Analyse de l'effondrement du brasage dans les échangeurs de chaleur à plaques et ailettes en aluminium

L'effondrement des échangeurs de chaleur en tôle d'aluminium (un problème critique endéfauts de brasage en aluminiumIl est généralement utilisé dans les intercoolers automobiles, les refroidisseurs d'huile et les échangeurs de chaleur aérospatiaux) au cours de l'exposition.brasage sous videest l'un des modes de défaillance les plus difficilesanalyse de défaillance de l'échangeur de chaleurElle signifie généralement qu'à la température de brasage, la résistance de la structure est insuffisante pour supporter le poids propre du composant ou la pression de l'appareil.entraînant un blocage des passages ou une perte d'hermétique. une analyse systématiqueanalyse de l'effondrement du brasageLe problème est présenté ci-dessous.

1Mécanisme d'effondrement et dangers

Au cours de la phase de rétention du brasage sous vide (environ 595 °C à 620 °C), le métal de base (principalement l'alliage d'aluminium 3003) ramollit, tandis que le métal de remplissage du brasage (par exemple,4004 alliage d'aluminium) fond dans un liquideSi la boucle des nageoires ou la capacité de charge du noyau est insuffisante, l'effondrement se produit sous la pression de la gravité ou de l'appareil.plusieurs couches de feuilles de séparation collent ensemble, et le produit est directement mis au rebutsoudage par brasage à l'échangeur de chaleur en aluminiumles échecs.

2Analyse des causes de l'effondrement

L'effondrement est rarement causé par un facteur unique; il résulte plutôt de l'action combinée de quatre facteurs: la température, le matériau, la structure et les outils.optimisation du processus de brasagenécessite de s'attaquer aux quatre.

2.1 Paramètres du procédé de brasage inappropriés

Les États membresTempérature de brasage trop élevée
Lorsque la température dépasse largementLe point d'euthanasie d'Al-Si, la croissance des grains se produit dans le métal de base, provoquant une baisse drastique derésistance à haute températurequi ne peut plus supporter la charge.

(2) LesTemps de rétention excessivement long
La présence prolongée du métal de remplissage liquide intensifie l'érosion du métal de base du noyau, affaiblissant la résistance de la nageoirecycle thermique du brasageJe vous en prie.

(3) Les produitsTaux de chauffage excessivement lent
Le fait de rester trop longtemps dans la zone à haute température provoque une volatilité prématurée de l'agent de getter (le brasage sous vide repose sur la vapeur de magnésium) et entraîne simultanément un ramollissement excessif,compromettantintégrité des joints de brasage.

2.2 Compatibilité des matériaux et résistance du noyau

Les États membresRécristallisation - ramollissement du noyau
À la température de brasage, l'alliage d'aluminium 3003 subit une recristallisation et sa résistance passe de > 100 MPa (avant le recuit) à environ 10 ‰ 20 MPa.Si le matériau a une structure de grains grossiersL'atténuation est encore plus rapide.feuille de brasage en aluminiumla sélection.

(2) LesSélection incorrecte des nageoires
La résistance à l'effondrement à haute température du matériau à nageoires est insuffisante.conception des nageoires de brasageSi une série d'aluminium pur (par exemple, 1100) est utilisée par erreur, l'effondrement devient très probable.Les différentes géométries de nageoires offrent une résistance à l'effondrement différente ̇ les nageoires dentelées ou décalées présentent la plus faible résistance à l'effondrement, un facteur important dansassemblage du noyau de l'échangeur de chaleur.

(3) Les produitsÉrodation de la couche métallique de remplissage de brasage
La couche de revêtement sur les nageoires ou les plaques composites peut être trop épaisse ou une forte érosion peut pénétrer dans le revêtement et attaquer le noyau, ce qui entraîne:l'érosion des métaux pour le soudage des chargesles défauts.

2.3 Tolérances des composants et qualité d'assemblage

Les États membresEnsemble de noyau trop serré
Un écart d'assemblage trop petit entre les nageoires et les feuilles de séparation provoque la compression et la boucle des extrémités des nageoires lors de l'expansion thermique.

(2) LesEnsemble de noyau trop lâche
Un écart trop grand empêche les nageoires d'être effectivement contraintes à l'état chaud, les faisant tomber.

(3) Les produitsTolérance de hauteur de la barre latérale
Lorsque la hauteur de la barre latérale est inférieure à la hauteur de la nageoire, l'ensemblela pression de l'appareilest porté par les nageoires, les écrasant directement.

2.4 Conception et fixation des structures

• Ratio d'aspect trop élevé: Les nageoires trop hautes ou trop minces (grande proportion hauteur/épaisseur) entraînent une instabilité calculée pour les appuis de compression minces.

• Force de serrage excessive: La pression excessive appliquée pour corriger la distorsion ne peut être supportée par les nageoires à température élevée.

• Soutien insuffisant: l'absence de support auxiliaire au milieu d'un grand noyau conduit à un effondrement central sous gravité, un problème courant dans lesconception des appareils de brasage.

3. Approches de dépannage et de résolution

Il est recommandé de procéderdétection des défauts de brasagedans l'ordre suivant:

1. Vérifiez la courbe du processus
   Vérifiez si la température réelle du four dévie de la spécification et si les emplacements du thermocouple sont corrects.La température de rétention (de 605 °C à 600 °C) ou réduire le temps de rétentioncontrôle du processus de brasage sous vide.

2. Confirmer le lot de matériau
   Vérifiez si le matériau des nageoires est de qualité résistant à l'effondrement (par exemple,3003 + 1% de ZnLes échantillons peuvent être prélevés pour:résistance à la compression à haute températureles tests.

3. Évaluer l'écart de montage
   Mesurez la hauteur de la nageoire et la hauteur de la barre latérale avant l'assemblage.s'assurer que la pression sur les appareils est principalement appliquée aux barres latérales plutôt qu'aux aileronsbrasage à l'aluminiumrésultats.

4. Vérifiez le niveau de vide
   Un niveau de vide insuffisant (c'est-à-dire une pression supérieure à 10−2 Pa) permet aux films d'oxyde d'entraver le transfert de chaleur uniforme, entraînant une surchauffe localisée, une érosion, une dégradation de la température de l'air.et l'effondrement d'un paramètre critique dansbrasage à l'atmosphère contrôlée.