專利名稱：一種鋁制板翅式換熱器芯部疊層真空釬焊方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋁合金焊接技術領域，尤其涉及一種鋁制板翅式換熱器芯部真空釬焊方法。
背景技術：
鋁制板翅式換熱器是一種以鋁合金波形翅片為傳熱元件的新穎換熱器，是目前國內(nèi)外最先進的換熱器，具有熱阻小、換熱效率高、結構緊湊、體積小、重量輕、適應性強、堅固耐用、經(jīng)濟性好、并可設計成多達十多股流體同時換熱等特點，早期專用于航空、潛艇等軍事領域，現(xiàn)已廣泛應用于石油化工、航空航天、電子、原子能和工程機械等領域。鋁制板翅式換熱器由換熱器芯部和封頭通過鎢極氬弧焊組焊而成。換熱器芯部的基本結構是由翅片、導流片、隔板、側板和封條五種元件組成的單元體疊積結構，翅片、導流片、側板和封條材料通常為3003鋁合金，隔板通常為434鋁合金包覆板，434鋁合金包覆板的中間芯板為3003鋁合金，上下表面層為厚度0. 09、. Ilmm的含硅量為9. (TlO. 5%的 4004合金包覆層，即釬料層。換熱器芯部早期主要采用鹽浴釬焊制造。由于鹽浴釬焊存在能耗高、環(huán)境污染嚴重、殘留鹽腐蝕等問題，現(xiàn)已被無釬劑的真空釬焊所取代。真空釬焊具有鹽浴釬焊無可比擬的優(yōu)點，其經(jīng)濟和社會效益顯著。換熱器芯部的真空釬焊是在真空釬焊爐中完成的。真空釬焊包括釬焊室抽真空、 以一定的加熱速率加熱釬焊室到釬焊溫度并保溫一定時間、釬焊室降溫、釬焊室溫度降到一定溫度時開啟爐門自然降溫等步驟。為保證釬焊室溫度的均勻性和準確性，釬焊加熱速率不能快，在加熱過程中通常還要設置多次的保溫程序。為了縮短產(chǎn)品真空釬焊的時間以提高釬焊的效率，釬焊室降溫通常采用自然降溫和充入純氮氣進行強制降溫的組合降溫方式。真空釬焊由于包括多個步驟，所以耗時比較長。如何提高釬焊設備的利用率，在保證釬焊質(zhì)量的前提下有效提高釬焊生產(chǎn)的效率，降低生產(chǎn)成本，是換熱器芯部實際生產(chǎn)必須解決的現(xiàn)實問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對鋁制板翅式換熱器芯部真空釬焊存在的問題，提供一種鋁制板翅式換熱器芯部真空釬焊方法，該方法能顯著提高鋁制板翅式換熱器芯部的釬焊效率及產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種鋁制板翅式換熱器芯部疊層真空釬焊方法，該方法采用純鋁或3003鋁合金板和R-M61-S云母帶作為相鄰換熱器芯部之間的隔離層材料；采用4004釬料片作為換熱器芯部的側板與翅片、封條之間釬焊的釬焊料，該方法包括以下步驟
(1)在柔性夾具底板上將清洗和烘干后的側板、4004釬料片、翅片、導流片、隔板、封條等換熱器芯部組成元件依次疊放，直至疊放完畢，完成第一個換熱器芯部的初步組裝。(2)在第一個換熱器芯部的上表面，即換熱器芯部的頂部側板上依次疊放已用丙酮擦拭清理好的云母帶、純鋁或3003鋁合金板、云母帶，兩層云母帶和一塊純鋁或3003鋁合金板構成三明治結構的隔離層。(3)在上層云母帶2上將清洗和烘干后的側板、4004釬料片、翅片、導流片、隔板、 封條等換熱器芯部組成元件依次疊放，直至疊放完畢，完成第二個換熱器芯部的初步組裝。(4)重復2和3步驟，直至最后一個要疊層釬焊的換熱器芯部組成元件依次疊放完畢。(5)壓緊柔性夾具，完成多個換熱器芯部的疊層組裝。