Le brasage sous vide est largement utilisé pour fabriquer des radiateurs à plaques et des ailettes en aluminium et des noyaux d'échangeurs de chaleur. Cependant,renflement de la cavité interne et déchirure des ailettespeut affecter les dimensions du noyau, l’étanchéité et la fiabilité à long terme.
Ces défauts sont souvent liés. Les gaz piégés peuvent augmenter la pression interne pendant le chauffage, tandis que les contraintes thermiques, l'érosion du métal d'apport et la contrainte des fixations peuvent affaiblir davantage les ailettes minces.
Réponse rapide : quelles sont les causes du renflement et de la déchirure des nageoires ?
Les principales causes comprennent :
- Humidité, huile et autres résidus volatils à l'intérieur du noyau
- Ventilation insuffisante dans les canaux d'écoulement fermés
- Température de brasage ou temps de maintien excessif
- Chauffage ou refroidissement rapide
- Pression excessive du luminaire
- Érosion du métal d’apport ou brasage incomplet
- Ailerons fins et concentration de contraintes élevée
- Défauts de matière ou de traitement de surface
La stratégie d’amélioration de base est la suivante :éliminer le gaz → contrôler la température de brasage → réduire les contraintes → vérifier le noyau fini.
1. Comprendre les deux défauts
Renflement de la cavité interne
Après le brasage, la zone du canal d'écoulement peut s'étendre vers l'extérieur, provoquant une déformation de la plaque séparatrice et une augmentation du volume de la cavité interne. Les dimensions locales peuvent dépasser les exigences et la zone déformée peut fuir lors des tests de fuite d'hélium ou de pression d'eau.
Déchirure des nageoires
Des fissures peuvent apparaître au niveau de la racine des ailettes, des courbures ondulées ou des joints brasés entre les ailettes et les plaques séparatrices.
Deux modes de défaillance typiques sont :
- Déchirure à haute température :des fissures apparaissent immédiatement après le brasage.
- Déchirure post-brasage :des fissures se développent lors d'essais de pression, de cycles thermiques, d'inspections ou d'opérations client.
Le renflement interne et la déchirure des ailettes peuvent se produire ensemble car l’expansion de la cavité concentre les contraintes sur les ailettes minces.
2. Principal mécanisme de défaillance
Aluminium 3003, plaques de séparation plaquées et ailettes fines d'une épaisseur de0,08 à 0,2 mmont une très faible résistance aux températures élevées.
Lors du brasage sous vide, le noyau est exposé à quatre charges principales :
- Pression de gaz interne
- Stress thermique
- Érosion du métal d’apport de brasage
- Contrainte d'assemblage et de fixation
Lorsque le gaz est piégé à l’intérieur d’un canal d’écoulement fermé, la pression augmente à mesure que le noyau chauffe. La plaque séparatrice peut d'abord se gonfler, tandis que les contraintes thermiques et résiduelles peuvent alors provoquer la déchirure des fines ailettes.
3. Principales causes d'échec
Gaz piégés et ventilation insuffisante
De l'humidité, de l'huile et du lubrifiant de roulement peuvent rester entre les ailettes et les plaques séparatrices si le nettoyage est incomplet. À400-550°C, ces matériaux peuvent rapidement se vaporiser et augmenter la pression à l'intérieur des canaux fermés.
Des barres entièrement scellées, des passages bloqués, des ailettes étroitement empilées ou des rainures d'aération manquantes peuvent créer des cavités isolées. Le magnésium présent dans la couche de brasage plaquée peut également se volatiliser à haute température et augmenter la pression interne.
Une fuite dans le four ou dans les appareils sanitaires peut permettre à l'oxygène et à l'humidité de pénétrer, augmentant ainsi la formation d'oxyde et la génération de gaz.
Température de brasage incontrôlée
Avant450°C, un taux de chauffage supérieur8°C/minpeut provoquer une vaporisation rapide de l’humidité et de l’huile. Une différence de température de50-100°Centre les plaques latérales épaisses et les ailettes minces peut également créer une contrainte thermique importante.
