多元微通道換熱器主要加工工藝及問題探究

鄭立新

摘要：多元微通道換熱器的換熱系數(shù)大、效率高，并且以其緊湊型的結(jié)構(gòu)和較低的價格成為各種微電子領(lǐng)域以及空調(diào)制冷行業(yè)的熱門應(yīng)用，椰樹換熱器領(lǐng)域的研究熱點。本文的研究工作就是結(jié)合實際工作，對多元化微通道換熱器的主要加工手藝進行分析，對微通道換熱器的加工問題進行探究，并結(jié)合實踐給出解決的方案。

關(guān)鍵詞：多元微通道換熱器；加工工藝；釬焊工藝；問題探究

多元微通道換熱器是一種由特殊的微加工技術(shù)、固體基質(zhì)制造的緊湊型換熱器。現(xiàn)階段對于微通道換熱器的定義一般是由其水力當(dāng)量的直徑尺寸進行劃分，在10-1000?m直徑就會被稱為微通道換熱器。為了提高各種電器的系統(tǒng)性能，微通道換熱器由管帶式換熱器發(fā)展演變成微通道換熱器。目前，微通道換熱器在電子領(lǐng)域得到廣泛運用，尤其是電子元件的散熱問題，微技術(shù)可以大大提高過程機械裝置的傳熱和傳質(zhì)效率，由于尺度微細，面積體積比增大，表面作用得到增強，使得傳遞效果有明顯增強。正因微換熱器具有其他常規(guī)類型的換熱器無法比擬的優(yōu)點，因此，近年來微通道換熱器的研究以及應(yīng)用發(fā)展非常迅速，應(yīng)用也越來越廣泛。

一、連續(xù)式可控氣氛釬焊工藝

現(xiàn)階段里，大部分多元微通道換熱器的釬焊都是在連續(xù)式可控氣氛釬焊中進行的，所以選用合理的工藝是控制釬焊質(zhì)量的重要因素。連續(xù)式的可控氣氛釬焊生產(chǎn)線，主要用于鋁制水箱、油冷箱、中冷器、管帶式冷凝器、蒸發(fā)器、平行流式冷凝器、層疊式蒸發(fā)器、電站空冷器等分總成的釬焊，同時需要在純度超高的氮氣的保護中進行，其最大的特點在于爐子內(nèi)的氣氛以及溫度可以調(diào)控，使得在加熱過程中均勻受熱而使得焊件被保護完整，不會變形；另一方面，這種工藝可以多件同時進行釬焊，大批量生產(chǎn)、減少勞動力成本，具有相當(dāng)高的自動化水平。需要注意的是，釬焊質(zhì)量與爐內(nèi)的釬焊設(shè)備以及釬焊技術(shù)有密切的關(guān)系，其工藝控制需要完成一系列的要點。

（一）芯體的組裝

釬焊的質(zhì)量與釬焊的各項裝備有著密切的關(guān)系，其中芯體的組裝工藝是一項很重要的工作。芯體在組裝過程中必須時刻注意防止銅質(zhì)被污染，否則會導(dǎo)致釬焊孔洞失敗。此外，組裝需要在平整的厚銅板上面進行，所有的裝備都需要在水平方向上，例如邊扁管壓入流管進行開槽的裝夾子過程就需要在厚銅板上平行保持一個方向，既不能有側(cè)偏的轉(zhuǎn)動，也不能再有向上或向下的運動，使扁管之間的組裝運動在厚銅板上保證能夠平整的完成。最后，配裝完成之后用夾具進行裝夾固定，再釋放扁管以及集流管的固定工裝工作。此外，大型工件對于夾具的設(shè)計有特殊的要求，為了避免在加熱過程中芯體膨脹導(dǎo)致扁管被強力歪曲變形使得裝夾失敗，需要要根據(jù)熱膨脹系數(shù)對家具進行彈性設(shè)計。

（二）工藝孔防護

工藝孔的防護是釬焊工藝的一個必須步驟，原因是集流管會在釬焊時保留一個大的工藝開孔，如果不采取保護措施會使得釬焊劑進入集流管的內(nèi)部導(dǎo)致微通道堵塞，也可能使釬焊劑聚集而導(dǎo)致通道局部降低溫度，不能達到釬焊的標(biāo)準(zhǔn)溫度。所以這一步驟的防范意措施是用塑料蓋住釬焊劑即將噴淋的一段或者用不銹鋼蓋蓋住，可有效防護工藝孔。

