Жоғары индукциялық қыздырумен индукциялық дәнекерлеу алюминий түтіктері
Бағыттарының жаңа қолданылуы индукциялық жылу сәйкес құрылымдар мен материалдың қасиеттерін ескере отырып, қыздырылатын компоненттер ішіндегі температураның таралуын талдауды қажет етеді. Шекті элементтер әдісі (ФЭМ) электромагниттік және термиялық сандық анализдер мен имитациялар арқылы индукциялық қыздыру процестерін және анализдерді оңтайландыру үшін қуатты құрал ұсынады.
Бұл үлестің негізгі мақсаты - сандық имитациялар мен орындалған тәжірибелер негізінде күн коллекторларын жасау үшін дұрыс, күрделі және тиімді индукциялық дәнекерлеу технологиясын қолдану мүмкіндігін көрсету.
Мәселені сипаттау
Бұл жұмыс күн коллекторларының дәнекерлеу процесіне жарамды компоненттерін, атап айтқанда коллекторлық түтіктердің бөліктерін жобалаумен айналысады (1а-сурет). Түтікшелер 3000-кестеде келтірілген химиялық құрамы бар AW 1 типті қорытпадан жасалған, дәнекерлеу үшін Al 104 типті қорытпа (2-кесте) Braze Tec 32/80 ағынымен бірге қолданылады, оның қалдықтары -коррозиялық. Al 104 дәнекерлеу қорытпасы үшін солидус пен ликвидус температуралары арасындағы температура аралығы 575 ° C-тан 585 ° C-қа дейін. Түтік материалының солидус температурасы 650 ° C құрайды.
Кесте 1 AW 3000 қорытпасының химиялық құрамы [мас. %]
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Cr | Al |
| 0.05-0.15 | 0.06-0.35 | макс. 0.1 | 0.3-0.6 | 0.02-0.20 | 0.05-0.3 | макс. 0.25 | баланс |
Кесте 2 Al 104 типті дәнекерлеу қорытпасының химиялық құрамы [мас. %]
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Ti | Al |
| 11-13 | 0.6 | макс. 0.3 | 0.15 | 0.1 | 0.2 | макс. 0.15 | баланс |
Пісіру процесі индукциялық қыздыруды қолданады. Индукциялық жылыту жүйесін дәнекерлеу температурасына түйіскен аймақта (дәнекерленген металдар - дәнекерленген қорытпа) бір уақытта қол жеткізуге болатындай етіп құру қажет. Осы тұрғыдан алғанда, индукциялық катушканы, оның геометриясын және жұмыс параметрлерін дұрыс таңдау өте маңызды (негізінен жиілік пен қайнар көз). Жобаланған мыс суымен салқындатылатын индукциялық катушканың пішіні мен өлшемдері 1б суретте көрсетілген
Пісірілген бөліктердегі температураның таралуына индукциялық қыздырудың тиісті параметрлерінің әсері ANSYS 10.0 бағдарламалық кодын қолдана отырып, индукциялық қыздырудың сандық имитациясы көмегімен бағаланды.
Имитациялық модель
ANSYS 10.0 бағдарламалық жасақтамасын қолдана отырып, ФЭМ-мен байланыстырылған электромагниттік және жылулық есептерді шешу әдістемесіне сәйкес [pic] геометриялық, физикалық және бастапқы және шекаралық жағдайларды қосқанда дәнекерлеуге арналған индукциялық қыздыру процесінің модельдеу моделі жасалды. Сандық модельдеудің негізгі мақсаты индукциялық қыздырудың оңтайлы параметрлерін анықтау болды (жиілік және қайнар көз) буындардың пайда болу аймағында температураның қажетті бөлінуіне қол жеткізу.
Электромагниттік анализге ұсынылған 3D-модель (2-сурет) түтіктер, дәнекерленген қорытпа, сумен салқындатылған индукциялық катушка және қоршаған ауадан тұрады (2-суретте көрсетілмеген). Термиялық анализде тек пробиркалар мен дәнекерленген қорытпа қарастырылды. Буын түзу аймағында сызықты, 8 түйінді элементтерден пайда болған тордың бөлшегі 2б суретте көрсетілген.
2-сурет а) Қоршаған ауасыз электромагниттік анализдің геометриялық моделі және б) түйісу аймағында пайда болған 3D торының бөлшектері. AW 3000 қорытпасы мен Al 104 пісіру қорытпасының электрлік және жылулық қасиеттерінің температуралық тәуелділіктері JMatPro көмегімен алынған бағдарламалық жасақтама [6]. Қолданылатын материалдар магнитті емес екендігіне байланысты, олардың салыстырмалы өткізгіштігі µr = 1.
Дәнекерленген материалдардың бастапқы температурасы 20 ° C болды. Материалдардың шекаралық беттерінде электр және жылу байланыстары өте жақсы болатын. Индукциялық катушкадағы ток тогының жиілігі 350 кГц болуы керек еді. Бастапқы токтың мәні 600 А-дан 700 А дейінгі аралықта анықталды, дәнекерленген түтіктерді 20 ° С температурада ауаға еркін конвекция және сәулелену арқылы салқындату ескерілді. Дәнекерленген бөлшектердің беткі температурасына тәуелді аралас жылу беру коэффициенті анықталды. 3-суретте түйіспелі аймақта қажетті температураға қол жеткізгеннен кейін дәнекерленген компоненттердегі температураның таралуы көрсетілген ток ағындарының таңдалған мәндері үшін көрсетілген. индукциялық қыздыру катушкасы. 36 А көздік токты пайдаланатын 600 секундтық уақыт өте ұзақ болып көрінеді. 700 А қайнар көзін қолданатын жылдам қыздыру Al 104 пісіру қорытпасының балқуы үшін жеткіліксіз болады. Осы себептен, 620 А-дан 640 А-ға дейінгі қуат көзін дәнекерлеу уақытына дейін 25-тен 27.5 секундқа дейін ұсынған жөн.
