Brasage par induction

Presque tous les processus d'assemblage peuvent être réalisés de plusieurs manières. L’option qu’un fabricant ou un intégrateur choisit pour obtenir le meilleur résultat est généralement celle qui correspond à une technologie éprouvée avec une application spécifique.

Le brasage est l'un de ces processus. Le brasage est un processus d'assemblage de métaux dans lequel deux ou plusieurs pièces métalliques sont liées par fusion et écoulement d'un métal d'apport dans le joint. Le métal d'apport a un point de fusion plus bas que les pièces métalliques adjacentes.

La chaleur nécessaire au brasage peut être fournie par une torche, un four ou une bobine d'induction. Lors du brasage par induction, une bobine d'induction génère un champ magnétique qui chauffe les matériaux de base pour faire fondre le métal d'apport. Pour un nombre croissant d’applications d’assemblage, le brasage par induction s’avère être la meilleure option.

"Le brasage par induction est beaucoup plus sûr que le brasage au chalumeau, plus rapide que le brasage au four et plus reproductible que les deux", déclare Steve Anderson, responsable de la science sur le terrain et des tests chez Fusion Inc., un intégrateur de 88 ans basé à Willoughby, Ohio, qui se spécialise dans plusieurs méthodes d'assemblage, dont le brasage. « De plus, le brasage par induction est beaucoup plus simple. Par rapport aux deux autres méthodes, vous n’avez besoin que d’électricité standard.

Il y a quelques années, Fusion a développé une machine entièrement automatisée à six postes pour assembler 10 types de fraises en carbure utilisées pour le travail des métaux et la fabrication d'outils. Les fraises sont fabriquées en joignant des ébauches en carbure de tungstène de forme cylindrique et conique à des tiges en acier. La cadence de production est de 250 pièces par heure et des plateaux de pièces séparés contiennent 144 ébauches et tiges.

« Un robot SCARA à quatre axes prend une tige du plateau, la présente au distributeur de pâte puis la charge dans le nid de montage », explique Anderson. « Le robot prélève ensuite une pièce brute dans un plateau et la place sur l'extrémité de la tige collée. Le brasage par induction est effectué avec une bobine électrique qui entoure verticalement les deux pièces et amène le métal d'apport en argent à une température de liquidus de 1 305 F. Une fois l'ensemble de bavures aligné et refroidi, il est éjecté via une goulotte de décharge et collecté pour un traitement ultérieur. »

L'utilisation du brasage par induction pour l'assemblage augmente, principalement parce qu'il crée des joints solides entre deux pièces métalliques et parce qu'il est très efficace pour assembler des matériaux différents. Les préoccupations environnementales, l'amélioration de la technologie et les applications non traditionnelles obligent également les ingénieurs de fabrication à examiner de plus près le brasage par induction.

Le brasage par induction existe depuis les années 1950, même si le concept de chauffage par induction (utilisant l'électromagnétisme) a été découvert plus d'un siècle avant par le scientifique anglais Michael Faraday. Les chalumeaux portatifs furent la première source de chaleur utilisée pour le brasage, suivis par les fours dans les années 1920. La méthode basée sur le four a été fréquemment utilisée pendant la Seconde Guerre mondiale pour fabriquer de grandes quantités de pièces métalliques avec un minimum de main d'œuvre et de dépenses.

La demande des consommateurs pour la climatisation dans les années 1960 et 1970 a créé de nouvelles applications pour le brasage par induction. En fait, le brasage en grande quantité de l'aluminium à la fin des années 1970 a donné naissance à de nombreux assemblages que l'on retrouve aujourd'hui dans les systèmes de climatisation automobile.

"Contrairement au brasage au chalumeau, le brasage par induction se fait sans contact et minimise le risque de surchauffe", note Rick Bausch, directeur commercial chez Ambrell Corp., une société inTEST Co. "Il est également plus efficace, sans gaspillage d'énergie et presque sans augmentation de l'air ambiant. température."

Le système de brasage par induction standard se compose de trois composants, selon Greg Holland, directeur des ventes et des opérations chez eldec LLC. Il s'agit de l'alimentation électrique, de la tête de travail avec bobine d'induction attachée et d'un refroidisseur ou d'un système de refroidissement.

L'alimentation électrique se connecte à la tête de travail et la bobine est conçue sur mesure pour s'adapter autour du joint. L'inducteur peut être fabriqué à partir d'une tige solide, d'un câble flexible, d'une billette usinée ou imprimé en 3D à partir d'alliages de cuivre en poudre. Mais, souvent, il est fabriqué à partir de tubes de cuivre creux, à travers lesquels l’eau s’écoule pour plusieurs raisons. La première consiste à garder la bobine froide en compensant la chaleur réfléchie par la pièce pendant le brasage. L'eau qui coule empêche également l'accumulation de chaleur générée dans le serpentin par la présence fréquente d'un courant électrique alternatif et le transfert de chaleur inefficace qui en résulte.