汽车散热器钎焊工艺

张培泽

摘 要：为了顺应整个汽车制造工业的发展趋势，散热器作为汽车冷却系统中非常重要的部件之一，其工作效率也应当不断提升，并向着轻型化方向发展。钎焊在汽车散热器大规模批量生产中有良好的适用性，如何保障钎焊成品质量是业内人士高度重视的一项课题。文章即在概述汽车散热器构成的基础之上，对钎焊工艺进行研究，并以实验方式指导对钎焊工艺的合理优化，望能够更好的保障汽车散热器的散热性能符合要求，提高钎焊制造合格率。

关键词：汽车；散热器；钎焊；工艺

中图分类号：TG454 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0099-02

Abstract： In order to comply with the development trend of the whole automobile manufacturing industry， as one of the most important parts of the automobile cooling system， the working efficiency of the radiator should be improved continuously， and develop toward the light type direction. Brazing has good applicability in mass production of automobile radiator. How to ensure the quality of brazing finished product is a highly valued topic in the industry. On the basis of summarizing the composition of automobile radiator， this paper studies the brazing technology， and guides the reasonable optimization of brazing process by experiment， so as to guarantee the heat dissipation performance of automobile radiator to meet the requirements and improve brazing qualified rate.

Keywords： automobile； radiator； brazing； process

當前社会经济快速发展背景下，汽车制造产业的发展速度是非常迅猛的，对汽车制造质量以及产品性能的要求也更为严格与具体。汽车在行驶过程中的动力来源为发动机，现阶段正朝着大功率方向发展。而发动机动力性能提高的同时其产热量也会有一定程度上的改变。若热量无法及时传送外排，就会在一定程度上影响发动机性能。散热器作为汽车主体结构中最为关键的散热部分之一，可大量集中散发汽车发动机所产生热量。换言之，散热器性能会直接对汽车发动机散热效果产生影响，并间接影响车辆动力性能、可靠性以及经济性。

1 汽车散热器构成

在汽车发动机冷却系统中，散热器是非常重要的构成部件之一，发动机运行期间多余热量需要通过散热器散发。当前技术条件支持下，汽车发动机冷却系统中所使用散热器可以根据运行模式分为直流型散热器以及横流型散热器这两大类型。散热器进水管装设于上水室，出水管装设于下水室，自汽车发动机出水口流出高温热水通过散热器进水管流入上水室，并经散热器芯体冷却后进入下水室内，最终自出水管流出，并吸入水泵内外排。从这一角度上来看，在汽车发动机冷却系统当中，水室以及主片焊缝质量将直接对散热器进水室以及出水室墙体承受来自发动机冷却系统循环水的流量以及压力大小，并以此种方式对汽车发动机冷却系统的散热性能产生重要影响。

2 散热器钎焊工艺

烘干温度、钎焊温度、保温时间、散热器炉内含氧量、网带速度以及工件摆放密度均会在一定程度上对钎焊工艺质量产生影响。采用ANSYS有限元分析软件对散热器水室与主片炉中钎焊工艺实施情况进行模拟，可确定加热炉各个区域所对应的温度最优值。因此，可通过设定不同网带速度值的方式，对散热器钎焊焊接接头所呈现出的气密性以及显微金相组织情况进行观察与分析。

2.1 实验参数

实验期间所设置基本参数情况如下：（1）钎焊一区设定温度590.0℃，钎焊二区设定温度595.0℃，钎焊三区设定温度605.0℃，钎焊四区设定温度610.0℃，钎焊五区设定温度615.0℃，钎焊六区设定温度610.0℃；（2）网带速度设定值分别为560.0mm/min，780.0mm/min，960.0mm/min；（3）钎剂喷淋浓度设定值为3.0%～6.0%；（4）钎剂涂覆浓度设定

值为28.0%～33.0%；（5）氮气浓度设定值为99.98%；（6）氮

气压力设定值为0.02MPa～0.03MPa；（7）烘干温度设定值为220.0℃；（8）含氧量设定值为0～70.0ppm；（9）摆放密度设定值为3.0件/m。

2.2 实验结果

在网带速度取值过快的情况下，即便温度已经达到钎料熔点温度，但钎料熔化并不完全，仅集中于低熔点相区域，主要原因是受到保温时间过短的影响，母材与钎料接触不完全，无法集中扩散。当网带速度取值为960.0mm/min时，钎缝为主要成分，Al-Si共晶组织呈均匀分布，外表为多边形。同时，钎料与母材之间尚未形成α（A1）残余层，最直接原因为母材与钎料之间接触时间受到网带速度以及保温时间影响，并未有效扩散。当网带速度取值为780.0mm/min时，钎缝组织中可见深色Al-Si共晶组织以及白色α（A1）白色晶粒，且该组织出现在母材与钎缝交接部位，并沿钎缝中心生长。钎焊加工结束并自然冷却凝固期间，钎焊接缝部位金属沿反散热方向洁净，最终形成Al-Si共晶体。当网带速度取值560.0mm/min时，母材与钎缝交界部位会出现溶蚀现象且比较明显，主要原因是受到网带速度影响，保温时间长，在高温状态下钎料表现出了非常理想的流动性能，且高温驱使钎料中Si元素向母材扩散，导致母材成分产生改变，降低固相温度，最终导致溶蚀问题的产生。根据上述结果显示：在汽车散热器钎焊加工过程中，当网带速度取值为560.0mm/min或960.0mm/min时，产品会出现较为明显的漏气现象，钎焊加工质量不合格，为避免漏气，保证产品质量，建议在钎焊加工过程中将网带速度控制为780.0mm/min。

