posūkiams artimų vietų, kur magnetinis laukas yra stipresnis. Įprastu procesu užpildo metalas vienodai pasiskirsto aplink jungtį dėl kapiliarų jėgų ir gravitacijos, priešingai nei nenormalus procesas, kai užpildo metalas gali išbėgti iš jungties arba judėti aukštyn išilgai vamzdžio paviršiaus.

Nes indukcinis aliuminio litavimas yra labai sudėtingas procesas, neįmanoma tikėtis tikslaus visos tarpusavyje susijusių reiškinių (elektromagnetinio, šiluminio, mechaninio, hidrodinaminio ir metalurginio) grandinės modeliavimo. Svarbiausias ir kontroliuojamas procesas yra elektromagnetinių šilumos šaltinių generavimas, kurie buvo analizuojami naudojant „Flux 3D“ programą. Dėl sudėtingo indukcinio litavimo proceso pobūdžio procesų projektavimui ir optimizavimui buvo naudojamas kompiuterinio modeliavimo ir eksperimentų derinys.

 

Indukcijos_aliuminis_litavimas su kompiuteriu_pagalba