5系鋁合金材料的高頻感應釬焊技術研究

2017-09-03 10:57:36安徽中鼎金亞汽車管件制造有限公司張培勇唐之勝陳小勇

電子世界 2017年16期

安徽中鼎金亞汽車管件制造有限公司張培勇唐之勝陳小勇

5系鋁合金材料的高頻感應釬焊技術研究

安徽中鼎金亞汽車管件制造有限公司張培勇唐之勝陳小勇

針對5049鋁合金釬焊困難的現狀,本文設計了使用高頻感應釬焊5049鋁合金的工藝實現方法。本文通過介紹整個工藝試驗的過程、參數及試驗材料選取，證明該工藝方法的可行性。

5049鋁合金；高頻感應釬焊

1 引言

隨著汽車行業的發展，鋁合金由于其自身的密度小、導熱快等特點越來越多的應用到汽車管路上。其中5系鋁合金由于其硬度及耐腐蝕性較好被廣泛應用于變速箱冷卻系統。但由于5系鋁合金含鎂量較高、固相線溫度與釬料融化溫度接近等一系列特點，導致5系鋁合金的釬焊在行業中一直屬于難題。目前5系鋁合金普遍采用火焰釬焊的方式進行釬焊。但火焰釬焊焊接質量不穩定、焊接效果受環境影響過大；且由于使用明火進行焊接，故有一定的危險性.本文設計的使用高頻感應釬焊的方法焊接5049鋁合金，通過控制加熱速率、分段加熱法等方式完成對5049鋁合金釬焊接頭的焊接。采用該種方法進行焊接5049鋁合金接頭，具有焊接質量穩定；焊接時受環境影響小；操作時危險性較小等一系列優點。

2 高頻加熱原理

當線圈中的電流是交流電時，在線圈內部和其周圍就產生了交變電場。在感應加熱時，置于感音線圈中的零件就被這個交變磁場的磁力線所切割。根據電磁理論，變化的磁場就產生感應電動勢，感應電動勢在零件表面形成封閉的電流回路，通常把這種電流稱為渦流。感應加熱主要是渦流在工件內部產生熱量，使工件加熱。

圖1 感應加熱原理

如圖1所示，當感應線圈上通交變電流I時，線圈內部就會產生相同頻率的狡辯磁通φ，交變磁通φ又會在金屬工件中產生感應電勢e。根據電磁方程式，感應電動勢大小為：

式中N是線圈匝數，dφ是磁通量變化量，dt是變化時間。

若φ是按正弦規律變化的則有：

可得到的感應電動勢為：

因此其等效電動勢為：

式中f——電磁頻率。

由此可見，感應加熱是靠感應線圈把電能傳遞給需要加熱的金屬。然后電能在金屬內部轉變為熱能。感應線圈與被加熱金屬并不直接接觸，能量是通過電磁感應傳遞的。

感應電勢在工件中產生感應電流（渦流）I，使工件加熱，其焦耳熱為：

由以上可以看出，感應電勢和發熱功率與頻率高低和磁場強弱有關。感應線圈中流過的電流越大，其產生的磁通也就越大，因此提高感應線圈中的電流可以使工件中產生的渦流加大：同樣提高工作頻率也會使工件中的感應電流加大，從而增加發熱效果，使工件升溫更快。另外，渦流的大小還與金屬的截面大小、截面形狀、導電率、導磁率以及透入深度有關。