Si la température de brasage dépasse610°Cou le temps de maintien dépasse25 minutes, le métal d'apport Al-Si liquide peut éroder gravement le matériau de base en aluminium. Les racines des nageoires deviennent plus fines et plus vulnérables aux déchirures.
Un refroidissement rapide peut créer une contrainte de traction résiduelle supplémentaire, car les plaques latérales épaisses et les ailettes fines se contractent à des rythmes différents.
L'uniformité de la température du four est tout aussi importante. Une surchauffe locale peut provoquer une érosion excessive, tandis qu'un chauffage insuffisant peut produire des joints brasés fragiles.
Contrainte de fixation et d'assemblage
Un couple de serrage excessif peut limiter la dilatation thermique. Les luminaires en acier inoxydable se comportent également différemment de l’aluminium lors du chauffage, augmentant ainsi le risque de contrainte de contrainte.
Un serrage inégal, des blocs de support en graphite manquants ou des zones non supportées peuvent provoquer une flexion à haute température et des contraintes localisées.
Une mauvaise correspondance dimensionnelle peut créer une pré-compression dans les ailettes. Lorsque le noyau se dilate pendant le brasage, un jeu insuffisant peut entraîner une déformation ou une déchirure des ailettes.
Facteurs matériels et structurels
Épaisseur des ailettes en dessous0,08 mmoffre une capacité de charge limitée à haute température. De petits rayons d'ondulation peuvent encore augmenter la concentration des contraintes.
Des canaux fermés sans ventilation, des plaques latérales sans rainures de soulagement des contraintes et une épaisseur de couche de remplissage inadaptée peuvent également contribuer à la défaillance.
Un traitement de surface incomplet peut laisser des films d’oxyde et provoquer des joints brasés fragiles. Les microfissures dues à l'emboutissage des ailettes ou aux défauts de laminage peuvent également se développer rapidement sous l'effet des contraintes de brasage.
4. Référence rapide sur les causes et les défauts
| Cause possible |
Résultat typique |
| Humidité ou résidus d'huile |
Pression du gaz et gonflement interne |
| Mauvaise ventilation |
Expansion locale de la cavité |
| Température supérieure à 610°C |
Érosion excessive du métal d’apport |
| Temps de maintien supérieur à 25 min |
Amincissement des racines |
| Refroidissement rapide |
Contrainte de traction résiduelle |
| Pression excessive du luminaire |
Déformation ou déchirure des nageoires |
| Brasage insuffisant |
Faibles joints entre les ailettes et la plaque |
| Microfissures du matériau |
Propagation des fissures |
5. Comment identifier la cause profonde
Une inspection systématique permet de distinguer les différents mécanismes de défaillance :
Contrôle visuel et dimensionnel :Enregistrez la position du renflement, l’emplacement de la déchirure et la hauteur du renflement.
Test de fuite :Utilisez un test de fuite d'hélium ou de pression d'eau pour déterminer si la zone endommagée correspond à une fuite.
Analyse métallographique :Une érosion sévère peut indiquer une température excessive ; une séparation le long d'un joint brasé peut indiquer un brasage incomplet ; la déchirure dans l'épaisseur peut être liée à une pression interne ou à une contrainte thermique.
Traçabilité des processus :Examinez les courbes de température du four, le niveau de vide, la vitesse de chauffage, le temps de maintien et les paramètres de refroidissement.
Tests de propreté et de luminaires :Comparez les niveaux d'huile ou d'humidité résiduels et reproduisez les défauts en utilisant différentes forces de serrage des luminaires.
6. Améliorations des processus
Améliorer le nettoyage et la ventilation
Un processus de nettoyage contrôlé peut inclure :
Nettoyage alcalin → nettoyage acide → rinçages multiples à l'eau pure → séchage à l'air chaud
Sécher les composants à120°C pendant ≥15 minet chargez-les dans le four dans4 heuresaprès séchage.
Prévoyez des rainures d'aération aux deux extrémités de chaque canal d'écoulement et évitez les cavités complètement scellées. Avant450°C, maintenir un niveau de vide de≤1×10⁻³ Paet utiliser un chauffage contrôlé pour un dégazage suffisant.
Un bon nettoyage avant brasage est également important. L’équipement de nettoyage par ultrasons peut aider à contrôler les contaminants avant le processus de brasage.
