全鋁水箱的整體釬焊工藝

沈華明

摘要：介紹了整體釬焊全鋁水箱的釬焊零部件工藝參數和一些重要的釬焊過程控制經驗，對涉及整體釬焊主要零件配合參數要求進行了描述，提出了全鋁水箱的整體釬焊過程中關鍵控制要求，確保制造出符合質量要求的產品。

關鍵詞：全鋁水箱;整體釬焊;工藝技術

0? 引言

目前鋁水箱分為鋁塑式和全鋁式兩種。鋁塑式水箱主要由水箱芯體、塑料水室和橡膠密封墊組成，其核心是水箱芯體。水箱芯體由主片、支撐板、散熱管、散熱帶四部分組成，通過釬焊技術將鋁材焊接在一起，再通過機械咬邊的方式連接水箱芯體與塑料水室，從而壓縮橡膠密封墊達到密封的效果，因塑料水室易裂不能維修且不適用于惡劣的工況，故目前局限于小車及路況好的運輸車;全鋁式水箱較鋁塑式水箱在結構上復雜的多，除了具有相同的水箱芯體部件，其區別之處在于采用了鋁拉伸水室（比塑料水室有更好的耐震性能，且容易修補），除了需要將鋁拉伸水室與水箱芯體需要進行組焊，在鋁拉伸水室上還有加水口、進出水管和放水開關座等零部件需要焊接，因目前采用的焊接方式都采用鋁氬弧焊，焊縫的密封性（試漏一次交檢合格率）和外觀一致性差，產品返工現象普遍，故生產效率比較低。整體釬焊全鋁式水箱工藝的研制和技術成熟徹底解決了以上問題。

1? 零件工藝要求

①釬焊的特點是釬焊時只有焊料熔化而母材保持固態，這就要求焊料的熔點低于母材的熔點，鋁釬焊各材料特性見具體表1。

而釬焊的過程是熔化的焊料通過毛細管作用被拉至焊縫中，并填滿零部件間裝配縫隙的過程，而目前鋁散熱器上應用的零部件間的配合間隙控制在0.05～0.15mm之間。所以將原先氬弧焊用的水室結構進行改進，將全鋁散熱器芯子組件中的主片（1）結構進行改進，在主片（1）沿周設計一個寬度為水室（2）壁厚相同，深度為D的溝槽;將全鋁散熱器水室組件中的水室（2）結構進行改進，在水室（2）和主片（1）連接部分沿周設計一個向外凸出3mm、高度6mm的臺階，這樣設計便于保證和主片（1）連接部分尺寸的配合精度，又能增加水室（2）的整體強度而不易變形。將主片（1）的原材料確定為雙面帶焊料的復合鋁板材料，確保水室（2）和主片（1）連接部分雙面都能與焊料接觸，將水室（2）和主片（1）連接部分的單邊間隙控制在0.05mm，從而保證焊料在熔化過程中通過毛細作用能填充滿所有縫隙;在水室（2）和進出水管（3）連接部分設計一個沖翻孔，將水室（2）和進出水管（3）連接部分的單邊間隙控制在0.05mm，在水室（2）和進出水管（3）連接部分的凹槽內放置一焊料環，從而保證焊料在熔化過程中通過毛細作用能填充滿所有縫隙。（圖1）

針對以上改進，對主片和水室模具進行重新加工，并將原先主片一道成型改為兩道成形，主要目的是將主片溝槽底部的圓角由R1.5減小為R0.3，將主片的沿周翻邊翻直;水室一道拉伸切邊，改為拉伸、整形、切邊3道工序，主要目的是確保主片和水室相互配合的邊緣能緊密貼合，同時提高零件精度，利于產品的焊接。

②在主片原材料改成雙面帶焊料的復合鋁板基礎上，將主片與散熱管焊接處涂刷自己調配的焊劑工藝，更改為在主片內外釬焊面上噴涂德國進口油漆性焊劑，提高各釬焊處的釬焊合格率，同時減少了焊后產品表面覆蓋的釬劑結晶，提高產品表面質量。

