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板式换热器真空钎焊的温度是关键参数。温度太低,钎料熔化不充分,焊缝强度不够,容易漏。温度太高,铝料会过烧,甚至变形塌炉。
一般用铝硅共晶钎料,熔点577℃,焊接温度设590-610℃。具体温度看产品大小、装炉量、钎料牌号。大件厚壁件温度高一点,小件薄壁件温度低一点。
| 产品类型 | 钎料牌号 | 焊接温度 | 保温时间 |
|---|---|---|---|
| 小型冷却器 | 4045铝硅 | 595-600℃ | 3-5分钟 |
| 中型换热器 | 4045铝硅 | 600-605℃ | 5-8分钟 |
| 大型油冷器 | 4045铝硅 | 605-610℃ | 8-12分钟 |
| 新能源冷却板 | 4045铝硅 | 595-600℃ | 3-5分钟 |
升温速率很重要。升温太快,换热器内外温差大,容易变形。升温太慢,效率低,而且铝料可能提前氧化。
一般低温段(室温到400℃)升温快一点,5-8℃/分钟。高温段(400℃以上)升温慢一点,3-5℃/分钟,减少变形。东莞志远工业设备的设备,升温速率可编程控制,不同阶段不同速率。更多工艺参数可参考真空钎焊炉产品中心。
铝钎焊对真空度要求很高。真空度不够,焊缝会氧化,颜色发暗,强度下降。一般要求真空度达到6.6×10⁻³Pa以上。好的设备能到6.6×10⁻⁴Pa,焊缝更光亮。
板式换热器真空钎焊的升温曲线,不是匀速的,一般分好几段控制。每一段的作用不一样。
这个阶段主要是排水分和油污。升温可以快一点,5-8℃/分钟。因为铝板和翅片都还比较软,温差大一点也没关系。而且这个阶段快一点,节省时间。
这个阶段要慢一点,3-5℃/分钟。因为接近钎料熔化温度了。而且铝合金在这个温度区间,塑性开始变好。升温太快,内外温差大,容易变形。
这个阶段更要慢,2-3℃/分钟。要让整个换热器温度均匀。不然有的地方到温了,有的地方还没到。到温的地方钎料熔化流动,没到温的地方还没熔化,就会焊偏。
保温时间是指升到焊接温度后保持的时间。这个时间很关键。
保温时间太短,钎料没有充分熔化流动,润湿不好,焊缝强度不够,容易漏。保温时间太长,钎料过度扩散,焊缝变细,甚至溶穿母材。而且效率低。
一般小型换热器,保温3-5分钟。中型的5-8分钟。大型油冷器8-12分钟。具体看产品大小和装炉量。
冷却阶段也很重要。冷却太快,换热器变形大。冷却太慢,效率低。
一般先随炉慢冷到400℃左右,然后充氮气快冷。这样既减少变形,又提高效率。东莞志远工业设备的设备,充氮气快冷系统,冷却速率可调。
板式换热器用的铝合金有好几种,不同材料的工艺参数不一样。下面详细介绍。
3003是最常用的铝合金,锰铝合金。强度适中,塑性好,焊接性好。面板、翅片、封条,基本都用3003。这种材料技术成熟,工艺好掌握。
隔板用的是复合铝箔。就是两层,芯层是3003,表层是4045铝硅钎料。复合箔的好处是,不用单独放钎料片,复合箔表层就是钎料。焊接的时候,表层熔化,就把两层焊在一起了。这样叠片更简单,焊接更可靠。
复合箔的钎料层厚度很重要。太薄了,焊不透。太厚了,焊缝太粗,浪费材料。一般钎料层占总厚度的10%左右。
4045是铝硅合金,硅含量大概5%。熔点577℃,是常用的钎料。焊接温度一般590-610℃,比熔点高个20-30℃。
工装夹具对换热器焊接很重要。工装不好,产品就变形。下面介绍工装设计的要点。
工装材料要用热膨胀系数小、高温下不变形的。常用的有不锈钢、石墨。不锈钢用得较多,强度高,变形小。石墨便宜,但容易掉灰,污染产品。
工装要把换热器压紧。压紧力要均匀,不能有的地方紧有的地方松。一般用压板加螺栓,或者用配重块。压紧力要合适,太大了把钎料挤出去,太小了产品会散开。
工装要留排气通道。气体排不出去,就会形成气孔。工装的压板要打孔,或者留缝隙,让气体能跑出去。
东莞志远工业设备可以根据客户的产品,设计专用的工装夹具。客户只要告诉我们产品尺寸和要求,我们帮设计,客户买回去就能用。
怎么优化升温曲线?不是拍脑袋定的,要通过试验一步步调出来。下面是优化的步骤。
先按经验设一个参数,焊一炉试样。然后做测试,看焊缝质量怎么样,变形大不大。记录下来。
如果变形大,说明升温太快,热应力大。把升温速率放慢一点,特别是高温段。如果效率太低,说明升温太慢,可以快一点。
如果焊缝强度不够,有泄漏,说明温度低了。适当提高温度。如果变形大,钎料流淌,说明温度高了。适当降低温度。
保温时间太短,焊不透。太长,焊缝变脆。一点点调整,找到较好点。
优化工艺就是这样,一点点试,一点点调。每次只改一个参数,看效果怎么样。这样才能找到最优的工艺曲线。
温度准不准,关键看热电偶。很多人忽略这个,结果温度怎么调都不对。
炉膛里一般放多个热电偶。有的放在加热元件旁边,控制加热功率。有的放在工件旁边,测工件实际温度。重要的产品,建议在工件旁边放一个热电偶,直接测工件温度。
