热交换器钎焊技术课件

20132013年年质量专家小组情况介绍质量专家小组情况介绍小组名称：铝钎焊小组小组名称：铝钎焊小组日日 期：期：20132013年年8 8月月1313日日2013年质量专家小组情况介绍小组名称：铝钎焊小组专家小组成立目标专家小组成立目标通过研究铝钎焊工艺，掌握钎焊关键控制因素；通过铝钎焊关键控制因素的推广，提升薄弱供应商水平；通过对铝钎焊材料选型的研究积累,形成KnowHow；定期开展专题交流会,就铝钎焊质量问题形成进行小组成员共享；专家小组成立目标通过研究铝钎焊工艺，掌握钎焊关键控制因素；小组小组介绍介绍小组机构姓名科室岗位技术能级主要责任组长侯黎明产品质量促进科后期SQE经理3负责组织小组目标与计划制定及实施副组长李明明产品质量促进科后期SQE2负责钎焊工艺整体关键控制项目及参数的研究组员陈新波前期SQE前期SQE1负责钎焊零件结构与钎焊工艺关系的研究薛俊质量分析科质量分析工程师3负责售后钎焊零件失效分析汇总李茗青产品质量促进科后期SQE1负责钎焊工艺的推广与提升齐朝轶实验室材料分析工程师2负责钎焊材料选型的研究 通过SQE、质量分析和实验室三方的联动合作，形成钎焊材料选型参考BOM及钎焊工艺控制计划；建立钎焊质量问题快速分析机制，共享钎焊know how。小组成员信息小组介绍小组机构姓名科室岗位技术能级主要责任组长侯黎明产品质工作计划及推进情况工作计划及推进情况计划进度实施进度小组工作计划推进表工作计划及推进情况计划进度实施进度小组工作计划推进表铝钎焊工艺介绍及关键控制因素铝钎焊工艺介绍及关键控制因素铝钎焊工艺介绍及关键控制因素内容简介内容简介u铝钎焊历史介绍铝钎焊历史介绍u铝钎焊应用领域铝钎焊应用领域u铝钎焊的原理铝钎焊的原理u铝钎焊工艺介绍铝钎焊工艺介绍u耐腐蚀要求耐腐蚀要求内容简介铝钎焊历史介绍一、氯化物钎焊一、氯化物钎焊 19601960年年-1985-1985年年将零件浸入将零件浸入600C600C的熔融氯化盐槽罐中进行焊接。的熔融氯化盐槽罐中进行焊接。NaClNaCl、KClKCl、LiCl LiCl 等等缺点：缺点：1 1、焊接后零件表面形成一层腐蚀性的氯化钠残留物；、焊接后零件表面形成一层腐蚀性的氯化钠残留物；2 2、增加氯化物清洗工序；、增加氯化物清洗工序；3 3、该工艺不适宜批量生产；、该工艺不适宜批量生产；钎焊历史介绍钎焊历史介绍一、氯化物钎焊 1960年-1985年钎焊历史介绍二、真空钎焊二、真空钎焊 19751975年年-现在现在 在高温真空钎焊炉中，利用镁的扩散现象且易从铝镁合金中挥发在高温真空钎焊炉中，利用镁的扩散现象且易从铝镁合金中挥发刺穿其表面的氧化膜的原理，以铝硅镁合金作为钎料。刺穿其表面的氧化膜的原理，以铝硅镁合金作为钎料。优点：优点：1 1、消除了氯化物钎焊后残余物清除的必要性；、消除了氯化物钎焊后残余物清除的必要性；2 2、不需要焊剂；、不需要焊剂；3 3、适用于高强度镁铝合金；、适用于高强度镁铝合金；缺点：缺点：1 1、钎焊部件的表面洁净度要求极高；、钎焊部件的表面洁净度要求极高；2 2、真空钎焊炉内气氛要求极高；、真空钎焊炉内气氛要求极高；钎焊真空度（钎焊真空度（10-3Pa10-3Pa）3 3、该工艺不适宜大尺寸零件大批量生产；、该工艺不适宜大尺寸零件大批量生产；钎焊历史介绍钎焊历史介绍二、真空钎焊 1975年-现在钎焊历史介绍三、三、NOCOLOKNOCOLOK钎焊钎焊 19801980年年-现在现在 在氮气隧道炉中，利用无腐蚀的氟铝酸钾钎剂去除零件表面氧化膜，在氮气隧道炉中，利用无腐蚀的氟铝酸钾钎剂去除零件表面氧化膜，以铝硅合金作为钎料。