Меры оптимизации процесса вакуумной пайки радиатора водяного охлаждения из алюминиевого сплава

Радиаторы с водяным охлаждением из алюминиевого сплава все чаще используются в таких областях, как железнодорожный транспорт, аэрокосмическая промышленность, судостроение, ветроэнергетика и т. д., благодаря своей высокой эффективности рассеивания тепла, экологичности и безопасности.
Вакуумная пайка все шире применяется в радиаторах с водяным охлаждением, поскольку она не требует добавления паяльного флюса и позволяет паять несколько радиаторов одновременно. Особенно подходит для сварки радиаторов со сложными проточными каналами.
Вакуумная пайка — это технология сварки, при которой свариваемые детали и припой зажимаются в приспособлении под определенным вакуумом, а температура выше линии ликвидуса припоя и ниже линии солидуса основного материала. Жидкий припой заполняет зазор между свариваемыми деталями под действием капиллярных сил, а при понижении температуры припой затвердевает, соединяя свариваемые детали.

В настоящее время дефекты вакуумной пайки радиаторов водяного охлаждения из алюминиевых сплавов и меры их устранения следующие:
1. Распространенные дефекты и причины
1. Устьица
Причины: Неправильный выбор припоя (содержащего элементы с низкой температурой кипения), неполная очистка основного материала или припоя, а также недостаточный вакуум, приводящий к невозможности удаления кристаллизованной воды или масла.
Симптомы: На поверхности или внутри сварного шва образуются круглые отверстия.
Меры оптимизации вакуумной пайки: Выбирайте припой, не содержащий легкокипящих элементов; тщательно очистите базовый материал и припой, высушите для удаления влаги; убедитесь, что степень вакуума ниже (1×10-3Па) (до достижения линии солидуса припоя).
2. Поток
Причины: Температура пайки слишком высока/время выдержки слишком велико, количество растворенного основного материала слишком велико, зазор для пайки слишком велик, а теплоемкость инструмента велика.
Симптомы: Жидкий припой вытекает с поверхности пайки, что влияет на плоскостность поверхности.
Меры оптимизации вакуумной пайки: оптимизация кривой «температура-время пайки», снижение нагрузки печи и теплоемкости оснастки; контролировать зазор при пайке (регулировать плоскостность и момент затяжки); механически удалить имеющиеся дефекты потока.
3. Плавление
Причины: Взаимодействие между припоем и основным материалом слишком сильное, количество припоя слишком большое, температура слишком высокая/время изоляции слишком длительное.
Симптомы: На поверхности основного материала появляются углубления.
Меры оптимизации вакуумной пайки: выбрать подходящий припой с низким ликвидусом; уменьшить толщину припоя (с 0,2 мм до 0,1 мм); Для ремонта дефектных участков используйте сварку плавлением.

4. Трещина
Причины: Чрезмерный момент зажима приводит к расслоению, слишком высокая скорость нагрева/охлаждения приводит к термическому напряжению и образованию хрупкой фазы припоя.
Симптомы: В паяном шве появляются трещины.
Меры оптимизации вакуумной пайки: отрегулировать момент зажима до соответствующего значения; замедлить скорость нагрева/охлаждения (увеличить площадь изоляции); выбирайте высокопластичный припой.
5. Выступ пайки
Причины: Разделение компонентов основного материала (агрегация в областях с низкой температурой плавления), чрезмерная температура пайки.
Симптомы: На поверхности радиатора образуются опухолевидные выступы.
Меры оптимизации вакуумной пайки: ужесточение контроля состава материала для предотвращения сегрегации; уменьшить температуру пайки или сократить время выдержки; Небольшие выпуклости можно удалить механической обработкой.
6.Плохая сварка
Причины: неполная очистка, необоснованная температурная кривая, чрезмерная влажность окружающей среды, недостаточный вакуум, плохая плоскостность/шероховатость.
Симптомы: Низкая скорость пайки или дефекты провара.
Меры оптимизации вакуумной пайки: поддержание влажности окружающей среды ≤60%; обеспечить шероховатость подложки/крышки (Ra ≤3,2 мкм); температура ликвидуса припоя выше температуры солидуса основного материала.
7. Утечка
Причины: Некачественная сварка, приводящая к дефектам провара, необоснованная конструкция конструкции (например, позиционирующее отверстие расположено слишком близко к каналу потока) и недостаточная прочность базовой плиты/крышки.
Симптомы: Утечка воздуха/жидкости во время испытания на герметичность или эксплуатации.
Меры оптимизации вакуумной пайки: увеличить расстояние между позиционирующим отверстием/резьбовым отверстием и проточным каналом; уменьшить площадь слияния каналов потока для повышения несущей способности давления; оптимизировать толщину подложки/крышки.

8. Несоосность
Причины: Неточная сборка, недостаточное усилие зажима оснастки, плохая горизонтальность корпуса печи.
Производительность: Относительное смещение между базовой плитой и крышкой.
Меры оптимизации вакуумной пайки: использование установочных штифтов при сборке; увеличить усилие зажима инструмента; повторная обработка крышки после ремонтной сварки.
9.Деформация
Причина: Слишком высокая скорость нагрева/охлаждения приводит к градиенту температуры, недостаточной жесткости инструмента и неравномерному усилию зажима.
Симптомы: Полная или частичная деформация радиатора.
Меры оптимизации вакуумной пайки: оптимизация процесса нагрева/охлаждения (сегментная изоляция); выбирать высокопрочные инструментальные материалы; Перед разборкой прибора охладите его до температуры ниже 50°C.
10. Закупорка проточного канала
Причины: Слишком большое количество припоя, слишком узкая конструкция канала припоя и слишком высокая температура пайки приводят к повышенному растворению основного материала.
Производительность: Жидкий припой накапливается и затвердевает в проточном канале.
Меры оптимизации вакуумной пайки: уменьшение количества используемого припоя (резка листового припоя); расширить/увеличить конструкцию проточного канала; использовать вакуумную диффузионную сварку для микроканальной структуры.

Рекомендации по вакуумной пайке
Оптимизация параметров процесса вакуумной пайки: степень вакуума, температурная кривая и скорость нагрева должны динамически регулироваться в зависимости от загрузки печи;
Оптимизация материалов и конструкции: отдавайте приоритет использованию базовых материалов с однородным составом (например, припой алюминий-кремний-магниевый 4-й серии), чтобы избежать конструкций с высокой чувствительностью к дефектам;
Контроль окружающей среды: необходимо строго контролировать влажность производственной среды и стандартизировать процесс очистки.
После внедрения вышеуказанные меры могут значительно снизить уровень дефектов, а в сочетании с контролем процесса (например, ультразвуковым контролем методом погружения в воду) могут еще больше повысить качество готовой продукции.