(6)疊層組裝完畢的換熱器送入真空釬焊爐進行釬焊，釬焊室抽真空至 7^8 X IO-4Pa,以8 10°C / min的升溫速率升溫到200°C后保溫15 20 min，然后以8 10°C / min的升溫速率升溫到540°C后保溫15 20 min，再以；T4°C / min的升溫速率升溫到600°C 后保溫壙5min，停止加熱，待釬焊室降溫到35(T360°C時關閉抽真空系統(tǒng)并充入純氮氣對釬焊室進行強制冷卻，即充入純氮氣至0. 04、. 05MPa時開啟釬焊室排氣閥門，繼續(xù)充入純氮氣，直至釬焊室冷卻到20(T250。C時停止充入純氮氣，待釬焊室壓強與外部大氣環(huán)境一致時關閉釬焊室排氣閥門，開啟釬焊爐門取出已釬焊好的疊層換熱器芯部，讓其在大氣中自然冷卻，冷卻到室溫后松開柔性夾具，將疊層組裝在一起的換熱器芯部分離開。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用了對側板尺寸一致的多個換熱器芯部在高度方向上疊層組裝、組裝后入真空釬焊爐釬焊、釬焊出爐后再將多個換熱器芯部分離開的裝配、 釬焊方式，實現(xiàn)了多個換熱器芯部的一次裝配和一次釬焊，與現(xiàn)有的單個換熱器芯部裝配、 釬焊相比，成倍地提高了釬焊效率，工藝簡單，操作性和可控性強，有效降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。


圖1為本發(fā)明所述的鋁制板翅式換熱器芯部疊層真空釬焊的裝配示意圖。圖中換熱器芯部1、云母帶2、純鋁或3003鋁合金板3。
具體實施例方式本發(fā)明鋁制板翅式換熱器芯部疊層真空釬焊方法，采用真空釬焊工藝釬焊鋁制板翅式換熱器芯部，側板尺寸一致的多個換熱器芯部在高度方向上疊層組裝，通過柔性夾具固定，相鄰換熱器芯部之間加入三明治結構的兩層云母帶和一層純鋁或3003鋁合金板，組裝后入真空釬焊爐釬焊，釬焊出爐后再將多個已釬焊好的換熱器芯部分離開。本發(fā)明采用了由兩層云母帶和一層純鋁或3003鋁合金板組成的三明治結構的隔離層對相鄰換熱器芯部進行隔離，在真空釬焊爐中釬焊時可以有效隔離相鄰的兩換熱器芯部，其側板之間不會發(fā)生粘連，釬焊后可以很便捷地將已釬焊好的多個換熱器芯部分離開。下面結合附圖和具體實施方式
，詳細說明依據(jù)本發(fā)明的鋁制板翅式換熱器芯部疊層真空釬焊工藝方法。如圖1所示，本發(fā)明鋁制板翅式換熱器芯部疊層真空釬焊方法采用厚度6 mm的純鋁或3003鋁合金板3和厚度0. 15mm的R4461-S云母帶2作為相鄰換熱器芯部之間的隔離層材料；采用厚度0. Imm的4004釬料片作為換熱器芯部側板與翅片、封條之間釬焊的釬焊料。該方法包括以下步驟1、按換熱器芯部圖紙要求在柔性夾具底板上將清洗和烘干后的側板、4004釬料片、翅片、導流片、隔板、封條等換熱器芯部組成元件依次疊放，直至疊放完畢，完成第1個換熱器芯部的初步組裝。2、在第1個換熱器芯部的上表面，即換熱器芯部的頂部側板上依次疊放已用丙酮擦拭清理好的云母帶2、純鋁或3003鋁合金板3、云母帶2，兩層云母帶2和一塊純鋁或3003 鋁合金板3構成三明治結構的隔離層。3、按換熱器芯部圖紙要求在上層云母帶2上將清洗和烘干后的側板、4004釬料片、翅片、導流片、隔板、封條等換熱器芯部組成元件依次疊放，直至疊放完畢，完成第2個換熱器芯部的初步組裝。4、重復2和3步驟，直至最后一個要疊層釬焊的換熱器芯部組成元件依次疊放完畢。5、壓緊柔性夾具，完成多個換熱器芯部的疊層組裝。6、疊層組裝完畢的換熱器裝配檢驗合格后送入真空釬焊爐進行釬焊，釬焊室抽真空至7 8 X10_4Pa，以8 10°C / min的升溫速率升溫到200°C后保溫15 20 min，然后以 S^lO0C / min的升溫速率升溫到540°C后保溫15 20 min，再以3 4°C / min的升溫速率升溫到600°C后保溫壙5min，停止加熱，待釬焊室降溫到35(T360°C時關閉抽真空系統(tǒng)并充入純氮氣對釬焊室進行強制冷卻，即充入純氮氣至0. 04、. 05MPa時開啟釬焊室排氣閥門，繼續(xù)充入純氮氣，直至釬焊室冷卻到20(T250。C時停止充入純氮氣，待釬焊室壓強與外部大氣環(huán)境一致時關閉釬焊室排氣閥門，開啟釬焊爐門取出已釬焊好的疊層換熱器芯部，讓其在大氣中自然冷卻，冷卻到室溫后松開柔性夾具，將疊層組裝在一起的換熱器芯部分離開。實施例1
