Analisi del collasso della brasatura negli scambiatori di calore a piastre-alette in alluminio

Il collasso degli scambiatori di calore a piattaforma di alluminio (un problema critico indifetti di brasatura in alluminio(comunemente presenti negli intercooler automobilistici, nei refrigeratori ad olio e negli scambiatori di calore aerospaziali) durante il processo disaldatura a vuotoè una delle modalità di guasto più difficili da risolvere inanalisi del guasto dello scambiatore di caloreIn genere significa che alla temperatura di brasatura la resistenza strutturale è insufficiente a sostenere il peso del componente o la pressione del dispositivo.che porta a blocchi di passaggi o perdita di ermeticità. Un sistemaanalisi del collasso della brasaturaIl problema è illustrato di seguito.

1Meccanismo di collasso e rischi

Durante la fase di tenuta della brasatura a vuoto (circa 595 ∼ 620 °C), il metallo base (principalmente lega di alluminio 3003) si ammorbidisce, mentre il metallo di riempimento della brasatura (ad esempio,4004 lega di alluminio) si scioglie in liquidoSe la fibbia delle pinne o la capacità di carico del nucleo è insufficiente, il collasso si verifica sotto la gravità o la pressione dell'apparecchio.diversi strati di fogli di separazione si attaccano, e il prodotto viene immediatamente smaltitosaldatura con scambiatore di calore in alluminiofallimenti.

2Analisi della causa del crollo

Raramente il crollo è causato da un singolo fattore, ma è il risultato dell'effetto combinato di quattro fattori: temperatura, materiale, struttura e utensili.ottimizzazione del processo di brasaturarichiede di affrontare tutti e quattro.

2.1 Parametri impropri del processo di brasatura

(1)Temperatura di brasatura eccessivamente elevata
Quando la temperatura supera notevolmente laPunto eutectico di Al-Si, si verifica una crescita di grano nel metallo di base, causando un drastico caloresistenza ad alte temperatureche non può più sopportare il carico.

(2)Tempo di conservazione eccessivamente lungo
La presenza prolungata del metallo liquido di riempimento intensifica l'erosione del metallo base del nucleo, indebolendo la resistenza delle pinne, fattore chiave perciclo termico di brasaturacontrollo.

(3)Tasso di riscaldamento eccessivamente lento
Il prolungamento della permanenza nella zona ad alta temperatura provoca una volatilizzazione prematura dell'agente di gettering (la brasatura a vuoto si basa sul vapore di magnesio) e, contemporaneamente, provoca un'eccessiva ammorbidimento,compromessointegrità della giunzione di brasatura.

2.2 Compatibilità dei materiali e resistenza del nucleo

(1)Ricristallizzazione ammorbidimento del nucleo
Alla temperatura di brasatura, la lega di alluminio 3003 subisce una ricristallizzazione e la sua resistenza scende da > 100 MPa (prima dell'anniazione) a circa 10 ‰ 20 MPa.Se il materiale ha una struttura di grani grossolani, l'ammollimento è ancora più rapidolamiera di brasatura in alluminioselezione.

(2)Scelta impropria delle pinne
La resistenza al collasso ad alte temperature del materiale delle pinne è insufficiente.design delle pinne di brasaturaSe si utilizza erroneamente una serie di alluminio puro (ad esempio, 1100), il collasso diventa molto probabile.Le diverse geometrie delle pinne offrono diverse resistenze al collasso ̇ le pinne segate o spostate presentano la più scarsa resistenza al collasso, un fattore importanteassemblaggio del nucleo dello scambiatore di calore.

(3)Erosione dello strato metallico di riempimento per la brasatura
Lo strato di rivestimento delle pinne o delle piastre composite può essere troppo spessa o una grave erosione può penetrare il rivestimento e attaccare il nucleo, con conseguenteErosione del metallo di riempimento per brasaturadifetti.

2.3 Tolleranze dei componenti e qualità di montaggio

(1)Assemblaggio del nucleo troppo stretto
Un'apertura di montaggio eccessivamente piccola tra le pinne e i fogli di separazione fa sì che le estremità delle pinne siano compresse e chiuse durante l'espansione termica.

(2)Assemblaggio del nucleo eccessivamente sciolto
Un'apertura eccessivamente grande impedisce alle pinne di essere efficacemente costrette allo stato caldo, causando il loro crollo.

(3)Tolleranza di altezza della barra laterale
Quando l'altezza della barra laterale è inferiore all'altezza della pinna, l'interopressione dell'apparecchioviene trasportato dalle pinne, schiacciandole direttamente.

2.4 Progettazione strutturale e fissaggio

• Rapporto di aspetto eccessivamente elevato: le pinne troppo alte o troppo sottili (grande rapporto altezza/spessore) causano instabilità, come calcolato per i puntini di compressione sottili.

• Forza di fissaggio eccessiva: una pressione eccessiva applicata per correggere la distorsione non può essere sostenuta dalle pinne a temperatura elevata.

• Sostegno insufficiente: la mancanza di supporto ausiliario al centro di un grande nucleo porta al collasso centrale sotto gravità, un problema comune inprogettazione dell'apparecchio di brasatura.

3. Approcci di risoluzione e risoluzione dei problemi

Si raccomanda di condurreSoluzione dei difetti della brasaturanella seguente sequenza:

1. Ispezionare la curva di processo
   Verificare se la temperatura effettiva del forno si discosta dalla specifica e se le posizioni delle termocoppie sono corrette.605 °C a 600 °C) o ridurre il tempo di conservazionecontrollo del processo di brasatura a vuoto.

2. Confermare il lotto di materiale
   Controllare se il materiale delle pinne è di qualità resistente al crollo (ad es.3003 + 1% ZnLe prove possono essere prese per:resistenza alla compressione ad alta temperaturatest.

3. Valutare il divario di montaggio
   Misurare l'altezza della pinna e l'altezza della barra laterale prima del montaggio.garantire che la pressione sul dispositivo sia applicata prevalentemente alle barre laterali piuttosto che alle pinneLegatura di alluminioi risultati.

4. Verificare il livello di vuoto
   Un livello di vuoto insufficiente (vale a dire una pressione superiore a 10-2 Pa) consente ai film di ossido di ostacolare il trasferimento di calore uniforme, con conseguente surriscaldamento localizzato, erosione,e collasso di un parametro critico inbrasatura in atmosfera controllata.