汽車散熱器釬焊工藝

張培澤

摘 要：為了順應整個汽車制造工業的發展趨勢，散熱器作為汽車冷卻系統中非常重要的部件之一，其工作效率也應當不斷提升，并向著輕型化方向發展。釬焊在汽車散熱器大規模批量生產中有良好的適用性，如何保障釬焊成品質量是業內人士高度重視的一項課題。文章即在概述汽車散熱器構成的基礎之上，對釬焊工藝進行研究，并以實驗方式指導對釬焊工藝的合理優化，望能夠更好的保障汽車散熱器的散熱性能符合要求，提高釬焊制造合格率。

關鍵詞：汽車；散熱器；釬焊；工藝

中圖分類號：TG454 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）30-0099-02

Abstract： In order to comply with the development trend of the whole automobile manufacturing industry， as one of the most important parts of the automobile cooling system， the working efficiency of the radiator should be improved continuously， and develop toward the light type direction. Brazing has good applicability in mass production of automobile radiator. How to ensure the quality of brazing finished product is a highly valued topic in the industry. On the basis of summarizing the composition of automobile radiator， this paper studies the brazing technology， and guides the reasonable optimization of brazing process by experiment， so as to guarantee the heat dissipation performance of automobile radiator to meet the requirements and improve brazing qualified rate.

Keywords： automobile； radiator； brazing； process

當前社會經濟快速發展背景下，汽車制造產業的發展速度是非常迅猛的，對汽車制造質量以及產品性能的要求也更為嚴格與具體。汽車在行駛過程中的動力來源為發動機，現階段正朝著大功率方向發展。而發動機動力性能提高的同時其產熱量也會有一定程度上的改變。若熱量無法及時傳送外排，就會在一定程度上影響發動機性能。散熱器作為汽車主體結構中最為關鍵的散熱部分之一，可大量集中散發汽車發動機所產生熱量。換言之，散熱器性能會直接對汽車發動機散熱效果產生影響，并間接影響車輛動力性能、可靠性以及經濟性。

1 汽車散熱器構成

在汽車發動機冷卻系統中，散熱器是非常重要的構成部件之一，發動機運行期間多余熱量需要通過散熱器散發。當前技術條件支持下，汽車發動機冷卻系統中所使用散熱器可以根據運行模式分為直流型散熱器以及橫流型散熱器這兩大類型。散熱器進水管裝設于上水室，出水管裝設于下水室，自汽車發動機出水口流出高溫熱水通過散熱器進水管流入上水室，并經散熱器芯體冷卻后進入下水室內，最終自出水管流出，并吸入水泵內外排。從這一角度上來看，在汽車發動機冷卻系統當中，水室以及主片焊縫質量將直接對散熱器進水室以及出水室墻體承受來自發動機冷卻系統循環水的流量以及壓力大小，并以此種方式對汽車發動機冷卻系統的散熱性能產生重要影響。

2 散熱器釬焊工藝

烘干溫度、釬焊溫度、保溫時間、散熱器爐內含氧量、網帶速度以及工件擺放密度均會在一定程度上對釬焊工藝質量產生影響。采用ANSYS有限元分析軟件對散熱器水室與主片爐中釬焊工藝實施情況進行模擬，可確定加熱爐各個區域所對應的溫度最優值。因此，可通過設定不同網帶速度值的方式，對散熱器釬焊焊接接頭所呈現出的氣密性以及顯微金相組織情況進行觀察與分析。

2.1 實驗參數

實驗期間所設置基本參數情況如下：（1）釬焊一區設定溫度590.0℃，釬焊二區設定溫度595.0℃，釬焊三區設定溫度605.0℃，釬焊四區設定溫度610.0℃，釬焊五區設定溫度615.0℃，釬焊六區設定溫度610.0℃；（2）網帶速度設定值分別為560.0mm/min，780.0mm/min，960.0mm/min；（3）釬劑噴淋濃度設定值為3.0%～6.0%；（4）釬劑涂覆濃度設定

值為28.0%～33.0%；（5）氮氣濃度設定值為99.98%；（6）氮

氣壓力設定值為0.02MPa～0.03MPa；（7）烘干溫度設定值為220.0℃；（8）含氧量設定值為0～70.0ppm；（9）擺放密度設定值為3.0件/m。

2.2 實驗結果

在網帶速度取值過快的情況下，即便溫度已經達到釬料熔點溫度，但釬料熔化并不完全，僅集中于低熔點相區域，主要原因是受到保溫時間過短的影響，母材與釬料接觸不完全，無法集中擴散。當網帶速度取值為960.0mm/min時，釬縫為主要成分，Al-Si共晶組織呈均勻分布，外表為多邊形。同時，釬料與母材之間尚未形成α（A1）殘余層，最直接原因為母材與釬料之間接觸時間受到網帶速度以及保溫時間影響，并未有效擴散。當網帶速度取值為780.0mm/min時，釬縫組織中可見深色Al-Si共晶組織以及白色α（A1）白色晶粒，且該組織出現在母材與釬縫交接部位，并沿釬縫中心生長。釬焊加工結束并自然冷卻凝固期間，釬焊接縫部位金屬沿反散熱方向潔凈，最終形成Al-Si共晶體。當網帶速度取值560.0mm/min時，母材與釬縫交界部位會出現溶蝕現象且比較明顯，主要原因是受到網帶速度影響，保溫時間長，在高溫狀態下釬料表現出了非常理想的流動性能，且高溫驅使釬料中Si元素向母材擴散，導致母材成分產生改變，降低固相溫度，最終導致溶蝕問題的產生。根據上述結果顯示：在汽車散熱器釬焊加工過程中，當網帶速度取值為560.0mm/min或960.0mm/min時，產品會出現較為明顯的漏氣現象，釬焊加工質量不合格，為避免漏氣，保證產品質量，建議在釬焊加工過程中將網帶速度控制為780.0mm/min。

