لحام الألمنيوم بالحث بمساعدة الكمبيوتر

لحام الألمنيوم بالحث بمساعدة الكمبيوتر

لحام الألمنيوم بالحث أصبح أكثر شيوعًا في الصناعة. مثال نموذجي هو لحام الأنابيب المختلفة بالنحاس إلى جسم مبادل حراري للسيارة. ال لفائف التدفئة التعريفي يستخدم على نطاق واسع في هذا النوع من العمليات ، وهو أسلوب غير محاصر ، ويمكن الإشارة إليه بأسلوب "حدوة الحصان - دبوس الشعر". بالنسبة لهذه الملفات ، يكون المجال المغناطيسي وتوزيع التيار الدوامي الناتج بطبيعتهما ثلاثي الأبعاد. في هذه التطبيقات ، هناك مشاكل تتعلق بالجودة المشتركة واتساق النتائج من جزء إلى آخر. لحل إحدى هذه المشكلات لشركة تصنيع سيارات كبيرة ، تم استخدام برنامج محاكاة الكمبيوتر Flux3D لدراسة العملية والتحسين. تضمن التحسين تغيير ملف الحث وتكوين وحدة التحكم في التدفق المغناطيسي. تقوم ملفات الحث الجديدة ، التي تم التحقق من صحتها تجريبياً في المختبر ، بإنتاج أجزاء ذات وصلات عالية الجودة في العديد من مواقع الإنتاج.

تتطلب كل سيارة عدة مبادلات حرارية مختلفة (قلب سخان ، مبخرات ، مكثفات ، مشعات ، إلخ) لتبريد مجموعة نقل الحركة ، تكييف الهواء ، تبريد الزيت ، إلخ. الغالبية العظمى من المبادلات الحرارية لسيارة الركاب اليوم مصنوعة من الألمنيوم أو سبائك الألومنيوم. حتى إذا تم استخدام نفس المحرك للعديد من طرازات السيارات ، فقد تختلف التوصيلات بسبب التصميمات المختلفة أسفل الغطاء. لهذا السبب ، من الممارسات القياسية لمصنعي الأجزاء أن يصنعوا العديد من أجسام المبادلات الحرارية الأساسية ثم توصيل موصلات مختلفة في عملية ثانوية.

تتكون أجسام المبادلات الحرارية عادةً من زعانف وأنابيب ورؤوس من الألومنيوم ملحومة معًا في الفرن. بعد اللحام بالنحاس ، يتم تخصيص المبادلات الحرارية لطراز السيارة المحدد عن طريق ربط خزانات النايلون أو أنابيب الألمنيوم المختلفة الأكثر شيوعًا بكتل التوصيل. يتم توصيل هذه الأنابيب إما عن طريق اللحام MIG أو اللهب أو اللحام بالنحاس. في حالة اللحام بالنحاس ، يلزم التحكم الدقيق جدًا في درجة الحرارة نظرًا للاختلاف الصغير في درجات حرارة الصهر والنحاس للألمنيوم (20-50 درجة مئوية حسب السبيكة ومعدن الحشو والجو) ، والتوصيل الحراري العالي للألمنيوم والمسافة القصيرة إلى أخرى مفاصل ملحومة بالنحاس في عملية سابقة.

التدفئة التعريفي هي طريقة شائعة لتلحيم الأنابيب المختلفة برؤوس المبادلات الحرارية. الشكل 1 هو صورة لملف الحث مختلط إعداد لحام أنبوب في أنبوب على رأس مبادل حراري. نظرًا لمتطلبات التسخين الدقيق ، يجب أن يكون وجه ملف الحث قريبًا جدًا من المفصل المراد لحامه بالنحاس. لذلك لا يمكن استخدام ملف أسطواني بسيط ، لأنه لا يمكن إزالة الجزء بعد لحام المفصل بالنحاس.

هناك نوعان من أنماط ملفات الحث الرئيسية المستخدمة في لحام هذه المفاصل بالنحاس: محاثات نمط "صدفي" و "حدوة حصان". محاثات "الصدفة" تشبه المحرِّضات الأسطوانية ، لكنها تفتح للسماح بإزالة الجزء. محاثات "حدوة الحصان" على شكل حدوة حصان لتحميل الجزء وهما في الأساس ملفان لدبابيس الشعر على جانبي المفصل المتقابل.

تتمثل ميزة استخدام محث "صدفي" في أن التسخين أكثر اتساقًا في المحيط ومن السهل نسبيًا التنبؤ بها. عيب محث "صدفي الصدفة" هو أن النظام الميكانيكي المطلوب أكثر تعقيدًا وأن اتصالات التيار العالي غير موثوقة نسبيًا.

تنتج المحرِّضات "حدوة الحصان دبوس الشعر" أنماطًا حرارية ثلاثية الأبعاد أكثر تعقيدًا من "المحاربات". ميزة محث نمط "حدوة الحصان" هو أن التعامل مع الجزء مبسط.

