Leckage beim Löten von Lamellenkühlern: Analyse typischer Fälle und Gegenmaßnahmen für Aluminium-Lötfehler

Leckagen in Aluminiumplatten-Flächen-Kühlkörpern nach dem Lötverfahren – ob Vakuulötung oder kontrollierte Atmosphären-Lötung – sind ein kritisches Qualitätsproblem, das typischerweise durch Verfahren, Struktur,oder Probleme mit der SauberkeitDie häufigsten Ursachen für Leckagen bei der Lötung lassen sich in folgende Kategorien einteilen.

I. Analyse der Ursachen von häufigen Leckagefehlern beim Brazen

Unzulässige Parameter des Brazvorgangs

• Übermäßige Temperatur / längere Zeit:Es führt zu Abfluss von Füllmetall und Erosion von Grundmetallen (Dünnung oder Perforation der Flossenkanten).
• Unzureichende Temperatur / unzureichende Zeit:Die unvollständige Schmelze des Füllmetalls und die schlechte Flüssigkeit führen zu unerfüllten Lücken oder unterbrochener Verbindungskontinuität.

Fragen der Bauteilmontage und der gemeinsamen Genehmigung

• Übermäßiger Abstand (>0,06 mm):Die Kapillarwirkung versagt, was verhindert, dass das Füllmetall das Braze-Gelenk füllt und Hohlräume bildet.
• Unzureichender Abstand oder direkter Kontakt:Das Füllmetall kann nicht durchdringen und verursacht einen lokalisierten Mangel an Bindung (nicht gebrähte Bereiche).

Materialien und Oberflächenreinheit

• Oberflächenoxidfolie:Die Aluminium-Oxid-Schicht auf Aluminiumlegierungoberflächen hat einen hohen Schmelzpunkt und ist nicht benetzbar.Es werden Pseudo-Lötungsfehler auftreten..
• Öl / Feuchtigkeit:Die Verdampfung bei hohen Temperaturen erzeugt eine Porosität des Gases und kann sogar eine lokalisierte Oxidation verursachen.
• Abgleich von Grundmetallen:Wenn sowohl die Flossen als auch die Trennplatten aus Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt bestehen, kann bei hoher Temperatur ein Zusammenbruch auftreten; sind beide aus Legierungen mit hohem Schmelzpunkt bestehen, so kann das Verfall auftreten.das Füllmetall wird schwer zu schmelzen.

Probleme mit der Befestigung und der Belastung des Ofens

• Ungleichmäßiger Druck:Unzureichender Befestigungsdruck oder Befestigungsdeformation führt zu lokal vergrößerten Abstandsräumen oder zu schlechtem Kontakt.
• Ungleichmäßige Heizung:Große Temperaturunterschiede innerhalb des Lötöfen erzeugen thermische Uneinheitlichkeit, was in einigen Bereichen zu einer Überbrennung und in anderen zu einer unvollständigen Schmelze führt.

Probleme bei der Konstruktion

• Unzureichende Steifigkeit:Bei hohen Temperaturen verzerren sich große Brazenkernen unter ihrem eigenen Gewicht oder durch thermische Belastung und zerreißen die Brazenverbindungen.
• Abweichungen zwischen Seitenstangen und Flossen:Eine unbeständige thermische Ausdehnung zwischen Seitenstangen und Flossen erzeugt Risse während der Kühlphase nach dem Brauen.

II. Typische Leckagefälle bei der Lötung und Gegenmaßnahmen

Fall 1: Mikroporositätsleckage durch Erosion der Flossenkante Ein häufiger Aluminiumbrassungsfehler

• Phänomene:Bei der Röntgenuntersuchung werden schwarze Löcher an der Grenzfläche zwischen Flosse und Separator aufgedeckt; bei der metallographischen Untersuchung werden abgerundete und dünne Flosskanten gezeigt.

• Ursache:Bei einer zu hohen Spitzentemperatur (mehr als 610 °C) oder einer zu langen Haltezeit, wodurch die eutiktischen Phasen mit niedrigem Schmelzpunkt schmelzen und abfließen.

• Gegenmaßnahmen:Verringern Sie die Spitzentemperatur (empfohlen 600±3°C) und verkürzen Sie die Haltezeit; überprüfen Sie die Genauigkeit der Thermoelemente für eine ordnungsgemäße Regelung des Lötungs-Wärmeprofils.

Fall 2: Lineare Leckagen an Seitenstangen

• Phänomene:Die Leckprüfung zeigt ein lineares Gasleck an der Verbindung zwischen Seitenstange und Trennplatte mit einer glatten Bruchfläche.