2.3 實驗結論

以上實驗在確定汽車散熱器釬焊工藝釬焊溫度的基礎之上，重點研究保溫時間（由于保溫時間無法確定，故以網帶速度作為參考指標）對釬焊接縫組織性質的影響，對比在網帶速度影響下，釬焊接縫金相組織呈現結果的差異性。結果顯示：當網帶速度取值為960.0mm/min時，釬料與母材之間尚未形成α（A1）殘余層，釬料呈現不完全熔現象；當網帶速度取值為560.0mm/min時，母材與釬縫交界部位會出現溶蝕現象且比較明顯，接縫周邊母材溶蝕現象明顯，且交接部位可能出現微量釬料流失現象；當網帶速度取值為780.0mm/min時，所獲得的釬焊接縫組織性質最佳，建議在釬焊加工過程中將網帶速度控制為780.0mm/min。

3 散熱器釬焊工藝優化

針對汽車散熱器釬焊加工后期出現的溶蝕問題以及未焊合問題等質量缺陷，應當基于對缺陷產生原因的深入分析，制定科學有效的措施，改進原方案中散熱器爐釬焊加工的基本參數，從而在確保產品質量的基礎之上，提高合格率以及生產效率，并促進生產成本的控制。

3.1 釬焊規范的合理選擇

在汽車散熱器釬焊加工期間，烘干溫度、釬焊溫度、保溫時間、散熱器爐內含氧量、網帶速度以及工件擺放密度等一系列參數存在相互制約與影響的關系。確定散熱器爐內含氧量、網帶速度以及工件擺放密度等一系列參數后，對釬焊焊接參數的選擇主要需要考慮保溫時間以及釬焊溫度這兩項，而這兩項參數之間可以選擇的配合方式包括兩類：第一是硬規范，即網帶速度大，釬焊溫度高。本規范通暢適用于鋁合金材料焊接加工，但受到溫度影響，會增加釬料潤濕性，加工期間流失可能性大，母材還可能因溫度過高而出現溶蝕等質量問題，導致釬焊焊縫出現嚴重質量缺陷；第二是軟規范，即網帶速度小，釬焊溫度低。選擇這種規范進行釬焊加工，整個加工期間溫度平穩，焊接質量對焊接參數波動的敏感程度小，溫度場分布平緩，釬料流失可能性低，但能耗大以及生產效率低仍然是本規范存在的主要問題。

3.2 釬焊方案優化

根據前文中實驗數據可見：在汽車散熱器中，釬焊加工保溫時間以及加熱溫度均會對釬焊接頭質量產生非常重要的影響。散熱器水室與主片爐中釬焊后發生溶蝕等質量缺陷的可能性較大，還可能伴隨產生釬料流失、未焊合等質量問題，必須在釬焊加工方案中加以優化。原始方案中，釬焊一區設定溫度590.0℃，釬焊二區設定溫度595.0℃，釬焊三區設定溫度605.0℃，釬焊四區設定溫度610.0℃，釬焊五區設定溫度615.0℃，釬焊六區設定溫度610.0℃，網帶速度設定為780.0mm/min；優化后A方案中，釬焊一區設定溫度595.0℃，釬焊二區設定溫度600.0℃，釬焊三區設定溫度610.0℃，釬焊四區設定溫度615.0℃，釬焊五區設定溫度620.0℃，釬焊六區設定溫度615.0℃，網帶速度設定值為820.0mm/min；優化后B方案中，釬焊一區設定溫度610.0℃，釬焊二區設定溫度615.0℃，釬焊三區設定溫度620.0℃，釬焊四區設定溫度630.0℃，釬焊五區設定溫度630.0℃，釬焊六區設定溫度625.0℃，網帶速度設定為1150.0mm/min。

在中央集中控制柜處輸入優化后A方案所對應的相關工藝參數。優化后A方案中，釬縫與母材界限明顯，在釬縫與母材的邊界處均勻的分布著白色的α（A1），存在明顯的柱狀晶體；優化后B方案中，釬縫出現部分未焊合，影響散熱器水室的氣密性。綜合以上實驗數據得出結論為：優化后B方案所加工工件氣密性較差，存在嚴重泄露，雖然生產效率高，但加工工件合格率低下，故不建議使用。在保證釬縫質量的前提下網帶速度為820.0mm/min 的生產效率高于網帶速度 780.0mm/min，因此，在實際生產中優先選用820.0mm/min的網帶速度。

4 結束語

本文即在概述汽車散熱器構成的基礎之上，對釬焊工藝進行研究，并以實驗方式指導對釬焊工藝的合理優化，望能夠更好的保障汽車散熱器的散熱性能符合要求，提高釬焊制造合格率。通過對實驗數據的綜合分析得出結論：在保證釬縫質量的前提下網帶速度為820.0mm/min 的生產效率高于網帶速度 780.0mm/min，因此，在實際生產中優先選用820.0mm/min的網帶速度，以該參數確保釬焊加工的整體質量以及所成型散熱器的合格率。

參考文獻：

[1]龍偉民，孫華為，秦建，等.釬焊技術在高速列車制造中的應用[J].電焊機，2018（3）.

[2]高亮，王廣海.鋁合金真空釬焊技術的發展[J].科技創新與應用，2016（14）：166.

[3]張鵬，蔡明.擴壓器真空釬焊質量控制研究[J].科技創新與應用，2013（11）：111.