L'affaissement du noyau du radiateur à nageoires de plaque après brasage sous vide: causes et solutions

Meta description:Découvrez pourquoi le noyau du radiateur en tôle d'aluminium s'affaisse après le brasage sous vide et comment le matériau de la nageoire, la conception du noyau, les outils et les paramètres du brasage affectent la déformation.

Mots clés principaux:affaissement du noyau du radiateur à nageoire plate, déformation du brasage sous vide, affaissement de la nageoire d'aluminium, 3003 nageoire d'aluminium, déformation du noyau du radiateur

Introduction au projet

Les noyaux de radiateurs en plaque d'aluminium sont largement utilisés dansnouvelle gestion thermique de l'énergie, séparation de l'air, génie mécanique et refroidissement par liquide de stockage d'énergieAu cours du brasage sous vide, cependant, des noyaux gros ou fins peuvent se développer.effondrement des nageoires et affaissement du centre, affectant les performances de transfert de chaleur, la fiabilité des joints et la précision dimensionnelle.

La cause principale est la forte diminution de la résistance de l'aluminium à haute température.590°C à 605°C, le poids propre, la contrainte thermique, la pression de l'outillage et la contrainte de refroidissement peuvent agir ensemble et déformer le noyau.

Cet article explique les principales causes deaffaissement du noyau du radiateur à nageoires de plaque, des méthodes d'inspection pratiques et des moyens de réduire les déformations pendant la production.

Pourquoi le noyau de la nageoire d'une plaque d'aluminium fléchit- il?

Un noyau à nageoires plates typique est constitué defeuilles de séparation, nageoires ondulées et barres de scellementassemblés et assemblés par brasage sous vide.

À température élevée, la résistance de l'aluminium diminue rapidement.3003 nageoires en aluminium, la récupération des matériaux commence à réduire le durcissement du travail après environ200°CÀ peu près.600°C, la résistance au rendement peut être inférieure àun dixième de sa valeur à température ambiante.

La déformation se développe généralement en trois étapes:

1. Température ambiante ∼200°C:La rigidité des nageoires reste relativement stable.

2. Température de recristallisation de 200°C:Le durcissement diminue et l'affaissement augmente rapidement.

3. Au-dessus de la température de recristallisation:La croissance des grains et le débit plastique permettent de continuer la déformation.

En conséquence, la nageoire ondulée originale en forme de U peut être comprimée vers un profil en forme de V, tandis que le centre du noyau se déplace vers le bas.

Quatre charges principales à l'origine de l'affaissement du noyau

• Poids propre:Les grands noyaux non supportés développent un moment de flexion vers le bas.

• Tensions thermiques:Les différences de température entre la surface du noyau et le centre peuvent atteindre50°C à 100°C.

• Pression de l'outil:Une serrure inégale ou excessive peut comprimer les nageoires fines.

• Tensions de refroidissement:Les différentes vitesses de contraction pendant le refroidissement créent un stress résiduel.

Quels problèmes peuvent être à l'origine de l'affaissement?

1Réduction des performances de transfert de chaleur

Les ailerons effondrés ont une hauteur et une surface effectives plus faibles, ce qui réduit la capacité de transfert de chaleur conçue.

2- Une fuite de joint brasé.

La déformation peut générer des contraintes internes et endommager les joints brasés de la nageoire à la feuille, provoquant potentiellement un échec des tests de fuite d'hélium.

3Une défaillance dimensionnelle.

Une déformation excessive peut entraîner un dépassement des tolérances de dessin de la planéité du noyau et des dimensions diagonales, ce qui empêche l'assemblage final.

4. Faible fiabilité à long terme

Les contraintes résiduelles peuvent continuer d'affecter le noyau lors de cycles répétés de chauffage et de refroidissement, ce qui augmente le risque de déformation ou de fuite.

