Introduzione

Per gli scambiatori di calore in alluminio prodotti mediante brasatura sottovuoto, l'elevata umidità estiva è una delle condizioni di produzione più impegnative. L'aumento dell'umidità nell'aria può causare problemi nascosti come brasatura incompleta, scarsa diffusione del metallo d'apporto, porosità interna e microperdite dopo il collaudo a pressione.

A differenza dei difetti di saldatura visibili, i guasti di brasatura sottovuoto causati dall'umidità si verificano spesso all'interno dei giunti di brasatura, rendendoli difficili da rilevare durante la produzione.

Questo articolo spiega il meccanismo alla base dei difetti di brasatura correlati all'umidità estiva e fornisce una strategia di prevenzione completa che copre il controllo dell'ambiente di officina, la preparazione dei componenti, la manutenzione del forno di brasatura sottovuoto, i profili di temperatura di brasatura e il controllo dell'assemblaggio.

Perché l'alta umidità causa difetti di brasatura sottovuoto negli scambiatori di calore in alluminio

La superficie della lega di alluminio forma naturalmente un film di ossido Al₂O₃. In condizioni di elevata umidità, l'umidità viene facilmente assorbita sulle superfici dell'alluminio, creando strati di ossido di alluminio idratato.

Durante il processo di brasatura sottovuoto:

1. Quando i componenti vengono riscaldati, gli ossidi idratati si decompongono e rilasciano continuamente vapore acqueo.
2. Ad alte temperature, il vapore acqueo reagisce con gli elementi di alluminio e magnesio (Mg) nei materiali d'apporto per brasatura, generando nuovi strati di ossido densi.
3. Lo strato di ossido impedisce al metallo d'apporto Al-Si di bagnare e diffondersi correttamente, con conseguente:

• giunti di brasatura incompleti
• vuoti di brasatura
• canali di microperdita

4. La decomposizione dell'umidità può anche generare gas idrogeno. Se intrappolato all'interno dei giunti di brasatura, forma pori interni che possono causare perdite durante il collaudo a pressione.

Schemi di guasto tipici

• Brasatura incompleta su larga area per tutto il carico del forno: Solitamente correlata all'alta umidità dell'officina o all'accumulo di umidità all'interno del forno.
• Punti di perdita individuali: Solitamente causati da pulizia insufficiente, asciugatura incompleta o tempo di esposizione eccessivo dopo l'asciugatura.

Sistema di prevenzione a cinque livelli per la produzione di brasatura sottovuoto estiva

1. Controllo dell'umidità dell'officina: la prima linea di difesa

Per la produzione di scambiatori di calore in alluminio, il controllo dell'umidità nelle aree di assemblaggio e carico è essenziale.

Obiettivi raccomandati:

• Umidità relativa dell'area di assemblaggio e dell'area di impilamento del nucleo: ≤45%UR
• Umidità massima ammissibile: ≤55%UR

Miglioramenti raccomandati:

• Installare deumidificatori industriali a essiccante nelle aree di assemblaggio e di impilamento del nucleo.
• Installare tende d'aria vicino alle porte del forno per ridurre l'ingresso di aria umida durante il carico e lo scarico.
• Evitare di aprire le finestre durante i periodi di elevata umidità estiva.
• Registrare continuamente i dati di temperatura e umidità per 24 ore.

Quando l'umidità supera il 55%UR, la produzione dovrebbe essere adeguata aumentando il tempo di asciugatura o riducendo il tempo di esposizione.

Regola di produzione importante

Dopo la pulizia e l'asciugatura, i nuclei in alluminio non devono essere esposti all'aria aperta per lunghi periodi:

• Condizioni di umidità normale: entro 2 ore
• Umidità superiore al 60%UR: ridurre il tempo di esposizione a meno di 1 ora

L'esposizione prolungata consente alle superfici in alluminio di assorbire continuamente umidità dall'aria.

2. Ottimizzare la pulizia e l'asciugatura prima della brasatura sottovuoto

Per la brasatura sottovuoto dell'alluminio, un'asciugatura insufficiente significa che l'umidità viene trasportata direttamente nel forno.

Processo di pulizia

Processo raccomandato:

Sgrassaggio ad ultrasuoni → Risciacqui multistadio con acqua pura

Acqua di risciacquo finale:

• Conducibilità: <5μS/cm

Ciò aiuta a prevenire residui salini che possono assorbire umidità.

Parametri di asciugatura estiva

Asciugatura standard:

• Temperatura: 110~130℃
• Tempo di mantenimento: ≥60 minuti

Condizioni estive di elevata umidità:

• Temperatura: 120~140℃
• Tempo di mantenimento: 90~120 minuti

Si raccomanda un forno a circolazione d'aria calda. L'asciugatura sottovuoto può fornire una rimozione dell'umidità ancora migliore quando disponibile.

Protezione per il trasporto

Dopo l'asciugatura e il raffreddamento:

• Assemblare i nuclei il prima possibile.
• Coprire i prodotti in attesa con pellicola in PE.
• Evitare di lasciare i componenti in alluminio asciutti esposti all'aria umida.

3. Gestione e manutenzione dell'umidità del forno di brasatura sottovuoto

Durante la produzione estiva, le camere del forno, gli infissi in grafite e i materiali isolanti possono assorbire umidità. Durante la produzione continua, questa umidità viene gradualmente rilasciata e influisce sulla qualità della brasatura.

Deumidificazione giornaliera del forno

Prima della produzione:

• Riscaldare il forno vuoto a 450~500℃
• Mantenere per 60~90 minuti
• Mantenere l'estrazione sottovuoto durante il riscaldamento

Ciò rimuove l'umidità assorbita prima della brasatura effettiva.