热电偶用久了会有误差,要定期校准。一般半年校准一次。用标准热电偶对比,看误差多大。如果误差大了,要么校准,要么换新的。
很多人忽略热电偶校准,结果显示温度和实际温度差几十度,工艺怎么调都不对。东莞志远工业设备交付的时候,会告诉客户怎么校准热电偶,定期维护。
工装夹具对换热器焊接很重要。工装不好,产品就变形。下面介绍工装设计的要点。
工装材料要用热膨胀系数小、高温下不变形的。常用的有不锈钢、石墨。不锈钢用得较多,强度高,变形小。石墨便宜,但容易掉灰,污染产品。
工装要把换热器压紧。压紧力要均匀,不能有的地方紧有的地方松。一般用压板加螺栓,或者用配重块。压紧力要合适,太大了把钎料挤出去,太小了产品会散开。
工装要留排气通道。气体排不出去,就会形成气孔。工装的压板要打孔,或者留缝隙,让气体能跑出去。
东莞志远工业设备可以根据客户的产品,设计专用的工装夹具。客户只要告诉我们产品尺寸和要求,我们帮设计,客户买回去就能用。
同样的设备,同样的参数,装炉方式不一样,焊出来的效果也不一样。下面介绍装炉的注意事项。
工件要放在炉膛温场均匀的区域。炉膛中间温度最均匀,边上温度可能低一点。重要的产品放在中间,不重要的放边上。
工件之间要留间隙,不能贴在一起。贴在一起的地方,气体排不出去,就会有气孔。而且热交换不好,温度不均匀。
工装要放稳,不能倒。工装也不要放太多,不然影响气流和温场。重物放在下面,轻的放在上面,防止压坏。
板翅式换热器的核心是翅片。翅片的型式、高度、节距,直接决定了换热效率和压降。不同的应用场景,要选不同的翅片型式。
锯齿翅片是最常用的一种。它的特点是翅片不连续,一段一段错开排列。这样流体流过的时候,边界层不断被破坏,换热系数比平直翅片高30%以上。缺点是压降稍大。适合换热要求高、允许一定压降的场合,比如空压机中间冷却器。
平直翅片就是连续的平板。它的压降小,但换热效率也低。适合气体比较干净、压降敏感的场合,比如空气侧通风冷却。
多孔翅片就是在翅片上打很多小孔。小孔可以增强扰动,破坏边界层,同时减轻重量。缺点是加工成本高,容易堵塞。适合洁净介质的换热。
隔板用的复合铝箔,是板翅式换热器的关键材料。复合箔一般是三层结构:芯层是3003铝合金,两层表面是4045铝硅钎料层。钎料层的厚度比例很重要。
如果钎料层太薄,焊接时钎料量不足,会出现未焊透。如果太厚,钎料熔化后会流到流道里堵塞通道。一般钎料层占总厚度的10%-15%比较合适。复合箔的厚度公差也要控制,太厚太薄都会影响叠片精度和焊接质量。
东莞志远工业设备在调试工艺时,会根据客户用的复合箔厚度,调整焊接温度曲线和保温时间。确保钎料刚好充分熔化润湿,又不会过度流淌。
板翅式换热器焊接时,必须用工装把工件压紧。工装设计的好坏,直接影响产品变形量和焊接合格率。
压板常用的材料有两种:不锈钢和石墨。不锈钢压板强度高,变形小,可以反复使用,但重量大,成本高。石墨压板轻,热膨胀小,但是容易掉灰,会污染焊缝。对于要求高的产品,一般用不锈钢压板加石墨垫板的组合。
压紧力不是越大越好。太小了,工件叠片之间有间隙,焊不透。太大了,钎料被挤出去,焊缝反而不饱满。一般压紧力控制在0.05-0.1MPa,也就是每平方厘米5-10牛顿的压力。具体数值要根据产品尺寸和材料调整。
板翅式换热器焊接前,要把隔板、翅片、封条一层一层叠起来。叠片工艺看起来简单,其实很讲究。
首先,所有零件要清洗干净,不能有油污手印。叠片台要干净,戴手套操作。其次,每层的对齐精度要高,翅片要和封条对齐,偏差不能超过0.5mm。如果叠歪了,焊出来流道就不对,换热效率受影响。
叠好之后,要用专用工装压紧固定,再整体放进炉子。不能散着进炉,不然加热过程中会散开移位。
Q1:板式换热器钎焊温度一般多少?
一般590-610℃,用铝硅钎料。小件595-600℃,大件605-610℃。
Q2:保温时间怎么定?
小件3-5分钟,大件8-12分钟。从工件实际到温开始算。
Q3:升温速率太快会怎么样?
换热器内外温差大,容易变形。高温段要慢一点,3-5℃/分钟。
Q4:真空度要达到多少?
至少6.6×10⁻³Pa。真空不够,焊缝氧化,强度差。
Q5:温度焊高了有什么不好?
铝料过烧,晶粒粗大,强度下降。严重的话产品变形塌炉。
Q6:温度焊低了会怎么样?
钎料熔化不充分,焊缝不牢,容易泄漏。
Q7:怎么判断工艺参数合不合适?
焊完做气密性测试,打压保压看漏不漏。再做外观检查,看有没有变形。
Q8:东莞志远工业设备可以帮调工艺吗?
可以。客户寄样品过来,我们帮试焊,调好参数,确认合格再交付。
Q9:装炉量影响工艺吗?
影响很大。装得多,升温慢,保温时间要加长。而且温场均匀性变差。
Q10:不同换热器参数一样吗?
不一样。空压机冷却器、油冷器、电池冷却板,参数都有差别。
Q11:温度曲线可以存吗?
可以。PLC能存几十条曲线,不同产品直接调用,不用每次重设。
Q12:冷却阶段有什么要求?
焊完后充氮气快冷,提高效率。冷却速率也要控制,太快会变形。