Les facteurs clés qui influencent la résistance à l'affaissement

1Matériau des ailerons, épaisseur et condition de formage

Le matériau des nageoires est l'un des facteurs les plus importantsdéformation du noyau du radiateur en aluminium.

Pour les ailerons d'aluminium 3003, une réduction plus élevée par laminage à froid donne généralement un durcissement de travail plus fort.Réduction de 50% du roulement réduit l'affaissement de plus de 30% par rapport à une réduction de 20%.

La géométrie des nageoires est également importante:

• Les nageoires plus minces se déforment plus facilement.

• Une plus grande hauteur de nageoire augmente le rapport hauteur/épaisseur.

• Dans les mêmes conditions,0Les nageoires de.12 mm présentent un affaissement nettement plus important que les nageoires de 0.15 mm..

• Pour les grands noyaux, augmenter l'épaisseur des nageoires de00,08 mm à 0,10 ∼0,12 mmpeut améliorer la résistance structurelle.

Un formage précis des nageoires est donc important non seulement pour les performances de transfert de chaleur, mais aussi pour maintenir une géométrie de noyau stable pendant le brasage.

2. Structure du cœur

Un rapport longueur/largeur élevé crée une plus grande surface non supportée et augmente le moment de flexion.

Pour les noyaux dont la longueur effective est supérieure1 000 mm, une barre de support intermédiaire peut être ajoutée à peu près tous les500 mmle long de la largeur.

La hauteur de la barre d'étanchéité doit également correspondre étroitement à la hauteur de la nageoire.le contact approprié entre la nageoire et la feuille de séparation peut être affecté.

3. Paramètres de brasage sous vide

La température de brasage et le temps de maintien ont une influence directe sureffondrement des nageoires lors du brasage sous vide.

À peu près.600°C, une durée de conservation plus longue augmente le temps disponible pour la déformation plastique à haute température.605°C, le ramollissement des nageoires peut devenir nettement plus grave.

Selon la recommandation de procédé fournie, le temps de conservation à 600 °C peut être réduit de10 minutes à 46 minutes, à condition que la formation des joints brasés demeure satisfaisante.

L'uniformité de température est tout aussi importante.50°C à 100°Cpeuvent augmenter la contrainte thermique et la déformation.

4Utilisations et chargement des fours

Les causes courantes liées à l'outillage comprennent:

• Fermeture à perimètre unique

• Pas de support central pour les gros cœurs

• Force de serrage excessive

• Faible planéité des outils

• Cœurs multiples empilés pendant le brasage

Pour les grands noyaux, des plaquettes de support amovibles à haute température peuvent être installées sous la zone centrale pour contrer l'effet de flexion de l'auto-poids.

La position verticale peut également aider à éliminer les charges d'empilement.

Comment tester le fléchissement du noyau de la nageoire de plaque

Un système pratique de contrôle de la qualité devrait vérifier à la foisMatériau des nageoires avant la productionet lenoyau brasé fini.

Épreuve d'affaissement du matériau des nageoires

Échantillon recommandé:

• 100 mm × 22 mm

• Longueur du levier:50 mm

• Direction de l'échantillonnage: direction du roulement

Cycle de brasage simulé:

Température ambiante → 577°C en 10 min → 600°C en 6 min → maintenir pendant 5 min → refroidissement de l'air

Calculer:

Valeur de fléchissement H = H1 − H2

Un H plus petit indique une meilleure résistance.

Pour les ailerons de radiateur à refroidissement par liquide à énergie nouvelle, les critères fournis sont les suivants:

• ≤ 20 mm:acceptable

• > 25 mm:inacceptable pour la production

Inspection complète du noyau

Après le brasage, placer le noyau sur une plate-forme d'inspection en granit et mesurer9 pointsQuatre coins, quatre bords et le centre.

Les outils recommandés comprennent:indicateur de cadran, niveau, règle en acier et plaque d'inspection en granit.