الحث الألومنيوم اللحام

تعمل محاكاة الكمبيوتر على تحسين اللحام بالنحاس

كانت إحدى الشركات المصنعة الكبيرة للمبادلات الحرارية تواجه مشكلات في جودة اللحام بالنحاس الموضح في الشكل 1 باستخدام مغو من طراز حدوة الحصان. كان المفصل النحاسي جيدًا لمعظم الأجزاء ، لكن التسخين سيكون مختلفًا تمامًا بالنسبة لبعض الأجزاء ، مما يؤدي إلى عدم كفاية عمق الوصلة ، والمفاصل الباردة ، وحشو المعدن الذي يعمل على جدار الأنبوب بسبب ارتفاع درجة الحرارة المحلية. حتى مع اختبار كل مبادل حراري للتسريبات ، لا تزال بعض الأجزاء تتسرب من هذا المفصل في الخدمة. تم التعاقد مع Center for Induction Technology Inc. لتحليل المشكلة وحلها.

مزود الطاقة المستخدم للوظيفة له تردد متغير من 10 إلى 25 كيلو هرتز وقوة مصنفة 60 كيلو واط. في عملية اللحام بالنحاس ، يقوم المشغل بتثبيت حلقة معدنية حشو على طرف الأنبوب وإدخال الأنبوب داخل الأنبوب. يتم وضع مبادل حراري على منصة خاصة ويتم نقله داخل محث حدوة الحصان.

منطقة اللحام بالنحاس بأكملها مسبقة الصب. عادةً ما يكون التردد المستخدم لتسخين الجزء هو 12 إلى 15 كيلو هرتز ، ووقت التسخين حوالي 20 ثانية. تمت برمجة مستوى الطاقة بتقليل خطي في نهاية دورة التسخين. يقوم البيرومتر البصري بإيقاف الطاقة عندما تصل درجة الحرارة على الجانب الخلفي من المفصل إلى قيمة محددة مسبقًا.

هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تسبب عدم الاتساق الذي واجهته الشركة المصنعة ، مثل التباين في مكونات المفصل (الأبعاد والموضع) والتلامس الكهربائي والحراري غير المستقر والمتغير (في الوقت المناسب) بين الأنبوب والأنبوب وحلقة الحشو ، إلخ. بعض الظواهر غير مستقرة بطبيعتها ، ويمكن أن تؤدي الاختلافات الصغيرة في هذه العوامل إلى ديناميكيات عملية مختلفة. على سبيل المثال ، يمكن أن تنفك الحلقة المعدنية ذات الحشو المفتوح جزئيًا تحت القوى الكهرومغناطيسية ، وقد يتم امتصاص النهاية الحرة للحلقة مرة أخرى بواسطة القوى الشعرية أو تظل غير منصهرة. يصعب تقليل عوامل الضوضاء أو القضاء عليها ، ويتطلب حل المشكلة زيادة متانة العملية الكلية. تعد محاكاة الكمبيوتر أداة فعالة لتحليل العملية وتحسينها.

أثناء تقييم عملية اللحام بالنحاس ، لوحظت قوى كهروديناميكية قوية. في اللحظة التي يتم فيها تشغيل الطاقة ، من الواضح أن ملف حدوة الحصان يواجه تمددًا بسبب التطبيق المفاجئ للقوة الكهروديناميكية. وبالتالي ، أصبح المحرِّض أقوى ميكانيكيًا ، بما في ذلك دمج صفيحة من الألياف الزجاجية (G10) إضافية تربط جذور ملفي دبوس الشعر. كان العرض الآخر للقوى الكهروديناميكية الموجودة هو إزاحة معدن الحشو المنصهر بعيدًا عن المناطق القريبة من المنعطفات النحاسية حيث يكون المجال المغناطيسي أقوى. في عملية عادية ، يتوزع معدن الحشو بشكل موحد حول المفصل بسبب قوى الشعيرات الدموية والجاذبية على عكس العملية غير الطبيعية حيث قد ينفد معدن الحشو من المفصل أو يتحرك لأعلى على طول سطح الأنبوب.

لأن لحام الألمنيوم بالحث هي عملية معقدة للغاية ، فليس من المجدي توقع محاكاة دقيقة للسلسلة الكاملة للظواهر المزدوجة (الكهرومغناطيسية والحرارية والميكانيكية والهيدروديناميكية والمعدنية). أهم عملية يمكن التحكم فيها هي توليد مصادر الحرارة الكهرومغناطيسية ، والتي تم تحليلها باستخدام برنامج Flux 3D. نظرًا للطبيعة المعقدة لعملية اللحام بالنحاس التعريفي ، تم استخدام مجموعة من المحاكاة والتجارب الحاسوبية لتصميم العملية وتحسينها.

 

الحث_الالومنيوم_الرعي بالكمبيوتر_مساعدة