El colapso de los intercambiadores de calor de placas de aluminio (un problema crítico en el sector de la energía)defectos en la soldadura de aluminio(comúnmente se encuentran en los intercooler de automóviles, los refrigeradores de aceite y los intercambiadores de calor aeroespaciales) durantesoldadura al vacíoes uno de los modos de fallo más intratables enAnálisis del fallo del intercambiador de calorEn general, significa que a la temperatura de soldadura, la resistencia estructural es insuficiente para soportar el propio peso del componente o la presión del accesorio.conduciendo a pasajes bloqueados o pérdida de hermeticidad. Un sistema deAnálisis del colapso de soldaduraEl problema se presenta a continuación.
1Mecanismo de colapso y peligros
Durante la fase de retención de la soldadura al vacío (aproximadamente 595 ∼ 620 °C), el metal base (principalmente aleación de aluminio 3003) se ablanda, mientras que el metal de relleno de soldadura (por ejemplo,4004 de aleación de aluminio) se funde en un líquidoSi la hebilla de las aletas o la capacidad de carga del núcleo es inadecuada, el colapso ocurre bajo la gravedad o la presión de los accesorios.varias capas de láminas de separación se pegan juntas, y el producto es desechado directamente.con una altura de más de 1 mm,las fallas.
2Análisis de la causa del colapso
El colapso rara vez es causado por un solo factor, sino que es el resultado de la combinación de cuatro factores: temperatura, material, estructura y herramientas.optimización del proceso de soldaduraRequiere abordar los cuatro.
2.1 Parámetros incorrectos del proceso de soldadura
En el caso de losTemperatura de soldadura excesivamente alta
Cuando la temperatura excede en gran medida laPunto eutético de Al-Si, se produce un crecimiento de grano en el metal básico, causando una drástica caída enresistencia a altas temperaturasque ya no puede soportar la carga.
(2) ElTiempo de retención demasiado largo
La presencia prolongada del metal líquido de relleno intensifica la erosión del metal base del núcleo, debilitando la resistencia de las aletas, un factor clave en laciclo térmico de soldadurael control.
(3) ElVelocidad de calentamiento demasiado lenta
El exceso de tiempo en la zona de alta temperatura provoca una volatilización prematura del agente de obtención (la brasería al vacío depende del vapor de magnesio) y, al mismo tiempo, da lugar a un ablandamiento excesivo,Comprometerseintegridad de las juntas de soldadura.
2.2 Compatibilidad del material y resistencia del núcleo
En el caso de losRecristalización y ablandamiento del núcleo
A la temperatura de soldadura, la aleación de aluminio 3003 se recristaliza y su resistencia desciende de > 100 MPa (antes del recocido) a aproximadamente 10 ‰ 20 MPa.Si el material tiene una estructura de grano gruesoEn la actualidad, el ablandamiento es aún más rápido.hojas de soldadura de aluminiola selección.
(2) ElSelección inadecuada de las aletas
La resistencia al colapso a altas temperaturas del material de las aletas es inadecuada.diseño de aleta de soldaduraSi se utiliza erróneamente una serie de aluminio puro (por ejemplo, 1100), el colapso es muy probable.Las diferentes geometrías de las aletas ofrecen diferentes resistencias al colapso. Las aletas dentadas o desplazadas presentan la menor resistencia al colapso., un factor importante enconjunto del núcleo del intercambiador de calor.
(3) ElErosión de la capa metálica de relleno de soldadura
La capa de revestimiento en aletas o placas compuestas puede ser demasiado gruesa, o una erosión severa puede penetrar en el revestimiento y atacar el núcleo, lo que resulta en:Erosión de los metales del relleno de soldaduralos defectos.
2.3 Tolerancias de los componentes y calidad del montaje
En el caso de losEncuentro de núcleo demasiado apretado
Un espacio de montaje demasiado pequeño entre las aletas y las láminas de separación hace que los extremos de las aletas se compriman y se abran durante la expansión térmica.
(2) ElEl conjunto del núcleo es demasiado flojo
Una brecha demasiado grande impide que las aletas se contraigan efectivamente en el estado caliente, causando que se derrumben.
(3) ElTolerancia de altura de la barra lateral
Cuando la altura de la barra lateral es inferior a la altura de la aleta, toda lapresión del aparatoes soportado por las aletas, aplastándolos directamente.
2.4 Diseño y fijación estructural
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Relación de aspecto demasiado grande: Las aletas que son demasiado altas o demasiado delgadas (gran relación altura/ espesor) provocan inestabilidad según lo calculado para los soportes de compresión delgados.
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Fuerza de sujeción excesiva: La presión excesiva aplicada para corregir la distorsión no puede ser sostenida por las aletas a una temperatura elevada.
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Apoyo insuficiente: La falta de soporte auxiliar en el centro de un núcleo grande conduce al colapso central bajo gravedad, un problema común en eldiseño de los accesorios de soldadura.
3. Métodos de resolución y solución de problemas
Se recomienda realizarSolución de problemas de defecto de soldaduraen la siguiente secuencia:
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Inspeccionar la curva del proceso
Verifique si la temperatura real del horno se desvía de la especificación y si las ubicaciones del termoparejo son correctas.El tiempo de retención de los productos químicos (de 605 °C a 600 °C) o reducir el tiempo de retención (un paso clave en laControl del proceso de soldadura al vacío.
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Confirmar el lote de material
Compruebe si el material de las aletas es resistente al colapso (por ejemplo,3003 + 1% ZnSe pueden tomar muestras pararesistencia a la compresión a altas temperaturaslas pruebas.
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Evaluar la brecha de montaje
Antes del montaje, medir la altura de la aleta y la altura de la barra lateral.asegurando que la presión de los accesorios se aplica predominantemente a las barras laterales en lugar de a las aletassoldadura de aluminiolos resultados.
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Verificar el nivel de vacío
Un nivel de vacío insuficiente (es decir, una presión superior a 10−2 Pa) permite que las películas de óxido obstaculicen la transferencia de calor uniforme, lo que resulta en un sobrecalentamiento localizado, erosión,y el colapso de un parámetro crítico ensoldadura en atmósfera controlada.
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