③對于水室上附帶的進出水管、加水口、放水開關座等零件，為防止在爐內釬焊過程中被擋簾絆倒或碰歪斜而影響釬焊質量，在水室與各零件裝配后先定位焊，再在焊接處裝配上焊料環并刷上德國進口油漆性焊劑，有效保證了各釬焊處的釬焊合格率。

2? 工裝夾具要求

①為了確保芯子組件的各釬焊處的釬焊合格率和表面質量，在芯子兩邊支撐板處設兩個U型支撐條（4），并用鐵皮捆扎帶（5）將芯子組件芯寬扎緊到工藝尺寸要求，將芯子組件焊劑噴淋段的焊劑濃度調整為6～7%（對照比重值為1.032～1.04），并將工藝過程調整為噴淋焊劑烘干后取下，然后轉道與水室進行組裝。

②為防止在釬焊過程中，因受重力的作用而導致水室從主片中脫出，將組裝完成的全鋁散熱器裝入烘焊夾具（6）內，將芯子組件的芯高、對角線尺寸等調整到技術參數要求范圍內，使全鋁散熱器在焊接過程中不會受擋簾，鏈條走速等問題造成產品變形等影響。（圖2）

3? 釬焊過程要求

①對進釬焊爐前的全鋁散熱器進行烘干，如未干燥徹底，既會影響全鋁散熱器的焊接質量，也會影響釬焊爐內氣氛。故將干燥爐的溫度設置在210～230℃之間，烘干的鏈速可根據各散熱器芯子組件大小、厚薄的不同進行設定。

②為確保釬焊爐內的溫度均勻和良好氣氛，在全鋁散熱器前面應預先擺放6個大小相近的報廢芯體壓爐，在每兩個報廢芯體之間放一個托盤，并在托盤上撒一些焊劑粉沫，使釬焊爐內的釬焊條件達到整體釬焊的要求。

③在連續的氮氣保護隧道爐內釬焊是整體釬焊全鋁散熱器整個生產過程的關鍵，制定合適的釬焊溫度和鏈條速度是保證釬焊質量的重要環節，釬焊溫度太高，鏈條速度太慢，易造成釬料流失、熔蝕、散熱管（帶）彎曲變形等缺陷;釬焊溫度太低，鏈條速度太快，產品無法得到必要的釬焊溫度，易造成虛焊、泄漏、焊縫不連續等缺陷。根據實物試焊調試，以馬弗爐為12m長釬焊爐為例，釬焊溫度范圍按區域設定在600℃～620℃之間，釬焊的鏈速可根據各散熱器芯子組件大小、厚薄的不同進行設定（以芯厚為56mm的全鋁散熱器為例，產品在12m長馬弗爐內通過的時間控制在18～20分鐘即可得到合格的整體釬焊全鋁散熱器）。

4? 結束語

總之，在低成本設計的前提下，對主片和水室的結構進行改進，使其能達到整體釬焊技術要求，從而使主片、水室和進出水管焊接處的合格率大幅提高，從原采用手工氬弧焊的一次試漏合格率30%左右大幅提升到現在的98%以上，同時也增加了主片、水室和進出水管焊接處的強度，增加了全鋁散熱器的使用壽命。因減少了焊接工序和焊接材料的節省，以圖示產品為例，每臺產品比氬弧焊方式焊接的可降低制造成本5～8%左右，該項釬焊工藝有廣泛的推廣前景。

參考文獻：

[1]顧海云.Nocolok鋁釬焊散熱器新技術[J].機械工人：熱加工，2006.

[2]吳忠奎.汽車散熱器材料應用分析[J].科技向導，2013.

[3]楊德強.汽車散熱器釬焊工藝分析[J].內燃機與配件，2017（021）：62.