淺析鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工藝

季春鋒

摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，科學(xué)技術(shù)的不斷完善，工業(yè)行業(yè)發(fā)展得到了質(zhì)的飛躍。鋁合金板翅式散熱器作為一款先進(jìn)的散熱設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中，其顯著的優(yōu)勢特點(diǎn)在于質(zhì)量輕、散熱效率高以及結(jié)構(gòu)簡單。要想確保鋁合金板翅式散熱器加工生產(chǎn)的質(zhì)量，就必須充分發(fā)揮出真空釬焊工藝的作用。加工廠要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用真空釬焊工藝過程存在的問題，及時(shí)采取有效的改善解決措施，避免散熱器出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，無法有效滿足市場用戶的需求。本文將進(jìn)一步對(duì)鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工藝展開分析與探討。

關(guān)鍵詞：鋁合金 板翅式散熱器 真空釬焊工藝 參數(shù)

中圖分類號(hào)：TG456.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0112-02

當(dāng)前是一個(gè)經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代，工業(yè)行業(yè)發(fā)展要與時(shí)俱進(jìn)，跟上時(shí)代前進(jìn)的腳步。加工企業(yè)要想生產(chǎn)出更多高質(zhì)量的鋁合金板翅式散熱器產(chǎn)品，確保自身在最低成本下創(chuàng)造出最大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)滿足市場開發(fā)與產(chǎn)品用戶的需求，就必須對(duì)真空釬焊工藝技術(shù)展開深入研究。加工技術(shù)人員必須充分掌握了解到真空釬焊技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，明確其標(biāo)準(zhǔn)工藝，合理設(shè)置好各項(xiàng)工藝參數(shù)，這樣才能夠有效保障鋁合金板翅式散熱器生產(chǎn)的安全質(zhì)量性。

1 鋁合金板翅式散熱器真空釬焊的工作原理

在鋁合金板翅式散熱器實(shí)踐加工生產(chǎn)過程中，真空釬焊技術(shù)的應(yīng)用工作原理是基于真空度環(huán)境下，通過將真空爐內(nèi)的溫度合理控制在母材熔點(diǎn)之下、釬料熔點(diǎn)之上的范圍內(nèi)，這樣就能夠?qū)⒄婵諣t內(nèi)的釬料有效熔化成需求的液態(tài)[1]。接著采用毛細(xì)作用力促使液體狀態(tài)下的釬料填滿固態(tài)母材之間的空間，它們兩者之間會(huì)產(chǎn)生相互作用，直到溫度冷卻凝固。當(dāng)前真空釬焊技術(shù)的工作機(jī)理主要涵蓋了三個(gè)工藝流程，它們分別是在真空環(huán)境條件下的氧化膜消除流程、液體狀態(tài)下釬料填滿固態(tài)母材空隙的流程以及液態(tài)釬料與固態(tài)母材之間相互作用的流程。

真空釬焊技術(shù)應(yīng)用人員必須了解到在生產(chǎn)鋁合金板翅式散熱器時(shí)，由于鋁合金材料表面容易生成一層穩(wěn)定的致密氧化膜，該層膜會(huì)一定程度影響到釬焊過程中釬料與母材的結(jié)合作業(yè)，導(dǎo)致散熱器封條密封處出現(xiàn)真空縫開裂問題。因此，加工人員必須高度重視鋁合金材料的氧化膜去除工作，去除氧化膜的機(jī)理主要包括了以下幾方面內(nèi)容：（1）通過加熱處理促使金屬M(fèi)g有效揮發(fā)變成Mg蒸汽，從而破壞消除掉鋁合金材料表層的氧化膜；（2）金屬M(fèi)g的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋁合金熱膨脹系數(shù)，通過進(jìn)行加熱處理，膨脹速率低的氧化膜會(huì)在第一時(shí)間開裂；（3）Mg蒸汽會(huì)與真空爐內(nèi)遺留的水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)Si擴(kuò)散到母材表層時(shí)，Mg蒸汽也會(huì)穿透氧化膜滲透到母材，這樣一來膜材表層就會(huì)有效形成Al-Si-Mg低熔點(diǎn)合金，在熔化反應(yīng)后氧化膜就會(huì)自動(dòng)浮起去除；（4）通過對(duì)釬料進(jìn)行熔化處理后，其產(chǎn)生的吸附作用能夠最大化降低鋁合金材料表層氧化膜強(qiáng)度，促使氧化膜破散同時(shí)滲入到釬料當(dāng)中，這樣液態(tài)釬料就可以成功濕潤母材。

2 鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工藝分析

2.1 真空釬焊設(shè)備特點(diǎn)

加工企業(yè)要想生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁合金板翅式散熱器，就必須積極引進(jìn)應(yīng)用先進(jìn)的真空釬焊爐設(shè)備，根據(jù)爐內(nèi)加熱方式的不同，我們通常將真空釬焊爐設(shè)備分為兩種類型，一種是熱壁真空釬焊爐，另一種則是冷壁真空釬焊爐。其中熱壁真空釬焊爐是早期普遍使用的真空釬焊設(shè)備，它最為顯著的特點(diǎn)是高效率、成本性低以及生產(chǎn)簡單等，適用于制造各種中小零部件。弊端在于爐內(nèi)溫度分布不夠均勻[2]，無法有效滿足生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型零件。而冷壁真空釬焊爐作為現(xiàn)代最為先進(jìn)的真空釬焊爐設(shè)備，其特點(diǎn)是通過采用雙層循環(huán)水冷結(jié)構(gòu)，有效將真空室與加熱器結(jié)合在一起，能夠最大化提升真空環(huán)境內(nèi)的熱輻射率，避免爐內(nèi)熱量的大量消耗，從而確保爐內(nèi)溫度分布較為均勻。隨著時(shí)間的不斷推移，真空釬焊技術(shù)的不斷完善，冷壁真空釬焊爐設(shè)備從以往的鐘罩式結(jié)構(gòu)變?yōu)榱硕喙δ芙Y(jié)構(gòu)，爐內(nèi)空間大小也越來越大，從而能夠滿足市場制造大型零部件的需求。

