一种提高换热器钎焊合格率的方法与流程

1.本发明涉及换热器加工技术领域，具体为一种提高换热器钎焊合格率的方法。


背景技术：

2.针对现代工业节能与高效的要求，要大力开发高效、小型化的换热与反应设备，同时针对一些特殊的工艺，应加紧开发可控性好的微型化学机械系统。而换热装置的微小化是实现微小型化学机械系统的关键。随着强化传热理论的发展和机械加工技术的提高，出现了许多新型高效的强化传热表面结构，进而开发了以板翅式、板式以及热管换热器为代表的小型换热装置。换热器中最常见的材质为铝合金式。
3.真空钎焊是制造不锈钢板翅式换热器最常用的方法。国内外学者对铝制板翅式换热器的钎焊技术进行了大量的研究，取得了一些成果。但是关于不锈钢板翅式换热器的钎焊工艺研究还不多，影响钎焊合格率的因素很多，如钎焊温度、钎缝间隙、保温时间、冷却方式等。铝合金真空钎焊时，其产品表面的氧化膜影响液态钎料的湿润和流动。真空钎焊过程中，如果不能有效地去零部件除表面的氧化膜，就难以形成优质的钎焊接头。为了去除氧化膜和防止铝在真空钎焊过程中再形成氧化膜，在钎料中加入少量的镁作为活化剂，能够有效地促使零件表面氧化膜的破碎、离散，液态钎料的湿润和铺展。铝合金的真空钎焊是一个复杂的过程，它即包括物理变化也包括化学变化。由于氧化铝膜的线膨胀系数只有铝的线膨胀系数的三分之一左右。根据计算，在温度高于400℃后，热应力足以使氧化铝膜局部开裂，露出纯净的铝表面。而钎料中的镁在550℃以上开始大量挥发。在真空钎焊炉加热室内形成一种含镁的气氛，保护露出的铝表面不再氧化。另一方面通过氧化铝膜上的缝隙渗入铝合金表面，形成合金，局部熔化，进一步掘进氧化膜。
4.因此需要一种提高换热器钎焊合格率的方法，可以很好的控制钎缝中金属间化物的形成、从而获得良好焊接质量的产品。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高换热器钎焊合格率的方法，具备良好焊接质量等优点，解决了钎缝中金属间化物的形成的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高换热器钎焊合格率的方法，包括以下步骤：
9.s1：把需要真空钎焊的换热器零部件进行热浸清洗，然后进行冷浸超声波漂洗，最后经过汽相干燥清洗，冷却干燥后备用。
10.s2：将清洗后的换热器铝材放入到真空钎焊炉中，使用夹具夹紧。
11.s3：由室温20分钟升温至360℃或8-10℃/s的升温速率，保温40-60分钟。温差不超过
±
25℃真空度小于7.5*10-3
，25分钟升温至470℃或6-8℃/s的升温速率。工件芯体温度高
于330℃时保温60-100分钟，温差不超过
±
15℃。真空度小于6.5*10-3
，20分钟升温至520℃，工件芯体温度高于510℃时保温60分钟温差不超过
±
10℃，真空度小于5.0*10-3
。
12.s4：15分钟升温至570℃，或以15-20℃/s的升温速率，工件芯体温度高于560℃时保温50分钟,温差不超过
±
5℃，10分钟升温至620℃，或以10-15℃/s的升温速率工件芯体温度598℃-605℃时保温20到50分钟，10分钟降温至603℃，保温10-30分钟，温差不超过
±
2℃。冷却到520℃以下出炉。
13.s5：真空度达到5
×
10-3
pa后开始加热钎焊，加入一定的mg作为金属活化剂。
14.优选的，：所述s1中将工件篮框手动放入进出料装置，由二辆工件移动车自动完成整个清洗过程，最后将工件篮框提出。
15.优选的，所述s1中超声波清洗的具体步骤为：首先由操作者将待清洗的工件依次放入工装篮内，再将其放置在进料小车上推至上料位，通过感应开关联动由全自动机械手送至第一工位进行清洗，依次经过漂洗、浴洗、干燥之后由全自动机械手提出放置在出料小车上，再由操作者将工件取出转入下道工序即可。