某型兩換熱通道的換熱器芯部尺寸為(長X寬X高)427 X 190 X 102mm，側板尺寸為 427X 190mm，采用厚度0. Imm的4004釬料片作為換熱器芯部側板與翅片、封條之間釬焊的釬焊料，采用厚度6mm的3003鋁合金板和厚度0. 15mm的R-M61-S云母帶作為相鄰換熱器芯部之間的隔離層材料，12個換熱器芯部進行疊層組裝，組裝檢驗合格后送入真空釬焊爐進行釬焊，釬焊室抽真空至7X10_Va時開始以10°C / min的升溫速率升溫到200°C和 540°C各保溫20 min，然后再以4°C / min的升溫速率升溫到605°C保溫5min后停止加熱， 待釬焊室降溫到360°C時關閉抽真空系統(tǒng)，充入純氮氣至0. 05MPa時開啟釬焊室排氣閥門， 繼續(xù)充入純氮氣，直至釬焊室冷卻到250°C時停止充入純氮氣，待釬焊室壓強與外部大氣環(huán)境一致時關閉釬焊室排氣閥門，開啟釬焊爐門取出已釬焊好的換熱器芯部，讓其在大氣中自然冷卻，冷卻到室溫后松開柔性夾具，將12個疊層組裝在一起的換熱器芯部分離開。 釬焊好的12個換熱器芯部焊上試壓封頭進行強度試驗和氣密性試驗，全部合格。強度試驗為常溫，水壓0. 80Mpa，保壓lOmin，不允許滲漏和異常變形；氣密性試驗為常溫，氣壓 0. !35MPa，保壓lOmin，不允許滲漏。實施例2
某型兩換熱通道的換熱器芯部尺寸為(長X寬X高)470 X 210 X 327mm，側板尺寸為 470X210 mm，采用厚度0. Imm的4004釬料片作為換熱器芯部側板與翅片、封條之間釬焊的釬焊料，采用厚度6mm的3003鋁合金板和厚度0. 15mm的R4461-S云母帶作為相鄰換熱器芯部之間的隔離層材料，4個換熱器芯部進行疊層組裝，組裝檢驗合格后送入真空釬焊爐進行釬焊，釬焊室抽真空至8X 時開始以9°C / min的升溫速率升溫到200°C和540°C 各保溫15min，然后再以3°C / min的升溫速率升溫到605°C保溫5min后停止加熱，待釬焊室降溫到350°C時關閉抽真空系統(tǒng)，充入純氮氣至0. 05MPa時開啟釬焊室排氣閥門，繼續(xù)充入純氮氣，直至釬焊室冷卻到200°C時停止充入純氮氣，待釬焊室壓強與外部大氣環(huán)境一致時關閉釬焊室排氣閥門，開啟釬焊爐門取出已釬焊好的換熱器芯部，讓其在大氣中自然冷卻，冷卻到室溫松開柔性夾具，將4個疊層組裝在一起的換熱器芯部分離開。釬焊好的4 個換熱器芯部焊上試壓封頭進行強度試驗和氣密性試驗，全部合格。強度試驗為常溫，水壓0. 90Mpa，保壓lOmin，不允許滲漏和異常變形；氣密性試驗為常溫，氣壓0. 45MPa，保壓 lOmin，不允許滲漏。
實施例3
