Indukční pájení pro automotive

Indukční pájení měděných trubek  pro automotive

Tvrdé indukční pájení (angl. induction brazing) je moderní metoda spojování kovů, která využívá elektromagnetickou indukci k cílenému ohřevu pájených dílů. V automobilovém průmyslu se hojně používá pro pájení měděných trubek, fitinek, chladičů, výměníků tepla či klimatizačních okruhů, kde je vyžadována vysoká pevnost, těsnost a odolnost proti vibracím.

Na rozdíl od klasického plamenného pájení poskytuje indukce rychlý, přesný a opakovatelný ohřev – bez přímého kontaktu s dílem a bez rizika přehřátí okolních částí.

Princip a výhody

Při indukčním pájení vzniká teplo přímo v materiálu, díky vířivým proudům indukovaným vysokofrekvenčním elektromagnetickým polem.
Klíčovou roli hraje induktor (cívka) – jeho tvar, velikost a vzdálenost od dílu určují efektivitu ohřevu.

Výhody oproti plamennému pájení:

• Rychlost – cykly ohřevu v řádu sekund
• Přesnost – ohřev pouze v oblasti spoje
• Čistý proces – bez plamene, sazí, oxidace
• Reprodukovatelnost – vhodné pro sériovou výrobu
• Energetická účinnost – minimální ztráty mimo oblast spoje

Používané slitiny pro tvrdé pájení

V automotive aplikacích se nejčastěji používají tyto slitiny ve formě pájecích kroužků.

Slitina se volí podle kombinace materiálů, požadované teploty, mechanické pevnosti a odolnosti vůči korozi nebo vibracím.

Výběr výkonu indukčního systému

Správné nastavení výkonu je klíčové. Výkon musí být dostatečný, aby:

• dosáhl teploty tavení slitiny v krátkém čase,
• zajistil prohřátí celé pájené oblasti,
• ale nepoškodil okolní materiál či tavidlo.

Orientační parametry podle výrobců indukčního pájení

Dle aplikačních poznámek výrobců indukčních zařízení (Ambrell, UltraFlex, DW-Induction, Radyne, GYS, DAWELL):

💡 Např. UltraFlex uvádí pro pájení měď–ocel kompresorových fitinek výkon 7,5 kW a teplotu 815 °C s cyklem 7 s.
💡 Ambrell doporučuje pro pájení měděné trubky k mosazné přípojce výkon 15 kW, 150 kHz, dosažení 760 °C do 10 s.

Konstrukce induktoru

• Pro trubky a kolena se používá tzv. channel coil nebo C-coil, umožňující rovnoměrný ohřev i u již sestavených komponent.
• Cívka bývá vodou chlazená (měděná trubka Ø 4–6 mm, 1–3 závity).
• Klíčové je minimalizovat vzdálenost mezi cívkou a dílem (< 3 mm).

Procesní doporučení

1. Příprava povrchu: Odstranit oxidy a nečistoty, odmastit acetonem. ( základní krok u všech typů ohřevu před pájením)
2. Tavidlo (flux): Nutné u měď–ocel nebo měď–mosaz; nepoužívá se u CuP slitiny pro měď–měď (Tavidlo pro indukci je jiné než pro pájení plamenem)
3. Umístění slitiny: Prstencově okolo spoje, kapilární účinek zajistí vtok.
4. Ohřev: Cílený, rovnoměrný, bez pohybu cívky.
5. Chlazení: Po dosažení tavení vypnout výkon, nechat chladnout přirozeně nebo řízeně vzduchem.

Příklady z praxe

• Klimatizační trubky: měď–měď, 9,5 mm, 5 kW, 5 s cyklus
• Chladicí okruhy kompresoru: měď–ocel, 12 mm, 7,5 kW, 815 °C
• Velké příruby: měď–měď, Ø 50 mm, 50 kW, 760 °C, 50 s cyklus

Shrnutí

Indukční tvrdé pájení je ideální volbou pro automatizované a sériové procesy v automotive výrobě.
Díky přesnému řízení výkonu a teploty poskytuje:

• vysokou kvalitu a opakovatelnost,
• kratší výrobní takt,
• a nižší provozní náklady než plamenné pájení.

Doporučené parametry podle aplikace

 Indukční pájení (induction brazing) se v automotive průmyslu používá poměrně často – například pro spojování trubek klimatizací, palivových systémů, elektrických konektorů nebo dílů z nerezové oceli či mědi. Má mnoho výhod (rychlost, čistota, přesnost ohřevu), ale i několik nevýhod, které je důležité znát při rozhodování o technologii výroby.

 Nevýhody indukčního pájení v automotive

1. Vysoké pořizovací náklady

• Zařízení pro indukční ohřev (generátor, cívky, chladicí systém) má vysoké pořizovací náklady.

• Náklady rostou zejména při potřebě speciálně tvarovaných cívek pro každý typ dílu.

• Návrh a výroba indukční cívky bývá časově i finančně náročná.

2. Citlivost na geometrii dílu a umístění cívky

• Účinnost ohřevu silně závisí na vzdálenosti a orientaci cívky vůči spoji.

• U složitých tvarů (např. trubky s ohyby nebo více spoji v blízkosti) může být ohřev nerovnoměrný.

• Vyžaduje precizní upínání a opakovatelné polohování dílu.

• Vysoká kvalita a přesnost dílů (při ručním pájení se snadno opraví, páječ vidí jak se chová pájka atd.

3. Omezená hloubka ohřevu

• Indukční ohřev je povrchový – teplo se šíří vedením do hloubky materiálu.

• U silnostěnných nebo vysoce tepelně vodivých materiálů může být těžké dosáhnout dostatečné teploty v celé pájecí spáře.

4. Nutnost přesného nastavení parametrů

• Frekvence, výkon, doba ohřevu a tvar cívky musí být optimalizovány pro každý typ spoje.

• Špatné nastavení může vést k nedostatečnému spojení nebo přehřátí povrchu.

5. Potřeba stabilního a čistého povrchu

• Povrchy musí být velmi čisté, bez oxidů a mastnoty – jinak pájka nesmáčí materiál správně.

• U automotive je nutná vysoká opakovatelnost, takže proces musí být přísně kontrolovaný.

6. Náročnost automatizace u malých sérií

• Pro velkosériovou výrobu (např. výměníky tepla) se dobře automatizuje.

• U malosériových nebo různorodých dílů se ale nevyplatí složitý přípravek a optimalizace cívky.

7. Bezpečnost a elektromagnetické rušení (EMI)

• Silné elektromagnetické pole může rušit okolní elektroniku nebo senzory.

• Vyžaduje dobré stínění a bezpečnostní opatření pro obsluhu.

8. Pájecí kroužky 

• Pro každý typ spoje je nutno mít jiný kroužek,  požadavky na různé typy pájecích kroužků. Více informací získáte také u nás.