Ispezione della tenuta del forno

Controllare regolarmente la velocità di aumento della pressione del forno.

Valore raccomandato per la brasatura sottovuoto dell'alluminio:

• Velocità di aumento della pressione: ≤0.5Pa/h

Un valore più alto indica possibili problemi di tenuta, consentendo all'aria umida di entrare nel forno e aumentando i rischi di ossidazione.

Gestione degli infissi in grafite

• Rimuovere regolarmente particelle di alluminio e polvere.
• Durante le stagioni umide, preriscaldare gli infissi prima dell'uso.
• Evitare di caricare direttamente infissi freddi e assorbiti dall'umidità.

Manutenzione della pompa per vuoto

Le alte temperature estive possono accelerare l'emulsificazione dell'olio della pompa per vuoto.

Azioni raccomandate:

• Accorciare gli intervalli di sostituzione dell'olio per vuoto.
• Controllare regolarmente la valvola di sfiato del gas.
• Utilizzare l'operazione di sfiato del gas per rimuovere l'umidità all'interno della pompa.

Un forno di brasatura sottovuoto correttamente mantenuto è fondamentale per una produzione stabile di scambiatori di calore in alluminio.

4. Ottimizzare il profilo di temperatura di brasatura per condizioni umide

L'utilizzo di una curva di brasatura standard senza aggiustamenti durante l'estate può causare la permanenza di umidità all'interno dei componenti prima di entrare nella fase di brasatura ad alta temperatura.

Un profilo di brasatura estiva raccomandato:

Fase 1: Temperatura ambiente → 180℃

Velocità di riscaldamento:

3~5℃/min

Fase 2: Mantenimento a 180℃

Tempo di mantenimento:

40~70 minuti

Scopo:

• Rimuovere l'umidità assorbita
• Rilasciare l'acqua cristallina
• Prevenire la rigenerazione di ossidi correlati all'umidità a temperature più elevate

Fase 3: 180℃ → 480℃

Velocità di riscaldamento:

5~7℃/min

Fase 4: Mantenimento a 480℃

Tempo di mantenimento:

30~50 minuti

Scopo:

• Ulteriore degasaggio
• Migliorare la rimozione degli ossidi tramite reazione con vapore di magnesio

Fase 5: 480℃ → Temperatura di brasatura

Velocità di riscaldamento:

6~8℃/min

Temperatura di brasatura:

595~610℃

Fase 6: Tempo di mantenimento della brasatura

Rispetto alle stagioni asciutte:

Aumentare il tempo di mantenimento di:

3~8 minuti

Ciò compensa la ridotta capacità di diffusione del metallo d'apporto in condizioni di umidità.

Evitare velocità di riscaldamento eccessive

Se il riscaldamento è troppo veloce, l'umidità non può fuoriuscire completamente. Il vapore acqueo può rimanere intrappolato dal metallo d'apporto fuso, creando pori interni e brasatura incompleta.

5. Gioco di assemblaggio e controllo del metallo d'apporto

Il controllo ambientale da solo non è sufficiente. Anche la corretta qualità dell'assemblaggio è essenziale.

Gioco di assemblaggio del nucleo raccomandato

Per scambiatori di calore a piastre e alettati:

• Gioco standard: 0.02~0.06mm
• Gioco superiore a 0.08mm aumenta il rischio di brasatura incompleta e perdite.

Durante i periodi di elevata umidità, la capacità di diffusione del metallo d'apporto diminuisce, quindi il controllo del gioco dovrebbe essere più vicino al limite inferiore.

Controlli aggiuntivi:

• Controllare lo spessore dello strato di metallo d'apporto del foglio di brasatura.
• Garantire un'adeguata fornitura di metallo d'apporto.
• Mantenere una forza di bloccaggio uniforme durante l'impilamento per evitare l'espansione del gioco durante il riscaldamento.

Diagnosi rapida dei problemi di perdita di brasatura sottovuoto

Priorità di miglioramento di emergenza

Quando i difetti di brasatura estiva aumentano improvvisamente, seguire questo ordine:

1. Attivare le apparecchiature di deumidificazione e mantenere le aree di assemblaggio al di sotto del 50%UR.
2. Eseguire il riscaldamento giornaliero del forno vuoto per rimuovere l'umidità.
3. Estendere il tempo di asciugatura e ridurre il tempo di attesa dopo la pulizia.
4. Aggiungere o estendere la fase di mantenimento per la disidratazione a 180℃.
5. Controllare la velocità di aumento della pressione del forno e sostituire le guarnizioni usurate, se necessario.

Conclusione

Nella brasatura sottovuoto senza flussante degli scambiatori di calore in alluminio, il vapore di magnesio svolge un ruolo importante nella rottura dei film di ossido di alluminio. Tuttavia, l'umidità agisce come un consumatore di magnesio, riducendo la capacità di rimozione degli ossidi.

Maggiore è l'umidità, maggiore è il rischio di brasatura incompleta e perdite.

Un sistema di produzione affidabile richiede una combinazione di:

• umidità controllata dell'officina
• processi di pulizia e asciugatura ottimizzati
• manutenzione regolare del forno di brasatura sottovuoto
• profili di temperatura di brasatura adeguati
• rigorosa gestione del gioco di assemblaggio

Con attrezzature professionali per la brasatura sottovuoto, sistemi di prova delle perdite e soluzioni complete per la produzione di scambiatori di calore, i produttori possono mantenere una qualità di brasatura stabile anche in condizioni estive difficili.

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