该铅剂被以铝硅合金作为钎料。该铅剂被ALCANALCAN公司注册为公司注册为NOCOLOKNOCOLOK，现绝大部份，现绝大部份采用该工艺。采用该工艺。优点：优点：1 1、消除了氯化物钎焊后残余物清除的必要性；、消除了氯化物钎焊后残余物清除的必要性；2 2、相对于真空钎焊，其炉内气氛、洁净度要求有所降低；、相对于真空钎焊，其炉内气氛、洁净度要求有所降低；3 3、适用于大规模批量生产；、适用于大规模批量生产；缺点：缺点：1 1、工艺工序较多且复杂；、工艺工序较多且复杂；钎焊历史介绍钎焊历史介绍三、NOCOLOK钎焊 1980年-现在钎焊历史介绍1 1、家用空调及冰箱热交换器；、家用空调及冰箱热交换器；2 2、汽车各类热交换器；、汽车各类热交换器；3 3、汽车空调管路；、汽车空调管路；钎焊应用领域钎焊应用领域1、家用空调及冰箱热交换器；钎焊应用领域1 1、钎焊原理、钎焊原理钎焊原理钎焊原理视频点击钎焊过程：钎焊过程：钎剂熔化作用钎剂熔化作用钎料熔化钎料熔化相互作用相互作用冷却凝固冷却凝固钎焊是母材不熔化，而只是钎焊熔化钎焊是母材不熔化，而只是钎焊熔化钎剂的熔点钎料的熔点母材熔点钎剂的熔点钎料的熔点母材熔点铅料靠铅料靠毛细管作用力毛细管作用力流入焊缝间隙从而形成母材之间的联结。流入焊缝间隙从而形成母材之间的联结。1、钎焊原理钎焊原理视频点击钎焊过程：钎剂熔化作用钎料熔化2 2、钎焊成功四要素、钎焊成功四要素钎焊原理钎焊原理（1 1）合理的装配间隙；）合理的装配间隙；（2 2）焊接面的清洁度；）焊接面的清洁度；（3 3）去除铝表面氧化膜；）去除铝表面氧化膜；（4 4）合理的焊接温度；）合理的焊接温度；2、钎焊成功四要素钎焊原理（1）合理的装配间隙；钎焊零件工艺过程钎焊零件工艺过程要素一要素一要素二要素二要素三要素四钎焊零件工艺过程要素一要素一要素二要素二要素三要素四钎焊工艺过程钎焊工艺过程装配（要素一）钎焊工艺过程装配（要素一）合理的装配间隙是钎焊的前提条件合理的装配间隙是钎焊的前提条件；u建议间隙为建议间隙为0.1-0.15mm0.1-0.15mm；u复合材料焊接部位应紧密配合，复合层可视为间隙距离；复合材料焊接部位应紧密配合，复合层可视为间隙距离；u非复合材料应避免出现紧密配合；非复合材料应避免出现紧密配合；零件装配零件装配案例：装配间隙过大合理的装配间隙是钎焊的前提条件；零件装配案 例：装配间隙过确保扁管精确地装配至主板孔内；确保扁管精确地装配至主板孔内；u扁管、翅片及主板孔位尺寸；扁管、翅片及主板孔位尺寸；u压装工装的固定；压装工装的固定；u压装设备压装方向一致性；压装设备压装方向一致性；零件装配零件装配主片散热带扁管案例：扁管接头损坏泄漏确保扁管精确地装配至主板孔内；零件装配主片散热带扁管案 例除除油清洗油清洗除油清洗（要素二）除油清洗 除油清洗（要素二）铝表面主要为残存的加工润滑油，对钎焊铝表面主要为残存的加工润滑油，对钎焊影响较大，装配前必须先清除掉。影响较大，装配前必须先清除掉。