Fuite du brasage par radiateur à plaque: analyse des cas typiques et contre-mesures pour les défauts de brasage par aluminium

Les fuites dans les radiateurs à plaques et ailettes en aluminium après le processus de brasage, qu'il s'agisse de brasage sous vide ou de brasage sous atmosphère contrôlée, sont un problème de qualité critique généralement causé par des problèmes de processus, de structure ou de propreté. Les causes courantes de fuite de brasage peuvent être regroupées dans les catégories suivantes.

I. Analyse des causes profondes des défauts courants de fuite de brasage

Paramètres incorrects du processus de brasage

• Température excessive / durée prolongée :Conduit au ruissellement du métal d’apport et à l’érosion des métaux de base (amincissement ou perforation des bords des ailettes).
• Température insuffisante / durée inadéquate :Une fusion incomplète du métal d'apport et une mauvaise fluidité entraînent des espaces non comblés ou une continuité de joint interrompue.

Problèmes d’assemblage de pièces et de jeu commun

• Jeu excessif (>0,06 mm) :L'action capillaire échoue, empêchant le métal d'apport de remplir le joint de brasure et de former des vides.
• Autorisation insuffisante ou contact direct :Le métal d'apport ne peut pas pénétrer, provoquant des manques d'adhérence localisés (zones non brasées).

Problèmes de propreté des matériaux et des surfaces

• Film d'oxyde de surface :La couche d'oxyde d'aluminium présente sur les surfaces en alliage d'aluminium a un point de fusion élevé et n'est pas mouillable. S'il n'est pas efficacement éliminé avant le brasage ou si l'activité du flux est insuffisante, des défauts de pseudo-brasage se produiront.
• Huile/humidité :La vaporisation à haute température génère une porosité des gaz et peut même provoquer une oxydation localisée.
• Correspondance des métaux de base :Si les ailettes et les plaques séparatrices sont constituées d'alliages à bas point de fusion, un effondrement peut se produire à haute température ; si les deux sont constitués d’alliages à point de fusion élevé, le métal d’apport devient difficile à fondre.

Problèmes de chargement des appareils et du four

• Pression inégale :Une pression insuffisante sur le luminaire ou une déformation du luminaire entraîne une augmentation locale des jeux ou un mauvais contact.
• Chauffage irrégulier :Les grandes variations de température à l'intérieur du four de brasage créent une non-uniformité thermique, entraînant une combustion excessive dans certaines zones et une fusion incomplète dans d'autres.

Problèmes de conception structurelle

• Rigidité insuffisante :Les noyaux brasés de grande taille se déforment sous leur propre poids ou sous des contraintes thermiques à haute température, séparant les joints de brasure et provoquant des fissures.
• Inadéquation entre les barres latérales et les ailerons :Une dilatation thermique incohérente entre les barres latérales et les ailettes génère des fissures lors de la phase de refroidissement après brasage.

II. Cas typiques de fuite de brasage et contre-mesures

Cas 1 : Fuite de microporosité causée par l'érosion des bords des ailettes – un défaut courant de brasage de l'aluminium

• Phénomènes :L'inspection aux rayons X révèle des vides noirs à l'interface entre les ailettes et le séparateur ; L'examen métallographique montre des bords d'ailerons arrondis et amincis.

• Cause:Température maximale de brasage trop élevée (supérieure à 610°C) ou temps de maintien trop long, provoquant la fusion et l'écoulement des phases eutectiques à bas point de fusion.

• Contre-mesures :Abaissez la température maximale (recommandée 600 ± 3 °C) et raccourcissez le temps de maintien ; vérifier l'exactitude des thermocouples pour un contrôle approprié du profil thermique de brasage.

Cas 2 : Fuite linéaire aux coins des barres latérales

• Phénomènes :Les tests d'étanchéité révèlent une fuite de gaz linéaire au niveau du joint entre la barre latérale et la plaque séparatrice, avec une surface de fracture lisse.