16.优选的，所述s5中，al2o3的热膨胀系数只有铝的1/3，铝急剧膨胀，使得氧化膜开裂；加热时mg的挥发破坏钎料表面的氧化膜；挥发的mg与真空中残存的co2、o2和水蒸气反应。
17.优选的，所述s5中，车间空气中不含可称量质点(尘埃、粉尘)，亦不可受酸或其他物质蒸汽污染，四壁与天花板要刷涂防水漆，定期清扫，防止机械微粒落入器件中。地面必须光洁无裂缝，以免积存灰尘，保持一定的干湿度。
18.优选的，所述s5中进行钎焊时，需要记录钎焊的真空度，加热速率，稳定温度及时间，钎焊温度，钎焊保温时间，冷却速率，出炉温度。
19.(三)有益效果
20.与现有技术相比，本发明提供了一种提高换热器钎焊合格率的方法，具备以下有益效果：
21.1、该提高换热器钎焊合格率的方法，通过把需要真空钎焊的换热器零部件进行热浸清洗，然后进行冷浸超声波漂洗，最后经过汽相干燥清洗，冷却干燥后备用，超声波具有很高的能量，它在传媒液体中传播时，把能量传递给传媒质点，传媒质点再将能量传递到换热器零部件表面并造成污垢解离分散。
22.2、该提高换热器钎焊合格率的方法，通过在真空度达到5
×
10-3
pa后开始加热钎焊，加入一定的mg作为金属活化剂，在钎焊进行时，铝急剧膨胀，使得氧化膜开裂；加热时mg的挥发破坏钎料表面的氧化膜；挥发的mg与真空中残存的co2、o2和水蒸气反应，防止氧化铝膜形成，从而可以获得良好焊接质量的产品。
具体实施方式
23.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例一：
25.一种提高换热器钎焊合格率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
26.s1：把需要真空钎焊的换热器零部件进行热浸清洗，然后进行冷浸超声波漂洗，最后经过汽相干燥清洗，冷却干燥后备用；
27.超声波清洗的具体步骤为：首先由操作者将待清洗的工件依次放入工装篮内，再将其放置在进料小车上推至上料位，通过感应开关联动由全自动机械手送至第一工位进行清洗，依次经过漂洗、浴洗、干燥之后由全自动机械手提出放置在出料小车上，再由操作者将工件取出转入下道工序即可。
28.s2：将清洗后的换热器铝材放入到真空钎焊炉中，使用夹具夹紧；
29.s3：由室温20分钟升温至360℃或8-10℃/s的升温速率，保温40-60分钟。温差不超过
±
25℃真空度小于7.5*10-3
，25分钟升温至470℃或6-8℃/s的升温速率。工件芯体温度高于330℃时保温60-100分钟，温差不超过
±
15℃。真空度小于6.5*10-3
，20分钟升温至520℃，工件芯体温度高于510℃时保温60分钟温差不超过
±
10℃，真空度小于5.0*10-3
；
30.s4：15分钟升温至570℃，或以15-20℃/s的升温速率，工件芯体温度高于560℃时保温50分钟,温差不超过
±
5℃，10分钟升温至620℃，或以10-15℃/s的升温速率工件芯体温度598℃-605℃时保温20到50分钟，10分钟降温至603℃，保温10-30分钟，温差不超过
±
2℃。冷却到520℃以下出炉；
31.s5：真空度达到5
×
10-3
pa后开始加热钎焊，加入一定的mg作为金属活化剂，车间空气中不含可称量质点(尘埃、粉尘)，亦不可受酸或其他物质蒸汽污染，四壁与天花板要刷涂防水漆，定期清扫，防止机械微粒落入器件中。地面必须光洁无裂缝，以免积存灰尘，保持一定的干湿度，需要记录钎焊的真空度，加热速率，稳定温度及时间，钎焊温度，钎焊保温时间，冷却速率，出炉温度。
32.到钎焊温度时598-605℃时基体金属急剧膨胀，使表面氧化膜开裂，液态钎料由开裂处流入氧化膜层下，把铝合金材料表面的氧化膜揭起并进一步挤碎。al表面很容易生成一层致密且稳定、熔点很高(约2050℃)的al2o3膜，真空钎焊时阻碍钎料和母材的润湿和结合。al和铝合金的真空钎焊不使用钎剂，而是在真空条件(3-5.0