不充分清洗的后果：不充分清洗的后果：u铅剂涂抹不均、不足；铅剂涂抹不均、不足；u影响钎焊质量影响钎焊质量u钎焊后表面外观质量较差；钎焊后表面外观质量较差；除油清洗除油清洗案例：杂质问题案例:除油问题铝表面主要为残存的加工润滑油，对钎焊除油清洗案 例：杂质问热除油：热除油：u通过气体燃烧加热；通过气体燃烧加热；u一般分为一般分为1-21-2个温区；个温区；除油清洗除油清洗热除油：除油清洗如何评价：如何评价：u通过前后称重对比；通过前后称重对比；u表面张力测试笔；表面张力测试笔；u表面光亮；表面光亮；u表面无油腻感；表面无油腻感；u表面无灰尘或者杂质；表面无灰尘或者杂质；除油清洗除油清洗如何评价：除油清洗铅剂喷淋铅剂喷淋铅剂喷淋（要素三）铅剂喷淋铅剂喷淋（要素三）NOCOLOK NOCOLOK铅剂作用铅剂作用NOCOLOKNOCOLOK铅剂作用铅剂作用溶解铝材表面的氧化膜；溶解铝材表面的氧化膜；阻止钎焊时下层未被氧化的铝合金进阻止钎焊时下层未被氧化的铝合金进一步被氧化；一步被氧化；提高母材金属的润湿性提高母材金属的润湿性,加强钎料金加强钎料金属流动；属流动；NOCOLOK铅剂作用NOCOLOK铅剂作用溶解铝材表面 NOCOLOK NOCOLOK铅剂特性铅剂特性NOCOLOKNOCOLOK铅剂特性铅剂特性 NOCOLOK铅剂特性NOCOLOK铅剂特性铅剂喷淋目标：铅剂喷淋目标：u钎剂附着量：钎剂附着量：3-5 g/m23-5 g/m2；u铅剂太少：铅料流动性差铅剂太少：铅料流动性差u铅剂太多：钎焊后铅剂残留铅剂太多：钎焊后铅剂残留主要影响因素：主要影响因素：u铅剂浓度；铅剂浓度；u链速；链速；u喷淋流量；喷淋流量；u风刀的使用；风刀的使用；铅剂喷淋铅剂喷淋案例：中冷器未喷淋导致爆破铅剂喷淋目标：铅剂喷淋案 例：中冷器未喷淋导致爆破铅剂浓度控制：铅剂浓度控制：用量杯取出用量杯取出10001000毫升的悬浮液样品并称重。通过浓度与重量的相对毫升的悬浮液样品并称重。通过浓度与重量的相对关系图，则可测出浓度。关系图，则可测出浓度。铅剂喷淋铅剂喷淋铅剂浓度控制：铅剂喷淋铅剂喷淋铅剂喷淋铅剂喷淋不均铅剂喷淋均匀铅剂喷淋铅剂喷淋不均铅剂喷淋均匀铅剂喷淋铅剂喷淋铅剂喷淋铅剂喷淋铅剂喷淋铅剂喷淋干燥干燥干燥干燥干燥干燥干燥干燥钎焊钎焊钎焊（要素四）钎焊钎焊（要素四）钎焊钎焊钎焊钎焊钎焊炉内气氛的控制：炉内气氛的控制：（1 1）定期对炉温的准确性进行测试监控；）定期对炉温的准确性进行测试监控；（2 2）对炉内炉温、链速、氧含量、水分进行）对炉内炉温、链速、氧含量、水分进行 实时监控；实时监控；钎焊炉内气氛的控制：钎焊钎焊钎焊钎焊钎焊钎焊腐蚀的概念：腐蚀的概念：腐蚀性能是衡量热交换器性能好坏的主要标准之一腐蚀性能是衡量热交换器性能好坏的主要标准之一,是铝质热交换器降低成是铝质热交换器降低成本、提高寿命、走向实用化的关键。本、提高寿命、走向实用化的关键。热交换器由内部有换热介质流动的管道与翅片材接合而成热交换器由内部有换热介质流动的管道与翅片材接合而成,它的腐蚀分为内它的腐蚀分为内部腐蚀部腐蚀(流体管内流体管内)和外部腐蚀两部分，表和外部腐蚀两部分，表1 1为汽车热交换器的内、外环境。为汽车热交换器的内、外环境。u内部腐蚀：汽车热交换器的内部腐蚀主要受水质内部腐蚀：汽车热交换器的内部腐蚀主要受水质(有害离子有害离子)、水温、压力、水温、压力和水中的含氧量和水中的含氧量,以及管路中使用其他金属的情况影响。