（三）爐子內(nèi)部的氣氛準(zhǔn)備

高純度氮氣是工藝控制的關(guān)鍵要點，爐內(nèi)氣氛需要用到純度將近等于百分之百的高純度氮氣，用于在焊接后對工件非復(fù)合層進行光滑處理。因為氮氣具有良好的抗氧化能力，并且能夠充分地還原氧化物，同時能夠保護介質(zhì)使得電流加熱的效率變大，能夠均勻加熱工件。

如果爐內(nèi)的氣氛控制不好，就是使得工件非復(fù)合層的表面出現(xiàn)暗淡無光澤的暗灰色或者出現(xiàn)灰色粉末。同時，還會導(dǎo)致手工焊接配管以及支座等工程難以進行，表面處理的工作更難進行。也會使夾具被腐蝕、鐵器被氧化嚴重、釬焊劑在工件的表面殘留嚴重。因此，氣氛出現(xiàn)偏差會致使釬焊出現(xiàn)一系列問題，工廠內(nèi)一般會外置一個氧分析儀能夠?qū)t內(nèi)的氣氛成分以及含量進行監(jiān)控，這樣能夠更高效的保證產(chǎn)品的合格率。

（四）釬焊加熱段以及溫度控制

一般來說，釬焊爐內(nèi)部的溫度控制區(qū)域分為九個控制區(qū)，每一個溫度控制器都是獨立不受其他區(qū)域影響的。而釬焊加熱段是完成釬焊最重要的因素，其主要是包括了加熱段、冷卻段、網(wǎng)帶以及機械傳動裝置等。釬焊加熱段中的溫度控制區(qū)是由人工智能技術(shù)的調(diào)節(jié)，通過對爐內(nèi)溫度和時間變化的數(shù)據(jù)進行分析運算，再進行相關(guān)系數(shù)的調(diào)整和控制。

第一，對微通道扁管的溶蝕現(xiàn)象的控制。因為溶蝕現(xiàn)象在扁管、集流管等區(qū)域容易發(fā)生，從而導(dǎo)致扁管以及集流管熔斷泄漏。原材料復(fù)合層的釬料、扁管表面的輕微劃痕、釬焊的溫度過高等因素綜合產(chǎn)生會使扁管的溶蝕。

第二，對溫度的調(diào)節(jié)。爐內(nèi)的溫度不夠高會讓原材料的復(fù)合層面得不到很好的融化，當(dāng)釬焊劑沒有熔化時必須提高爐內(nèi)最后兩個區(qū)的溫度設(shè)定值域，當(dāng)復(fù)合層釬料的流動性良好并且形成一層暗淡的狀態(tài)時，就說明溫度控制的效果良好。另一方面，爐內(nèi)的溫度過高則會使釬料流通過高而加重扁管以及集流管的溶蝕，當(dāng)纖維形成堆積時必須對最后兩個釬焊區(qū)域進行合理調(diào)節(jié)降低溫度，使原材料復(fù)合層面釬料流通正常順暢。

（五）保證有效的釬料數(shù)量

當(dāng)釬焊設(shè)計接頭不對稱時，釬料復(fù)合層的街頭會優(yōu)先受熱，同時釬料會在一個區(qū)域聚集吸附，導(dǎo)致一部分釬料減少，釬焊難以成功。另外，當(dāng)釬縫閉合時，氣孔無法溢出而導(dǎo)致釬料無法流入，釬焊的縫內(nèi)則出現(xiàn)一個小的空隙。

二、總結(jié)

多元微通道換熱器釬焊工藝雖然在設(shè)計、制造、組裝、參數(shù)測量和控制等技術(shù)方面還存在著很多不足與缺點，在溫度梯度、有效的釬料計量、爐內(nèi)的氣氛等的測量大多數(shù)只能通過人工的目測檢驗進行，失誤以及偏差發(fā)生的可能性較大，而且高精度的檢測儀器有時候也不能檢測出個別因素的參數(shù)偏差，造成一系列嚴重的后果。因此，按照嚴格規(guī)定的釬焊工藝，積極對釬焊技術(shù)進行各項微觀檢查，發(fā)現(xiàn)其制造、裝配以及相關(guān)結(jié)構(gòu)等問題并針對性進行工藝改進，就能夠全面提高這項加工工藝，提高釬焊質(zhì)量。

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（作者單位：杭州三花微通道換熱器有限公司）