• Ursache:Übermäßige Montagefreiheit (> 0,06 mm) in Verbindung mit unzureichendem Füllmetall oder niedriger Befestigungsdruck, der bei hoher Temperatur zu einer Verlagerung der Seitenstange führt.

• Gegenmaßnahmen:Kontrolle der Montagefreiheit innerhalb von 0,02 ∼ 0,06 mm; Hinzufügen lokalisierter Füllmetall (z. B. vorgefertigte Lötfolie); Optimierung der Lötvorrichtung für einen gleichmäßigen Druck.

Fall 3: Durchlässigkeitsleckage der Charge durch schlechte Reinigung und Atmosphärenkontrolle durch Vakuumbräsen

• Phänomene:Zufällige Leckpunkte; unter dem Stereomikroskop sichtbare kreisförmige Gasporen an der Bruchfläche.

• Ursache:Unvollständige Reinigung von Teilen (Rückstände von Stanzöl, Fingerabdrücke), Feuchtigkeitsabsorption oder geringer Vakuumgehalt im Vakuumschweißöfen.

• Gegenmaßnahmen:Vor dem Brennen ist eine strenge Ultraschallreinigung sowie eine gründliche Trocknung durchzuführen; die Qualität der Vakuumatmosphäre und die Dichtheit zu kontrollieren.

Fall 4: Warpage-Leckage in großflächigen Kernen ️ Wärmebelastung und Designoptimierung

• Phänomene:Leckage an den vier Ecken oder in der Mitte der langen Kanten des Kerns; allgemeine bogenförmige Verformung sichtbar.

• Ursache:Signifikanter Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Trennplatten und Seitenbalken; Kühlschrumpfspannungen ziehen die geschweißten Kanten auseinander.

• Gegenmaßnahmen:Hinzufügen von Kantenverstärkungsstreifen; Anwendung von segmentierten Befestigungen zur Begrenzung während der Erwärmung und Kühlung; Optimierung der Kühlgeschwindigkeit (Langsamkühlung empfohlen über 400 °C zur Minimierung der Restbelastung).

III. Leckerkennung und metallographische Analysemethoden für gelötete Bauteile

1. Nicht zerstörerischer Standort:Heliummassenspektrometer-Leckageprüfungen (Heliumspray-Methode) können eine Millimetergenauigkeit erreichen; die Druckluft- und Seifenblasenmethode kann zur vorläufigen Leckageprüfung verwendet werden.
2. Zerstörungsprüfung:Der Leckagebereich wird abgeschnitten und die Morphologie der Brechungen des Brazengelenks unter einem Stereomikroskop beobachtet (Fusionsmangel, Gasporen, Erosion, Risse).
3. Metallographische Analyse:Für die Qualitätsbeurteilung werden die Füllgeschwindigkeit der Brazenverbindung (annehmbarer Wert > 90%) und die Schichtdicke der intermetallischen Verbindung (müsse < 5 μm betragen) gemessen.
4. Rückverfolgbarkeit des Verfahrens:Überprüfen Sie das vollständige thermische Profil des Brennens (Beheizungs-, Halte- und Kühlstadien), die Vakuum- und Druckdaten der Vorrichtungen, um die Ursachen zu ermitteln.

IV. Schlüsselvorbeugungsmaßnahmen für eine zuverlässige Qualität des Aluminiumbrassens

• Steuerung des Fensters des Brazvorgangs:Bei Aluminiumlegierungen 3003/4104 beträgt die Spitzenlehntemperatur 598605°C mit einer Haltezeit von 3~8 Minuten. Eine strenge Prozesskontrolle verhindert sowohl Überbrennen als auch unvollständige Fusionsfehler.

• Reinigungsmanagement:Alle Teile müssen gründlich entfettet (alkalische Reinigung oder Ultraschallreinigung) und vor dem Brennen getrocknet und so schnell wie möglich zusammengebaut werden, um eine erneute Kontamination zu vermeiden.

• Montage und Befestigung:Die Schweißbefestigung muss ausreichend steif sein und einen gleichmäßig verteilten Druck erzeugen.

• Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle:Regelmäßig überprüfen Sie die Einheitlichkeit der Ofentemperatur (innerhalb von ± 3 °C); im Rahmen der laufenden Qualitätssicherung prüfen Sie mit Prüfbüchern die Benetzbarkeit des Füllmetalls und die Unversehrtheit des Brazenverbundes.