冷凝器和蒸发器的以及管路中使用其他金属的情况影响。冷凝器和蒸发器的管子内部冷却剂是氟利昂管子内部冷却剂是氟利昂,如果维护适当如果维护适当(避免潮湿避免潮湿),),氟利昂不腐蚀铝。因此氟利昂不腐蚀铝。因此,油冷却剂或空气冷却器的内表面一般不存在腐蚀问题。但其他热交换器（如油冷却剂或空气冷却器的内表面一般不存在腐蚀问题。但其他热交换器（如散热器）则很难避免潮湿散热器）则很难避免潮湿,并且往往是干湿交替状态并且往往是干湿交替状态,其内部的腐蚀及泄露就其内部的腐蚀及泄露就不得不考虑了。不得不考虑了。u外部腐蚀：汽车热交换器的外部腐蚀包括管材外部、翅片材的腐蚀以及二外部腐蚀：汽车热交换器的外部腐蚀包括管材外部、翅片材的腐蚀以及二者之间的相互电化学作用。者之间的相互电化学作用。图2：蒸发器复合板腐蚀示意图图1：腐蚀作用模式图耐用性及腐蚀性要求耐用性及腐蚀性要求腐蚀的概念：图2：蒸发器复合板腐蚀示意图图1：腐蚀作用模式图腐蚀试验介绍：腐蚀试验介绍：为了在更短的时间内得出相对比较结果，长久以来人们一直在寻找一种加速为了在更短的时间内得出相对比较结果，长久以来人们一直在寻找一种加速腐蚀试验的方法，实现在比实用状态更苛刻的条件下进行腐蚀试验，以评价腐蚀试验的方法，实现在比实用状态更苛刻的条件下进行腐蚀试验，以评价热换热器产品在实际使用环境下的耐久性。其中，盐雾试验和循环腐蚀试验热换热器产品在实际使用环境下的耐久性。其中，盐雾试验和循环腐蚀试验是最常用的试验方法，常用的有如下试验：是最常用的试验方法，常用的有如下试验：合成海水酸化循环试验合成海水酸化循环试验实验条件：lSWAAT测试包括0.5小时酸洗合成海水(PH2.8-3.0)，喷淋和保持90分钟浸泡在相对湿度高于98%的环境下实验周期：l实验直到失效结果评估：l失效日期l失效模式分析备注：该测试通常用于蒸发器和冷凝器二氧化硫盐雾循环试验二氧化硫盐雾循环试验实验条件：l二氧化硫盐雾循环试验包括持续盐雾喷淋并每6个小时接入SO2气体1小时(每6小时一次循环，每天4次)实验周期：l实验直到失效结果评估：l失效日期l失效模式分析备注：该测试通常用于蒸发器循环腐蚀试验循环腐蚀试验实验条件：循环中性盐雾试验，包括干燥、湿润、盐雾喷淋三个周期（8小时一个循环），用于测试有涂层或无涂层的铝、钢基底。实验周期：l233天结果评估：l腐蚀等级铜加速醋酸盐雾试验铜加速醋酸盐雾试验实验条件：铜盐加速醋酸盐雾试验与中性盐雾试验相比，试验温度从35提高到50。再加上铜盐对腐蚀的加速作用，使其腐蚀速度提高了78倍，它比醋酸盐雾验也快23倍。实验周期：l500小时结果评估：l腐蚀等级耐用性及腐蚀性要求耐用性及腐蚀性要求腐蚀试验介绍：合成海水酸化循环试验二氧化硫盐雾循环试验循环腐提高抗腐蚀性能：提高抗腐蚀性能：零件使用耐久性的一个关键点就是抗腐蚀性能，而提高抗腐蚀主要应从优化零件使用耐久性的一个关键点就是抗腐蚀性能，而提高抗腐蚀主要应从优化合金选材搭配、芯材表面涂覆层、钎焊工艺三个方面来共同实现：合金选材搭配、芯材表面涂覆层、钎焊工艺三个方面来共同实现：合金选材搭配合金选材搭配芯材表面涂覆层芯材表面涂覆层钎焊工艺优化钎焊工艺优化良好的抗腐蚀性能良好的抗腐蚀性能耐用性及腐蚀性要求耐用性及腐蚀性要求提高抗腐蚀性能：合金选材搭配芯材表面涂覆层钎焊工艺优化良好的一一.合金选材搭配：合金选材搭配：1.1.