• Cause:Jeu d'assemblage excessif (>0,06 mm) associé à un métal d'apport insuffisant ; ou une faible pression du luminaire provoquant un déplacement de la barre latérale à haute température.

• Contre-mesures :Contrôler le jeu d'assemblage entre 0,02 et 0,06 mm ; ajouter du métal d'apport localisé (par exemple, une feuille de brasage pré-placée) ; optimiser la conception du dispositif de brasage pour une pression uniforme.

Cas 3 : Fuite de porosité d'un lot due à un mauvais nettoyage et à un mauvais contrôle de l'atmosphère de brasage sous vide

• Phénomènes :Points de fuite aléatoires ; pores de gaz circulaires visibles sur la surface de fracture au stéréomicroscope.

• Cause:Nettoyage incomplet des pièces (huile d'estampage résiduelle, empreintes digitales), absorption d'humidité ou niveau de vide faible dans le four de brasage sous vide.

• Contre-mesures :Mettre strictement en œuvre un nettoyage par ultrasons et un séchage complet avant le brasage ; contrôler la qualité et l'étanchéité de l'atmosphère sous vide.

Cas 4 : Fuite de gauchissement dans les noyaux de grande taille – Contrainte thermique et optimisation de la conception

• Phénomènes :Fuite aux quatre coins ou au milieu des bords longs du noyau ; déformation globale en forme d'arc visible.

• Cause:Différence significative dans les coefficients de dilatation thermique des plaques séparatrices et des barres latérales ; les contraintes de retrait liées au refroidissement séparent les bords brasés.

• Contre-mesures :Ajoutez des bandes de renfort de bord ; appliquer des luminaires segmentés pour assurer la contrainte pendant le chauffage et le refroidissement ; optimiser la vitesse de refroidissement (refroidissement lent recommandé au-dessus de 400°C pour minimiser les contraintes résiduelles).

III. Méthodes de détection des fuites et d’analyse métallographique des composants brasés

1. Localisation non destructive :Les tests d'étanchéité au spectromètre de masse à l'hélium (méthode de pulvérisation d'hélium) peuvent atteindre une précision millimétrique ; la méthode de l’air comprimé et des bulles de savon peut être utilisée pour le dépistage préliminaire des fuites.
2. Examen destructif :Sectionner la zone de fuite et observer la morphologie de rupture du joint de brasure au stéréomicroscope (absence de fusion, pores de gaz, érosion, fissures).
3. Analyse métallographique :Mesurez le taux de remplissage du joint de brasure (valeur acceptable > 90 %) et l'épaisseur de la couche de composé intermétallique (doit être < 5 μm) pour l'évaluation de la qualité.
4. Traçabilité des processus :Examinez le profil thermique de brasage complet (étapes de chauffage, de maintien et de refroidissement), les enregistrements de niveau de vide et les enregistrements de pression des luminaires pour identifier les causes profondes.

IV. Mesures préventives clés pour une qualité fiable du brasage de l'aluminium

• Contrôle de la fenêtre du processus de brasage :Pour les alliages d'aluminium 3003/4104, la température maximale de brasage doit être de 598 à 605°C, avec un temps de maintien de 3 à 8 minutes. Un contrôle strict du processus évite à la fois les défauts de combustion excessive et de fusion incomplète.

• Gestion de la propreté :Toutes les pièces doivent être soigneusement dégraissées (nettoyage alcalin ou nettoyage par ultrasons) et séchées avant le brasage, et assemblées dans les plus brefs délais pour éviter toute recontamination.

• Assemblage et fixation :Garantir un jeu de joint uniforme de 0,02 à 0,06 mm. Le dispositif de brasage doit avoir une rigidité suffisante et fournir une pression uniformément répartie.

• Surveillance des processus et contrôle qualité :Vérifier régulièrement l'uniformité de la température du four (à ±3°C) ; utiliser des coupons de test pour vérifier la mouillabilité du métal d’apport et l’intégrité des joints de brasure dans le cadre de l’assurance qualité continue.