2.2 鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工作流程

加工廠在采用真空釬焊工藝制造鋁合金板翅式散熱器時(shí)，相關(guān)工作人員必須按照嚴(yán)格規(guī)范的工作流程展開作業(yè)，而不是完全依靠自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作。當(dāng)前，真空釬焊工藝在鋁合金板翅式散熱器制造中的工作流程為：（1）準(zhǔn)備好合格的制造原料；（2）對(duì)真空釬焊爐設(shè)備進(jìn)行清潔組裝工作；（3）進(jìn)行釬焊加工作業(yè)；（4）對(duì)制造出的成品展開質(zhì)量檢驗(yàn)工作；（5）將檢查合格后的產(chǎn)品進(jìn)行晾干和清潔操作。在選用真空爐設(shè)備時(shí)，加工廠相關(guān)人員必須結(jié)合散熱器焊接實(shí)際大小、復(fù)雜程度，有針對(duì)性的選擇應(yīng)用真空釬焊爐設(shè)備，整個(gè)釬焊工作過程所涉及到的操作主要包括了抽真空、爐內(nèi)加熱、保溫以及冷卻等。

2.3 真空釬焊工藝參數(shù)

在鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工藝應(yīng)用過程中，工作人員要正確認(rèn)識(shí)到該項(xiàng)工藝參數(shù)設(shè)置的重要性，其中，真空度是真空釬焊工藝的核心工藝參數(shù)，真空度的大小設(shè)置直接決定了最終焊接的質(zhì)量[3]。因此，當(dāng)加工廠長期投入使用真空釬焊爐設(shè)備時(shí)，必須事先操作該項(xiàng)設(shè)備讓其空載運(yùn)行一段時(shí)間后，再用來加工生產(chǎn)鋁合金板翅式散熱器。與此同時(shí)，真空釬焊爐設(shè)備的加熱速率參數(shù)設(shè)置同樣會(huì)影響到產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，如果加熱速率過快會(huì)導(dǎo)致零件表層失去色澤，影響到零件表面的清潔光滑度；如果爐內(nèi)升溫速率太快，則會(huì)導(dǎo)致加工零件溫度受熱不均勻，促使零件發(fā)生變形現(xiàn)象；如果升溫速率偏慢時(shí)，則會(huì)造成釬料內(nèi)熔點(diǎn)較低的成分出現(xiàn)揮發(fā)問題，而熔點(diǎn)較高的部分則會(huì)維持固態(tài)，難以有效濕潤母材，最終零件部位無法準(zhǔn)確釬焊上。因此，真空釬焊爐設(shè)備操作人員要科學(xué)控制好釬焊保溫時(shí)間和爐內(nèi)溫度。其中，釬焊保溫時(shí)間要合理控制在加工零件達(dá)到釬料液相線溫度之后3min最為合適，保溫時(shí)間過短或者過長都會(huì)一定程度影響到零件焊接質(zhì)量，不利于零件大批量的高質(zhì)量加工生產(chǎn)。真空釬焊爐內(nèi)的溫度則要嚴(yán)格控制在高于釬料液相線溫度、低于母材固相線溫度之間，爐內(nèi)溫度偏低會(huì)導(dǎo)致釬料不能完全融化，從而促使零件釬焊接頭強(qiáng)度太低。如果爐內(nèi)溫度過高，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)生爐內(nèi)溶蝕缺陷等問題。

當(dāng)真空釬焊爐內(nèi)的溫度小于365℃的時(shí)候，操作人員可以進(jìn)行快速提高爐內(nèi)溫度，此時(shí)只需要確保將真空釬焊爐內(nèi)的溫度與生產(chǎn)零件實(shí)際溫度差控制在25℃以內(nèi)即可。當(dāng)爐內(nèi)溫度超過365℃后，操作人員就必須嚴(yán)格控制好該階段爐內(nèi)保溫時(shí)間，確保Si的持續(xù)擴(kuò)散工作。當(dāng)爐內(nèi)溫度來到525℃時(shí)，金屬M(fèi)g會(huì)發(fā)生升華反應(yīng)，此階段爐內(nèi)溫度控制要求最高，操作人員必須確保將爐內(nèi)溫度與加工零件的溫度差控制在20℃以內(nèi)。當(dāng)爐內(nèi)溫度已經(jīng)達(dá)到圖中的597℃后，金屬M(fèi)g幾乎全部升華，鋁合金表層氧化膜會(huì)消除，釬料能夠有效濕潤爐內(nèi)母材零件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的最佳釬焊作業(yè)。

3 結(jié)語

綜上所述，加工廠要想制造生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁合金板翅式散熱器產(chǎn)品，滿足廣大市場用戶的需求，就必須科學(xué)應(yīng)用好真空釬焊技術(shù)，配套完善相關(guān)設(shè)備，安排專業(yè)人員操作真空釬焊爐，合理設(shè)置真空釬焊工藝各項(xiàng)參數(shù)，按照規(guī)范流程進(jìn)行操作。

參考文獻(xiàn)

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