某型兩換熱通道的換熱器芯部尺寸為(長X寬X高)400 X 200 X 491mm，側板尺寸為 400X200 mm，采用厚度0. Imm的4004釬料片作為換熱器芯部側板與翅片、封條之間釬焊的釬焊料，采用厚度6 mm的純鋁板和厚度0. 15mm的R4461-S云母帶作為相鄰換熱器芯部之間的隔離層材料，3個換熱器芯部進行疊層組裝，組裝檢驗合格后送入真空釬焊爐進行釬焊，釬焊室抽真空至8X10_Va時開始以8°C / min的升溫速率升溫到2001和討01各保溫 20min，然后再以3°C / min的升溫速率升溫到605°C保溫細化后停止加熱，待釬焊室降溫到350°C時關閉抽真空系統(tǒng)，充入純氮氣至0. 04MPa時開啟釬焊室排氣閥門，繼續(xù)充入純氮氣，直至釬焊室冷卻到200°C時停止充入純氮氣，待釬焊室壓強與外部大氣環(huán)境一致時關閉釬焊室排氣閥門，開啟釬焊爐門取出已釬焊好的換熱器芯部，讓其在大氣中自然冷卻，冷卻到室溫松開柔性夾具，將3個疊層組裝在一起的換熱器芯部分離開。釬焊好的3個換熱器芯部焊上試壓封頭進行強度試驗和氣密性試驗，全部合格。強度試驗為常溫，水壓0.90Mpa， 保壓lOmin，不允許滲漏和異常變形；氣密性試驗為常溫，氣壓0. 45MPa，保壓lOmin，不允許滲漏。
權利要求
1. 一種鋁制板翅式換熱器芯部疊層真空釬焊方法，其特征在于，該方法采用純鋁或 3003鋁合金板(3)和R-M61-S云母帶(2)作為相鄰換熱器芯部之間的隔離層材料；采用 4004釬料片作為換熱器芯部的側板與翅片、封條之間釬焊的釬焊料，該方法包括以下步驟(1)在柔性夾具底板上將清洗和烘干后的側板、4004釬料片、翅片、導流片、隔板、封條等換熱器芯部組成元件依次疊放，直至疊放完畢，完成第一個換熱器芯部的初步組裝；(2)在第一個換熱器芯部的上表面，即換熱器芯部的頂部側板上依次疊放已用丙酮擦拭清理好的云母帶(2)、純鋁或3003鋁合金板(3)、云母帶(2)，兩層云母帶(2)和一塊純鋁或3003鋁合金板(3)構成三明治結構的隔離層；(3)在上層云母帶(2)上將清洗和烘干后的側板、4004釬料片、翅片、導流片、隔板、封條等換熱器芯部組成元件依次疊放，直至疊放完畢，完成第二個換熱器芯部的初步組裝；(4)重復2和3步驟，直至最后一個要疊層釬焊的換熱器芯部組成元件依次疊放完畢；(5)壓緊柔性夾具，完成多個換熱器芯部的疊層組裝；(6)疊層組裝完畢的換熱器送入真空釬焊爐進行釬焊，釬焊室抽真空至廣8X10_4Pa，以 S^lO0C / min的升溫速率升溫到200°C后保溫15 20 min，然后以8 10°C / min的升溫速率升溫到540°C后保溫15 20 min，再以；T4°C / min的升溫速率升溫到600°C后保溫4 5min， 停止加熱，待釬焊室降溫到35(T360°C時關閉抽真空系統(tǒng)并充入純氮氣對釬焊室進行強制冷卻，即充入純氮氣至0. 04、. 05MPa時開啟釬焊室排氣閥門，繼續(xù)充入純氮氣，直至釬焊室冷卻到2(KT25(TC時停止充入純氮氣，待釬焊室壓強與外部大氣環(huán)境一致時關閉釬焊室排氣閥門，開啟釬焊爐門取出已釬焊好的疊層換熱器芯部，讓其在大氣中自然冷卻，冷卻到室溫后松開柔性夾具，將疊層組裝在一起的換熱器芯部分離開。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁制板翅式換熱器芯部真空釬焊工藝方法，采用真空釬焊工藝釬焊鋁制板翅式換熱器芯部，側板尺寸一致的多個換熱器芯部在高度方向上疊層組裝，通過柔性夾具固定，相鄰換熱器芯部之間加入三明治結構的兩層云母帶和一層純鋁或3003鋁合金板，組裝后入真空釬焊爐釬焊，釬焊出爐后再將多個已釬焊好的換熱器芯部分離開。本發(fā)明采用多個換熱器芯部疊層組裝進行真空釬焊，工藝簡單，操作性強，可控性好，釬焊效率高，有效降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。
文檔編號B23K1/008GK102489814SQ20111043315
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者嚴密, 史佩珍, 王琪明, 羅偉, 馬天宇, 黃鵬 申請人:浙江大學