Brasatura ad induzione

Quasi ogni processo di assemblaggio può essere eseguito in diversi modi. L'opzione che un produttore o un integratore sceglie per ottenere il miglior risultato è solitamente quella che abbina una tecnologia collaudata a un'applicazione specifica.

La brasatura è uno di questi processi. La brasatura è un processo di giunzione dei metalli in cui due o più parti metalliche vengono unite fondendo e facendo scorrere un metallo d'apporto nel giunto. Il metallo d'apporto ha un punto di fusione inferiore rispetto alle parti metalliche adiacenti.

Il calore per la brasatura può essere fornito da un cannello, da un forno o da una bobina ad induzione. Durante la brasatura a induzione, una bobina di induzione genera un campo magnetico che riscalda i materiali di base per fondere il metallo d'apporto. Per un numero crescente di applicazioni di assemblaggio, la brasatura a induzione si sta rivelando la soluzione migliore.

"La brasatura a induzione è molto più sicura della brasatura al cannello, più veloce della brasatura in forno e più ripetibile di entrambe", afferma Steve Anderson, responsabile della scienza sul campo e dei test presso Fusion Inc., un integratore di 88 anni con sede a Willoughby, Ohio, specializzata in diversi metodi di assemblaggio, inclusa la brasatura. "Inoltre, la brasatura a induzione è molto più semplice. Rispetto agli altri due metodi, tutto ciò di cui hai veramente bisogno è la normale elettricità."

Alcuni anni fa, Fusion ha sviluppato una macchina a sei stazioni completamente automatizzata per assemblare 10 tipi di frese in metallo duro utilizzate per la lavorazione dei metalli e la costruzione di utensili. Le frese vengono realizzate unendo grezzi di carburo di tungsteno di forma cilindrica e conica a gambi di acciaio. La velocità di produzione è di 250 parti all'ora e i vassoi separati contengono 144 pezzi grezzi e gambi.

"Un robot SCARA a quattro assi prende un gambo dal vassoio, lo presenta al distributore di pasta e quindi lo carica nel nido di fissaggio", spiega Anderson. "Il robot quindi preleva un pezzo grezzo da un vassoio e lo posiziona sull'estremità del gambo incollata. La brasatura a induzione viene eseguita con una bobina elettrica che circonda verticalmente le due parti e porta il metallo d'apporto argentato a una temperatura liquidus di 1.305 F. Dopo la bava l'insieme viene allineato e raffreddato, viene espulso tramite uno scivolo di scarico e raccolto per l'ulteriore lavorazione."

L'uso della brasatura a induzione per l'assemblaggio è in aumento, principalmente perché crea giunzioni forti tra due parti metalliche e perché è molto efficace nell'unire materiali diversi. Anche le preoccupazioni ambientali, il miglioramento della tecnologia e le applicazioni non tradizionali stanno costringendo gli ingegneri di produzione a dare un'occhiata più da vicino alla brasatura a induzione.

La brasatura a induzione esiste dagli anni '50, anche se il concetto di riscaldamento a induzione (utilizzando l'elettromagnetismo) è stato scoperto più di un secolo prima dallo scienziato inglese Michael Faraday. Le torce portatili furono la prima fonte di calore utilizzata per la brasatura, seguite dai forni negli anni '20. Il metodo basato sulla fornace fu spesso utilizzato durante la seconda guerra mondiale per produrre grandi quantità di parti metalliche con manodopera e spese minime.

La domanda dei consumatori per l'aria condizionata negli anni '60 e '70 ha creato nuove applicazioni per la brasatura a induzione. In effetti, la brasatura ad alto volume dell'alluminio alla fine degli anni '70 ha portato alla realizzazione di molti assemblaggi presenti negli odierni sistemi di climatizzazione automobilistica.

"A differenza della brasatura a cannello, la brasatura a induzione è senza contatto e riduce al minimo il rischio di surriscaldamento", osserva Rick Bausch, direttore delle vendite presso Ambrell Corp., una inTEST Co. "È anche più efficiente, senza sprechi di energia e quasi senza aumento della quantità di aria ambiente temperatura."

Il sistema di brasatura a induzione standard è costituito da tre componenti, secondo Greg Holland, responsabile vendite e operazioni presso eldec LLC. Questi sono l'alimentatore, la testa di lavoro con bobina di induzione collegata e un refrigeratore o sistema di raffreddamento.

L'alimentatore si collega alla testa di lavoro e la bobina è progettata su misura per adattarsi al giunto. L'induttore può essere realizzato con barra solida, cavo flessibile, billetta lavorata o stampato in 3D da leghe di rame in polvere. Ma, spesso, è costituito da un tubo cavo di rame, attraverso il quale scorre l'acqua per diversi motivi. Il primo è mantenere la bobina fredda compensando il calore riflesso dalla parte durante la brasatura. L'acqua corrente impedisce inoltre l'accumulo di calore generato nella bobina dalla frequente presenza di corrente elettrica alternata e il conseguente trasferimento di calore inefficiente.