2.3 实验结论

以上实验在确定汽车散热器钎焊工艺钎焊温度的基礎之上，重点研究保温时间（由于保温时间无法确定，故以网带速度作为参考指标）对钎焊接缝组织性质的影响，对比在网带速度影响下，钎焊接缝金相组织呈现结果的差异性。结果显示：当网带速度取值为960.0mm/min时，钎料与母材之间尚未形成α（A1）残余层，钎料呈现不完全熔现象；当网带速度取值为560.0mm/min时，母材与钎缝交界部位会出现溶蚀现象且比较明显，接缝周边母材溶蚀现象明显，且交接部位可能出现微量钎料流失现象；当网带速度取值为780.0mm/min时，所获得的钎焊接缝组织性质最佳，建议在钎焊加工过程中将网带速度控制为780.0mm/min。

3 散热器钎焊工艺优化

针对汽车散热器钎焊加工后期出现的溶蚀问题以及未焊合问题等质量缺陷，应当基于对缺陷产生原因的深入分析，制定科学有效的措施，改进原方案中散热器炉钎焊加工的基本参数，从而在确保产品质量的基础之上，提高合格率以及生产效率，并促进生产成本的控制。

3.1 钎焊规范的合理选择

在汽车散热器钎焊加工期间，烘干温度、钎焊温度、保温时间、散热器炉内含氧量、网带速度以及工件摆放密度等一系列参数存在相互制约与影响的关系。确定散热器炉内含氧量、网带速度以及工件摆放密度等一系列参数后，对钎焊焊接参数的选择主要需要考虑保温时间以及钎焊温度这两项，而这两项参数之间可以选择的配合方式包括两类：第一是硬规范，即网带速度大，钎焊温度高。本规范通畅适用于铝合金材料焊接加工，但受到温度影响，会增加钎料润湿性，加工期间流失可能性大，母材还可能因温度过高而出现溶蚀等质量问题，导致钎焊焊缝出现严重质量缺陷；第二是软规范，即网带速度小，钎焊温度低。选择这种规范进行钎焊加工，整个加工期间温度平稳，焊接质量对焊接参数波动的敏感程度小，温度场分布平缓，钎料流失可能性低，但能耗大以及生产效率低仍然是本规范存在的主要问题。

3.2 钎焊方案优化

根据前文中实验数据可见：在汽车散热器中，钎焊加工保温时间以及加热温度均会对钎焊接头质量产生非常重要的影响。散热器水室与主片炉中钎焊后发生溶蚀等质量缺陷的可能性较大，还可能伴随产生钎料流失、未焊合等质量问题，必须在钎焊加工方案中加以优化。原始方案中，钎焊一区设定温度590.0℃，钎焊二区设定温度595.0℃，钎焊三区设定温度605.0℃，钎焊四区设定温度610.0℃，钎焊五区设定温度615.0℃，钎焊六区设定温度610.0℃，网带速度设定为780.0mm/min；优化后A方案中，钎焊一区设定温度595.0℃，钎焊二区设定温度600.0℃，钎焊三区设定温度610.0℃，钎焊四区设定温度615.0℃，钎焊五区设定温度620.0℃，钎焊六区设定温度615.0℃，网带速度设定值为820.0mm/min；优化后B方案中，钎焊一区设定温度610.0℃，钎焊二区设定温度615.0℃，钎焊三区设定温度620.0℃，钎焊四区设定温度630.0℃，钎焊五区设定温度630.0℃，钎焊六区设定温度625.0℃，网带速度设定为1150.0mm/min。

在中央集中控制柜处输入优化后A方案所对应的相关工艺参数。优化后A方案中，钎缝与母材界限明显，在钎缝与母材的边界处均匀的分布着白色的α（A1），存在明显的柱状晶体；优化后B方案中，钎缝出现部分未焊合，影响散热器水室的气密性。综合以上实验数据得出结论为：优化后B方案所加工工件气密性较差，存在严重泄露，虽然生产效率高，但加工工件合格率低下，故不建议使用。在保证钎缝质量的前提下网带速度为820.0mm/min 的生产效率高于网带速度 780.0mm/min，因此，在实际生产中优先选用820.0mm/min的网带速度。

4 结束语

本文即在概述汽车散热器构成的基础之上，对钎焊工艺进行研究，并以实验方式指导对钎焊工艺的合理优化，望能够更好的保障汽车散热器的散热性能符合要求，提高钎焊制造合格率。通过对实验数据的综合分析得出结论：在保证钎缝质量的前提下网带速度为820.0mm/min 的生产效率高于网带速度 780.0mm/min，因此，在实际生产中优先选用820.0mm/min的网带速度，以该参数确保钎焊加工的整体质量以及所成型散热器的合格率。

参考文献：

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