材料化学成分（材料化学成分（%wt%wt）及性能：）及性能：集流管集流管翅片翅片扁管扁管焊后腐蚀电位焊后腐蚀电位(Ecorr)耐用性及腐蚀性要求耐用性及腐蚀性要求一.合金选材搭配：集流管翅片扁管焊后腐蚀电位(Ecorr)耐2.2.系统选配方案：系统选配方案：不同型号的选材搭配组装后，经钎焊模拟之后测试各组选材的腐蚀电位，并不同型号的选材搭配组装后，经钎焊模拟之后测试各组选材的腐蚀电位，并在金相下观察电位与腐蚀的相对关系，得出如下结论：在金相下观察电位与腐蚀的相对关系，得出如下结论：l钎剂预涂覆的钎剂预涂覆的SAPASAPA长寿命合金长寿命合金(AA3110(AA3110型扁管型扁管)，搭配翅片，搭配翅片(FA6815(FA6815型型)，可以得到，可以得到良好的抗腐蚀性能良好的抗腐蚀性能(合成海水酸化循环试验后的零件状态见右图，翅片无明显脱落，合成海水酸化循环试验后的零件状态见右图，翅片无明显脱落，具备热传到效能具备热传到效能)腐蚀电位差别腐蚀电位差别&腐蚀效果腐蚀效果AA3110型扁管型扁管+FA6815型型翅片（钎剂翅片（钎剂ALSI12），），40天天SWAAT后后耐用性及腐蚀性要求耐用性及腐蚀性要求2.系统选配方案：腐蚀电位差别&腐蚀效果AA3110型扁管+二二.芯材表面涂覆层：芯材表面涂覆层：典型传统的微通道扁管热交换器典型传统的微通道扁管热交换器(冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器)可以通过以下表面处理方可以通过以下表面处理方式提高抗腐蚀性能：式提高抗腐蚀性能：l扁管表面可做电弧喷锌处理，且需要使用长寿命材料。扁管表面可做电弧喷锌处理，且需要使用长寿命材料。l翅片需具有牺牲腐蚀作用翅片需具有牺牲腐蚀作用(保护扁管保护扁管)，且翅片表面最好带复合层材料。，且翅片表面最好带复合层材料。波形复合翅片波形复合翅片 电弧喷锌扁管电弧喷锌扁管氧化膜氧化膜翅片翅片牺牲保护牺牲保护耐用性及腐蚀性要求耐用性及腐蚀性要求二.芯材表面涂覆层：波形复合翅片 电弧喷锌扁管氧化膜翅片三三.钎焊工艺优化：钎焊工艺优化：针对微通道扁管式热交换器，使用如下工艺可以增加耐腐蚀性：针对微通道扁管式热交换器，使用如下工艺可以增加耐腐蚀性：l使用非腐蚀性钎剂。使用非腐蚀性钎剂。【如如nocoloknocolok钎剂，它包含钎剂，它包含KAlF4(70-80%),K2ALF5 KAlF4(70-80%),K2ALF5 H20H20和和K2ALF5(20-30%)K2ALF5(20-30%)】l采用连续炉钎焊，氮气含量采用连续炉钎焊，氮气含量99.999%(99.999%(氧含量小于氧含量小于100ppm)100ppm)。l必须保证钎剂喷涂的均匀性必须保证钎剂喷涂的均匀性(3-5g/m2)(3-5g/m2)。l如果不是复合翅片，必须要在表面做钎剂预涂覆层处理。同时，预涂覆可如果不是复合翅片，必须要在表面做钎剂预涂覆层处理。同时，预涂覆可以降低扁管表面锌含量。以降低扁管表面锌含量。l如果没有预涂覆层，必须保证喷锌的均匀性，对于挤压微通道扁管来说，如果没有预涂覆层，必须保证喷锌的均匀性，对于挤压微通道扁管来说，喷锌量需要大于喷锌量需要大于6 2g/m26 2g/m2。耐用性及腐蚀性要求耐用性及腐蚀性要求三.钎焊工艺优化：耐用性及腐蚀性要求谢谢 谢！谢！谢 谢！