鋁合金散熱器真空釬焊及熱處理工藝分析

張文寧 陳妍霖

摘 要：鋁合金重量輕，耐腐蝕，熱工性能優(yōu)良。它們通常用于航天、汽車炸彈等領(lǐng)域，以建立熱交換器和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。對(duì)于鋁和鋁焊縫，制造鋁箔、去除鋁箔會(huì)影響焊縫的順利運(yùn)行，并導(dǎo)致冷凝液、空氣孔等錯(cuò)誤。采用真空釬焊鋁合金不需要抑制劑，從而大大降低真空焊接工藝的氧濃度，提高了生產(chǎn)效率。本文從實(shí)踐中獲得的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，闡述了如何用真空釬焊制造鋁合金外殼。

關(guān)鍵詞：鋁合金;散熱器;真空釬焊;熱處理

引言

鋁合金外殼散熱器是適合日常使用的鋁合金冷卻解決方案。其特點(diǎn)是耐用性高、質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性高和結(jié)構(gòu)緊湊。隨著鋁合金需求的增加以及設(shè)計(jì)和社會(huì)發(fā)展中對(duì)能源的需求的增加，冷藏庫的高性能、貧困和成本降低已成為生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)研究人員關(guān)注的一個(gè)不可避免的趨勢(shì)。、

1鋁合金真空釬焊的原理機(jī)制

釬焊連接是真空狀態(tài)，真空室內(nèi)的溫度設(shè)置為特定區(qū)域。在這種溫度下，母乳材料處于固定狀態(tài)，勺子處于液體狀態(tài)。液體哈特匙濕在母親的表面，容易流動(dòng)、填充、膨脹，并與母親相互作用，最終冷卻凝固，實(shí)現(xiàn)金屬連接方法。鋁合金對(duì)母親和氧的強(qiáng)度都很強(qiáng)，表面在焊接時(shí)形成了一層致密氧化膜，阻礙了釬焊接頭與螺母的連接。這是鋁焊縫的主要障礙之一。真空條件下，大部分氣體可以清洗，氧氣非常少，有效排除空氣對(duì)焊縫的有害影響，并去除真空條件下的氧化層。此外，金屬M(fèi)g在消除氧化層方面發(fā)揮著重要作用。加熱將Mg蒸汽轉(zhuǎn)化為Mg蒸發(fā)，從聚合物表面去除氧化膜。Mg熱膨脹系數(shù)低于鋁熱膨脹系數(shù)，鋁通過加熱迅速膨脹，氧化膜膨脹速度相對(duì)較低的情況仍在繼續(xù)。Mg蒸汽與真空梳子中剩馀的水蒸氣形成化學(xué)反應(yīng)。熔煉硬質(zhì)合金可降低氧濃度，使氧化膜分裂并溶解于勺子中，從而通過其他液體物質(zhì)增加母親的水分。

2真空釬焊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

真空釬焊技術(shù)通過使用無額外硝酸鉀防止產(chǎn)品污染，創(chuàng)造良好、安全的生產(chǎn)條件，使產(chǎn)品具有良好的防腐效果。此外，這還可以大大節(jié)省額外氯化鉀的成本，從而繞過復(fù)雜的焊劑清洗過程。同時(shí)金屬材料流動(dòng)性強(qiáng)，可焊接復(fù)雜部件，提高產(chǎn)品制造成功率。釬焊技術(shù)設(shè)計(jì)壽命長、維護(hù)成本低，并且適用于鋁合金最常用的各種材料。

3鋁合金散熱器真空釬焊影響因素

在實(shí)踐操作過程中，真空釬焊出現(xiàn)釬料流失、焊接不到位、焊腳不飽滿、原材料腐蝕、散熱器結(jié)構(gòu)變形、母材表面溶蝕等缺陷。對(duì)上述問題形成原因進(jìn)行探究，影響因素主要有原材料、真空釬焊溫度、焊前清洗、釬焊環(huán)境、保溫時(shí)間、真空度等。

4鋁合金散熱器真空釬焊工藝實(shí)踐分析

4.1工藝流程

換熱器主要由隔板（復(fù)合板）、側(cè)壁、機(jī)翼和密封件組成。在真空釬焊中，散熱器的復(fù)合板起著關(guān)鍵作用。熱水器的所有構(gòu)件先標(biāo)注尺寸，進(jìn)行輪廓分析，然后在表面進(jìn)行處理。其中包括沖洗、沖洗、酸洗和干燥等過程，最后是真空清洗、后加熱、溫度等。真空釬焊后的換熱器可在變形問題上進(jìn)行機(jī)械校正。壓力試驗(yàn)通過空氣滲透、泄漏檢查交流裝置的背壓。為了改善換熱器的包裝，可以清潔、干燥、噴涂換熱器的外觀。

4.2溫度設(shè)置

由于鋁合金在加熱過程中變得更加活躍，因此快速加熱可能導(dǎo)致模具溫度不均勻、由于熱應(yīng)力或區(qū)域釋放應(yīng)力而導(dǎo)致變形，從而影響零件的尺寸穩(wěn)定性。當(dāng)接近釬焊溫度時(shí)，如果增加速度太慢，聚合物的固液溫度、低釬焊分組和蒸汽壓力之間的停留時(shí)間就會(huì)增加，剩下的釬焊組仍保持不熔狀態(tài)，釬焊連接也不會(huì)溶解。因此，加熱速率通常應(yīng)相應(yīng)地提高到500℃至600℃之間[4]。該研究采用分級(jí)加熱方式，在300° C、400° C、520° C、570° C的不同時(shí)間段內(nèi)調(diào)節(jié)爐溫，如圖2所示。增量加熱的優(yōu)點(diǎn)是，在設(shè)定的熔爐溫度下保持一定的時(shí)間，使工件溫度盡可能接近設(shè)定溫度，控制工件的加熱速度，均勻加熱工件，便于熔復(fù)硬質(zhì)合金，填補(bǔ)間隙，同時(shí)避免因工件過熱而變形。沖擊熱設(shè)定為工件溫度600° C，介于聚合物的最高熔點(diǎn)和基底金屬的最低熔點(diǎn)之間。