Les limites de dimension fournies sont les suivantes:

Pour les cœurs complexes ou grands, l'analyse des éléments finis peut également être utilisée pendant le développement pour prédire les champs de température, de contrainte et de déformation avant la production.

Des moyens pratiques de réduire le relâchement du cœur

Optimiser le matériau des nageoires

• Considérez ceci:Alliages d'aluminium 3003 modifiés Mn/Znlorsque la résistance à haute température est plus élevée.

• Contrôle de la réduction finale du roulement autour45 à 50%le cas échéant.

• Utilisez un recuit à basse température pour soulager les contraintes au lieu d'un recuit complet à haute température pour recristalliser.

• Pour les grands noyaux, considérez0.10·0,12 mm de nageoiresau lieu de 0,08 mm.

• Réduire la hauteur excessive des nageoires lorsque la rigidité structurelle est une priorité.

Améliorer la conception du noyau

• Ajouter des barres de support intermédiaires lorsque la longueur effective du noyau est supérieure1 000 mm.

• Tolérance de hauteur de la nageoire de contrôle et de la barre d'étanchéité à environ± 0,03 mm.

• Pour les applications lourdes, envisagez des nageoires ondulées droites ou renforcées où une plus grande rigidité est requise.

Optimiser le processus de brasage

• Tenir la température de brasage maximale à ou inférieure600°C.

• Réduire la durée de conservation à 600 °C à4 à 6 minutes, à condition que la qualité commune demeure satisfaisante.

• Utilisez des étapes de chauffage contrôlées autour200°C et 550°Cpour améliorer l'uniformité des températures.

• Dans la recommandation de procédé fournie, refroidissement supérieur400°Cdevrait être limitée à≤ 3°C/minpour réduire le stress résiduel.

• En dessous de 400°C, le refroidissement peut être accéléré.

Améliorer l'outillage et l'assemblage

• Ajoutez des plaquettes de support central amovibles à haute température pour les gros noyaux.

• Standardiser le couple de serrage avec une clé à couple.

• Maintenir la planéité de l'outil à≤ 0,03 mm/m.

• Évitez l'empilement en plusieurs couches pendant le chargement du four.

• Je veux jouer.Inspection de hauteur à 100%des nageoires, des barres d'étanchéité et des feuilles de séparation avant assemblage.

Quelles sont les priorités des fabricants?

Sur la base de l'évaluation technique présentée dans cette étude, la contribution relative des principaux facteurs est la suivante:

Matériau des ailerons: 40% > Support d'outillage: 28% > Processus de brasage: 22% > Structure du noyau: 10%

Cela indique que les fabricants devraient tout d'abord se concentrer surles performances du matériau des nageoires et l'outillage à support central, suivie d'un contrôle du processus de brasage et d'une optimisation structurelle.

Il convient donc de contrôler l'affaissement tout au long du processus de production:

Formation des ailerons → Montage du noyau → Utilisation des outils → Soudage sous vide → Refroidissement → Inspection de la planéité

SUNHOPE: Équipement pour la production de noyaux de radiateurs stables

Le contrôleéchangeur de chaleur à nageoires plates affaisséLes dimensions des ailerons cohérentes, l'assemblage précis du noyau, l'outillage approprié et les conditions de brasage stables contribuent tous à la qualité finale du noyau.

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Conclusion

L'affaissement du noyau du radiateur à plaque après brasage sous vide est principalement causé paradoucissement à haute température de l'aluminium combiné à son propre poids, à la contrainte thermique, à la pression des outils et à la contrainte résiduelle induite par le refroidissement.

L'approche la plus efficace consiste à contrôler l'ensemble du processus:

Sélectionner le matériau approprié → optimiser la structure du noyau → contrôler la température et le temps de brasage → améliorer le support du centre → normaliser l'inspection.

Pour les gros noyaux en tôle d'aluminium, les premiers tests de matériaux et la validation des outils peuvent réduire les déchets liés à la déformation tout en protégeant les performances de transfert de chaleur et la fiabilité des joints brasés.