Ang Brazing Aluminium Tubes na may Induction Heating

Induction Brazing Aluminium Tubes na may Mataas na Frequency Induction Heating

Ang mga aplikasyon ng nobelang mga lugar ng induction heating kinakailangang pag-aralan ang pamamahagi ng temperatura sa loob ng mga maiinit na sangkap na isinasaalang-alang ang mga kaukulang istraktura at mga materyal na katangian. Ang pamamaraang may hangganang elemento (FEM) ay nagbibigay ng isang napakalakas na tool upang maisagawa ang mga nasabing pagsusuri at pag-optimize ng mga proseso ng pag-init ng induction sa pamamagitan ng mga kauri na electromagnetic at thermal numerical analysis at simulation.

Ang pangunahing layunin ng kontribusyon na ito ay upang ipahiwatig ang posibilidad ng aplikasyon ng maayos, sopistikadong at mahusay na induction brazing na teknolohiya para sa paggawa ng mga solar collector batay sa numerong simulation at nagsagawa ng mga eksperimento.

Paglalarawan ng problema

Ang trabahong ito ay nakikipag-usap sa disenyo ng mga bahagi para sa mga solar kolektor na angkop para sa proseso ng pag-brazing, lalo ang mga bahagi ng pagkolekta ng tubing (Larawan 1a). Ang mga tubo ay ginawa mula sa haluang metal ng Al ng uri ng AW 3000 na may sangkap na kemikal na ibinigay sa Talahanayan 1. Para sa pag-brazing, ginagamit ang haluang metal na uri ng Al 104 (Talahanayan 2) kasama ang pagkilos ng bagay na Braze Tec 32/80 kung saan ang mga residue ay hindi -corrosive. Ang agwat ng temperatura sa pagitan ng solidus at temperatura ng likido para sa Al 104 na brazing na haluang metal ay mula 575 ° C hanggang 585 ° C. Ang temperatura ng solidus ng materyal na tubo ay 650 ° C.

Talahanayan 1 Komposisyon ng kemikal ng AW 3000 haluang metal [wt. %]

Si Fe Cu Mn Mg Zn Cr Al
0.05-0.15 0.06-0.35 max. 0.1 0.3-0.6 0.02-0.20 0.05-0.3 max. 0.25 balanse

Talahanayan 2 Ang komposisyon ng kemikal ng brazing alloy ng uri ng Al 104 [wt. %]

Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al
11-13 0.6 max. 0.3 0.15 0.1 0.2 max. 0.15 balanse

Ipinapalagay ng proseso ng pag-brazing ang aplikasyon ng pag-init ng induction. Kinakailangan na idisenyo ang sistema ng pagpainit ng induction sa isang paraan na ang mga temperatura ng brazing ay dapat makamit sa magkasanib na zone (brazed metal - brazing alloy) sa parehong oras. Mula sa puntong ito, ang isang tamang pagpipilian ng coil ng induction, ang mga geometry at mga parameter ng pagpapatakbo nito (pangunahin ang dalas at ang kasalukuyang pinagmulan) ay napakahalaga. Ang hugis at sukat ng dinisenyo na tansong coil ng induction na pinalamig ng tubig ay ipinapakita sa Larawan 1b

Ang epekto ng nauugnay na mga parameter ng pagpainit ng induction sa pamamahagi ng temperatura sa mga brazed na bahagi ay tasahin gamit ang numerong simulation ng induction heating na inilalapat ang code ng programa ANSYS 10.0.

Modelo ng simulation

Alinsunod sa pamamaraan ng solusyon ng mga kaakibat na electromagnetic at thermal na mga problema ng FEM gamit ang ANSYS 10.0 software [3-5], ang modelo ng simulation ng induction heating process para sa brazing ay binuo kasama ang mga geometrical, pisikal, at pauna at hangganan ng mga kondisyon. Ang pangunahing layunin ng numerong simulation ay upang tukuyin ang mga pinakamabuting kalagayan na mga parameter ng pagpainit ng induction (ang dalas at ang kasalukuyang pinagmulan) upang makamit ang kinakailangang pamamahagi ng temperatura sa zone ng magkasanib na pagbuo.

Ang iminungkahing 3D-model (Larawan 2) para sa pagsusuri ng electromagnetic ay binubuo ng modelo ng mga tubo, brazing alloy, water-cooled induction coil at nakapalibot na hangin (hindi ipinakita sa Larawan 2). Sa thermal analysis, ang mga tubo lamang at brazing alloy ang isinasaalang-alang. Ang isang detalye ng mesh na nabuo mula sa linear, 8-node na mga elemento sa zone ng magkasanib na pagbuo ay isinalarawan sa Larawan 2b.

Larawan 2 a) Ang modelo ng geometriko para sa pagsusuri ng electromagnetic nang walang nakapaligid na hangin at b) detalye ng 3D mesh na nabuo sa zone ng magkasanib na pagbuo. Ang mga pagpapakandili sa temperatura ng mga de-kuryenteng at katangian ng AW 3000 na haluang metal at Al 104 na brazing na haluang metal ay nakuha gamit ang JMatPro software [6]. Kasunod sa katotohanan na ang mga inilapat na materyales ay hindi pang-magnetiko, ang kanilang kamag-anak na pagkamatagusin µr = 1.

Ang paunang temperatura ng mga brazed na materyales ay 20 ° C. Ang mga perpektong contact na elektrikal at thermal sa mga hangganan na ibabaw ng mga materyales ay dapat. Ang dalas ng kasalukuyang pinagmulan sa coil ng induction ay dapat na 350 kHz. Ang halaga ng kasalukuyang pinagmulan ay tinukoy mula sa agwat mula 600 A hanggang 700 A. Ang paglamig ng mga brazed tubes sa pamamagitan ng libreng kombeksyon at radiation sa hangin na may temperatura na 20 ° C ay isinasaalang-alang. Ang pinagsamang koepisyent ng paglipat ng init na nakasalalay sa temperatura sa ibabaw ng mga brazed na bahagi ay tinukoy. Sa Fig. 3, ang pamamahagi ng temperatura sa mga brazed na bahagi pagkatapos ng pagkamit ng kinakailangang temperatura sa magkasanib na zone ay ipinapakita para sa mga napiling halaga ng inilapat na mga pinagkukunan ng alon sa induction heating coil. Ang oras ng 36 segundo gamit ang kasalukuyang pinagmulan ng 600 A ay tila medyo mahaba. Ang mabilis na pag-init na inilalapat ang kasalukuyang pinagmulan ng 700 A ay hindi maaaring sapat para sa pagkatunaw ng Al 104 brazing alloy. Sa kadahilanang ito ang kasalukuyang pinagmumulan ng humigit-kumulang na antas ng 620 A hanggang 640 A ay inirerekumenda na humahantong sa mga oras ng brazing mula 25 hanggang 27.5 segundo ……

Ang Brazing Aluminium Tubes na may Induction Heating