4.3清潔

真空釬焊接頭前清潔焊接件是保證鋁和鋁合金質(zhì)量的重要措施。鋁合金的清洗是為了去除表面氧化物薄膜和石油污染，以制備與螺母的釬焊接頭。清洗方法是用有機(jī)溶劑進(jìn)行化學(xué)清洗，去除鋁合金的石油污染。凈化過程是有機(jī)的，用于油化河水酸液干燥。清潔后，將零件放置在清潔干燥的容器中以防止污染，如。b .避免汽油。除了化學(xué)清洗之外，還可以進(jìn)行機(jī)械清洗以除去鋁表面。例如拋光磨削、砂紙磨削等，這種方法效率低下，不適于批量生產(chǎn)。

4.4科學(xué)選擇散熱器真空釬焊釬材

鋁合金散熱器母材選用6系鋁合金板材。該母材具有加工性能好、韌性高、抗腐蝕等優(yōu)勢(shì)，是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的鋁合金材料。研究表示在6061鋁合金產(chǎn)品真空釬焊過程中，AlSi11.5Mg1.5釬料具有加強(qiáng)適用性，能夠滿足產(chǎn)品真空釬焊與熱處理工藝需求。

4.5裝配技術(shù)和復(fù)合板質(zhì)量要求

熱水器的所有結(jié)構(gòu)部件在安裝前必須用酸清洗，以便從表面清洗污垢、氧化膜等。由于表面上的污垢阻止了部件之間的緊密接觸，石油泄漏在高溫下溶解了大氣，導(dǎo)致真空質(zhì)量下降。鋁鎂合金表面緊密相連，熔體溫度較高，材料值較高，尤其是在復(fù)合天花板涂層鎖定不足的情況下。這可能導(dǎo)致熔化的金屬不能完全混合，從而降低釬焊的質(zhì)量和效果。因此，原料表面處理應(yīng)足夠堅(jiān)固和清潔，以縮短焊接接頭裝配前的設(shè)置時(shí)間。

4.6夾具設(shè)計(jì)及安裝

為保證焊接箱體的焊接質(zhì)量，防止箱體焊接變形過大，本文設(shè)計(jì)了一種專用工裝來保證釬焊接頭的裝配。采用兩種通用工裝來輔助焊接，保證焊接質(zhì)量，防止焊接變形過大。

4.7鎂的添加量

純鎂合金一般發(fā)生在350℃時(shí)，從固態(tài)鎂合金到氣膜，體積會(huì)大幅度膨脹，鎂合金消除多馀的氧氣和水，進(jìn)一步增加真空;鎂合金是一種活性物質(zhì)，滲透到氧化鋁薄膜下的母層，形成低熔解娃娃。這會(huì)損壞鋁表面與母親之間的連接，從而使融化的哈特洛特濕潤的螺母受潮，并去除膜。鎂合金改善硬質(zhì)合金的水分，促進(jìn)硬質(zhì)合金的流動(dòng)，但會(huì)導(dǎo)致鎂高估，影響零件的粗糙度，污染真空系統(tǒng)。為防止鎂合金過快失效，本實(shí)驗(yàn)采用了銑削加工的管盤數(shù)，并根據(jù)結(jié)果實(shí)時(shí)采集樣品的溫度和真空曲線。如果沒有鎂合金，超過400° C的熔爐中的真空將更少，添加20 g和40 g鎂將使中央壓力超過400° C，低于1 x 10-3 PA。

結(jié)束語

總而言之，真空釬焊是當(dāng)前鋁合金散熱器生產(chǎn)過程中應(yīng)用前景較好的釬焊工藝。在實(shí)踐過程中為滿足鋁合金散熱器生產(chǎn)需求，應(yīng)對(duì)原材料、真空釬焊溫度、表面處理工藝、釬焊環(huán)境、真空度、保溫時(shí)間等進(jìn)行嚴(yán)格控制，以降低釬料流失、焊縫不連續(xù)、溶蝕等缺陷的產(chǎn)生，確保鋁合金散熱器焊接質(zhì)量。同時(shí)，在明確認(rèn)知熱處理工藝科學(xué)運(yùn)用價(jià)值的同時(shí)，能夠根據(jù)鋁合金散熱器具體情況與生產(chǎn)要求，探究最適宜熱處理方案，以滿足鋁合金散熱器設(shè)計(jì)需求、后續(xù)工藝處理要求，提高散熱器質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王靜靜，張傳銀，宋錦暉.電池冷卻器真空釬焊工藝的探究[C].河南省汽車工程學(xué)會(huì).第十五屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.河南省汽車工程學(xué)會(huì)：河南省汽車工程學(xué)會(huì)，2018：313-315.

[2]申園園，陳朝軼，李軍旗，蘭苑培，楊帆.真空釬焊對(duì)3003鋁合金焊縫組織及腐蝕的影響[J].表面技術(shù)，2018，47（09）：149-156.

作者簡(jiǎn)介：

張文寧（1985--），女，山東中茂散熱器有限公司，山東安丘人，工程師，研究方向：車用散熱器。

（山東中茂散熱器有限公司? 山東? 濰坊? 261206）