Optimiser la courbe de brasage
Un processus approprié doit contrôler à la fois la température et le temps de maintien :
- Température ambiante – 500°C :3 à 5 °C/min
- Étape de brasage :590 à 605 °C pendant 10 à 20 minutes
- Température maximale de brasage :strictement en dessous de 610°C
- En dessous de 550°C pendant le refroidissement :≤4°C/min
- Soulagement du stress en option :250°C pendant 2h
Un four de brasage sous vide en aluminium correctement contrôlé aide à maintenir des conditions constantes de chauffage, de maintien, de vide et de refroidissement.
Appareils de contrôle et structure de base
Utiliser un couple de serrage standardisé en fonction des dimensions du noyau. Les luminaires en graphite peuvent réduire les différences de dilatation thermique par rapport à l'acier inoxydable.
Fournissez des blocs de support en graphite dans les zones supérieure, inférieure et dans les coins. Pour la hauteur des ailerons, réservez unTolérance positive de 0,02 à 0,03 mmpour réduire la pré-compression de l'assemblage.
Pour les applications sous pression, utilisez des ailettes d'une épaisseur de≥0,12 mmet des rayons de transition plus grands. Les gros noyaux peuvent également utiliser des ailettes de support intermédiaires pour améliorer la rigidité.
Renforcer le contrôle de qualité final
Avant le chargement, vérifiez les conditions de séchage et de ventilation des composants. Pendant le brasage, surveillez les différences de température entre les zones du four.
Après le brasage, inspectez les noyaux pour déceler tout gonflement ou toute fissure des ailettes. L'équipement de test d'étanchéité peut alors vérifier l'étanchéité du noyau avant la prochaine étape de production.
Les fabricants peuvent également classer les défauts par génération de gaz, surchauffe, contraintes sur les luminaires et matériaux entrants pour soutenir l'amélioration continue des processus.
7. Conclusion
Le renflement interne des noyaux de radiateur à ailettes en aluminium est principalement associé àgaz piégé et pression interne, tandis que la déchirure des ailettes résulte d'une combinaison de pression interne, d'érosion du métal d'apport à haute température, de contrainte thermique et de contrainte de fixation.
L’approche la plus efficace consiste à :
Éliminer le gaz et améliorer la ventilation → contrôler la température de brasage et l'érosion → réduire les contraintes thermiques et d'assemblage → vérifier le noyau fini.
Pour les fabricants de radiateurs et d’échangeurs de chaleur, le nettoyage, l’assemblage du noyau, la conception des luminaires, le brasage sous vide et les tests d’étanchéité doivent être gérés comme un seul processus qualité intégré.
SUNHOPE fournit des équipements pour la fabrication de radiateurs et d'échangeurs de chaleur, notammentfours de brasage d'aluminium, machines de formage d'ailettes, équipements de nettoyage par ultrasons, équipements de test d'étanchéité et équipements de fabrication de base associés, prenant en charge à la fois les nouvelles lignes de production et les mises à niveau des usines existantes.
FAQ
Pourquoi les noyaux de radiateur à plaques d'aluminium et à ailettes se gonflent-ils lors du brasage sous vide ?
Les principales causes sont l’humidité ou l’huile emprisonnées, une ventilation insuffisante, les fuites du four, des vitesses de chauffage excessives et le stress thermique.
Quelles sont les causes de la déchirure des ailettes après le brasage ?
La déchirure des ailettes peut résulter d'une pression interne, de l'érosion du métal d'apport, d'une contrainte thermique, d'une contrainte de fixation, d'un brasage incomplet ou de défauts de matériaux.
Quelle température de brasage est utilisée pour ce procédé ?
Le processus référencé contrôle l'étape de brasage à590 à 605 °C pendant 10 à 20 minutes, tandis que les températures supérieures610°Cdevrait être évité.
Comment réduire les déchirures des nageoires ?
Améliorez le nettoyage et le séchage, fournissez une ventilation efficace, contrôlez la courbe de température de brasage, réduisez les contraintes sur les fixations et optimisez l'épaisseur des ailettes et la structure du noyau.
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