×
10-3pa)下，借助蒸气压较高、对o2的亲和力比al大的mg作金属活化剂去膜,并将mg作为合金元素加入铝硅钎料中，真空钎焊用铝硅钎料中mg的含量一般控制在1％～1.5％。
33.铝真空钎焊去膜的机理如下：
34.1.al2o3的热膨胀系数只有铝的1/3，铝急剧膨胀，使得氧化膜开裂。
35.2.加热时mg的挥发破坏钎料表面的氧化膜。
36.3.挥发的mg与真空中残存的co2、o2和水蒸气反应：
37.2mg+o2＝2mgo
38.mg+h2o＝mgo+h239.mg+co2＝mgo+c
40.3mg+al2o3＝3mgo+2al
41.实施例二：
42.一种提高换热器钎焊合格率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
43.s1：把需要真空钎焊的换热器零部件进行清洗，冷却干燥后备用；
44.s2：将清洗后的换热器铝材放入到真空钎焊炉中，使用夹具夹紧；
45.s3：由室温20分钟升温至360℃或8-10℃/s的升温速率，保温40-60分钟。温差不超过
±
25℃真空度小于7.5*10-3
，25分钟升温至470℃或6-8℃/s的升温速率。工件芯体温度高于330℃时保温60-100分钟，温差不超过
±
15℃。真空度小于6.5*10-3
，20分钟升温至520℃，工件芯体温度高于510℃时保温60分钟温差不超过
±
10℃，真空度小于5.0*10-3
；
46.s4：15分钟升温至570℃，或以15-20℃/s的升温速率，工件芯体温度高于560℃时保温50分钟,温差不超过
±
5℃，10分钟升温至620℃，或以10-15℃/s的升温速率工件芯体温度598℃-605℃时保温20到50分钟，10分钟降温至603℃，保温10-30分钟，温差不超过
±
2℃。冷却到520℃以下出炉；
47.s5：真空度达到5
×
10-3
pa后开始加热钎焊，加入一定的mg作为金属活化剂，车间空气中不含可称量质点(尘埃、粉尘)，亦不可受酸或其他物质蒸汽污染，四壁与天花板要刷涂防水漆，定期清扫，防止机械微粒落入器件中。地面必须光洁无裂缝，以免积存灰尘，保持一定的干湿度，需要记录钎焊的真空度，加热速率，稳定温度及时间，钎焊温度，钎焊保温时间，冷却速率，出炉温度。
48.实施例三：
49.一种提高换热器钎焊合格率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
50.s1：把需要真空钎焊的换热器零部件进行热浸清洗，然后进行冷浸超声波漂洗，最后经过汽相干燥清洗，冷却干燥后备用；
51.超声波清洗的具体步骤为：首先由操作者将待清洗的工件依次放入工装篮内，再将其放置在进料小车上推至上料位，通过感应开关联动由全自动机械手送至第一工位进行清洗，依次经过漂洗、浴洗、干燥之后由全自动机械手提出放置在出料小车上，再由操作者将工件取出转入下道工序即可。
52.s2：将清洗后的换热器铝材放入到真空钎焊炉中，使用夹具夹紧；
53.s3：由室温20分钟升温至360℃或8-10℃/s的升温速率，保温40-60分钟。温差不超过
±
25℃真空度小于7.5*10-3
，25分钟升温至470℃或6-8℃/s的升温速率。工件芯体温度高于330℃时保温60-100分钟，温差不超过
±
15℃。真空度小于6.5*10-3
，20分钟升温至520℃，工件芯体温度高于510℃时保温60分钟温差不超过
±
10℃，真空度小于5.0*10-3
；
54.s4：15分钟升温至570℃，或以15-20℃/s的升温速率，工件芯体温度高于560℃时保温50分钟,温差不超过
±
5℃，10分钟升温至620℃，或以10-15℃/s的升温速率工件芯体温度598℃-605℃时保温20到50分钟，10分钟降温至603℃，保温10-30分钟，温差不超过
±
2℃。冷却到520℃以下出炉；
55.s5：真空度达到5
×
10-3
pa后开始加热钎焊，钎焊车间空气中不含可称量质点(尘埃、粉尘)，亦不可受酸或其他物质蒸汽污染，四壁与天花板要刷涂防水漆，定期清扫，防止机械微粒落入器件中。地面必须光洁无裂缝，以免积存灰尘，保持一定的干湿度，需要记录钎焊的真空度，加热速率，稳定温度及时间，钎焊温度，钎焊保温时间，冷却速率，出炉温度。
56.分别对实施例一、实施例二和实施例三中获得的钎焊产品进行质量检测，实施例一种的钎焊产品质量较好，实施例二中的钎焊产品零部件装配间隙过大，实施例三中的钎焊产品复合层不均匀，局部皮材过厚。因此实施例一为本技术的最佳实施例。
57.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种提高换热器钎焊合格率的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：把需要真空钎焊的换热器零部件进行热浸清洗，然后进行冷浸超声波漂洗，最后经过汽相干燥清洗，冷却干燥后备用；s2：将清洗后的换热器铝材放入到真空钎焊炉中，使用夹具夹紧；s3：由室温20分钟升温至360℃或8-10℃/s的升温速率，保温40-60分钟。温差不超过
±
25℃真空度小于7.5*10-3
，25分钟升温至470℃或6-8℃/s的升温速率。工件芯体温度高于330℃时保温60-100分钟，温差不超过
±
15℃。真空度小于6.5*10-3
，20分钟升温至520℃，工件芯体温度高于510℃时保温60分钟温差不超过
±
10℃，真空度小于5.0*10-3
；s4：15分钟升温至570℃，或以15-20℃/s的升温速率，工件芯体温度高于560℃时保温50分钟,温差不超过
±
5℃，10分钟升温至620℃，或以10-15℃/s的升温速率工件芯体温度598℃-605℃时保温20到50分钟，10分钟降温至603℃，保温10-30分钟，温差不超过
±
2℃。冷却到520℃以下出炉；s5：真空度达到5
×
10-3
pa后开始加热钎焊，加入一定的mg作为金属活化剂。2.根据权利要求1所述的一种提高换热器钎焊合格率的方法，其特征在于：所述s1中将工件篮框手动放入进出料装置，由二辆工件移动车自动完成整个清洗过程，最后将工件篮框提出。3.根据权利要求1所述的一种提高换热器钎焊合格率的方法，其特征在于：所述s1中超声波清洗的具体步骤为：首先由操作者将待清洗的工件依次放入工装篮内，再将其放置在进料小车上推至上料位，通过感应开关联动由全自动机械手送至第一工位进行清洗，依次经过漂洗、浴洗、干燥之后由全自动机械手提出放置在出料小车上，再由操作者将工件取出转入下道工序即可。4.根据权利要求1所述的一种提高换热器钎焊合格率的方法，其特征在于：所述s5中，al2o3的热膨胀系数只有铝的1/3，铝急剧膨胀，使得氧化膜开裂；加热时mg的挥发破坏钎料表面的氧化膜；挥发的mg与真空中残存的co2、o2和水蒸气反应。5.根据权利要求1所述的一种提高换热器钎焊合格率的方法，其特征在于：所述s5中，车间空气中不含可称量质点(尘埃、粉尘)，亦不可受酸或其他物质蒸汽污染，四壁与天花板要刷涂防水漆，定期清扫，防止机械微粒落入器件中。地面必须光洁无裂缝，以免积存灰尘，保持一定的干湿度。6.根据权利要求1所述的一种提高换热器钎焊合格率的方法，其特征在于：所述s5中进行钎焊时，需要记录钎焊的真空度，加热速率，稳定温度及时间，钎焊温度，钎焊保温时间，冷却速率，出炉温度。

技术总结
本发明公开了一种提高换热器钎焊合格率的方法，包括以下步骤，把需要真空钎焊的换热器零部件进行热浸清洗，然后进行冷浸超声波漂洗，最后经过汽相干燥清洗，将清洗后的换热器铝材放入到真空钎焊炉中，真空度达到5


技术研发人员：任国银
受保护的技术使用者：南京百灵汽车电气机械有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/8/28