Plattenwärmetauscherkern hängt nach Vakuumlöten: Ursachen und Lösungen

Meta Beschreibung:Erfahren Sie, warum sich die Kerne eines Aluminiumplatten-Finnen-Kühlers nach dem Vakuum-Lötungsverfahren abschlagen und wie sich das Flossenmaterial, die Kernkonstruktion, die Werkzeuge und die Lötparameter auf die Verformung auswirken.

Primäre Schlüsselwörter:Plattenflossen-Kernverschwächung des Kühlerkerns, Vakuumschweißverformung, Aluminiumflossenverschwächung, 3003 Aluminiumflossen, Kühlerkernverformung

Einleitung

Aluminiumplattenflossener Kühlerkern werden inNeue Energie-Wärmemanagement, Lufttrennung, Maschinenbau und Energiespeicherung FlüssigkeitskühlungBei der Vakuumbrennung können sich jedoch große oder dünne Kerne bilden.Flossenzusammenbruch und Absacken der Mitte, was sich auf die Wärmeübertragung, die Gelenkzuverlässigkeit und die Dimensionsgenauigkeit auswirkt.

Die Hauptursache ist die starke Verringerung der Aluminiumfestigkeit bei hoher Temperatur.590°C bis 605°C, Selbstgewicht, thermische Belastung, Werkzeugdruck und Kühlbelastung können zusammenwirken und den Kern verformen.

In diesem Artikel werden die HauptursachenSchieben des Radiatorkerns mit Plattenflossen, praktische Prüfverfahren und Möglichkeiten zur Verringerung von Verformungen während der Produktion.

Warum ist der Kern einer Aluminiumplattenflosse geschlagen?

Ein typischer Plattenflossenkern besteht ausmit einem Durchmesser von mehr als 50 cm3durch Vakuumschweiß zusammengefügt und verbunden.

Bei erhöhter Temperatur nimmt die Festigkeit von Aluminium rasch ab.3003 aus Aluminiumflossen, beginnt die Materialrückgewinnung die Arbeitshärtung nach ca.200°CUm die.600°C, kann die Ausbeute auf weniger alsein Zehntel seines Wertes bei Raumtemperatur.

Die Verformung erfolgt in der Regel in drei Phasen:

1. Raumtemperatur ∼200°C:Die Steifheit der Flossen bleibt relativ stabil.

2. 200°C·Reckristallisierungstemperatur:Die Verhärtung verringert sich und die Schlaffheit nimmt rasch zu.

3. Über der Rekristallisierungstemperatur:Das Kornwachstum und der Plastikfluss ermöglichen eine weitere Verformung.

Dadurch kann die ursprüngliche U-förmige Wellflosse zu einem V-förmigen Profil komprimiert werden, während sich die Mitte des Kerns nach unten bewegt.

Vier Hauptbelastungen hinter der Kernverschwächung

• Selbstgewicht:Große ununterstützte Kerne entwickeln einen nach unten gerichteten Biegemoment.

• Wärmebelastung:Temperaturunterschiede zwischen Kernoberfläche und Zentrum können50°C bis 100°C.

• Druck des Werkzeugs:Ungleichmäßige oder übermäßige Befestigung kann dünne Flossen komprimieren.

• Kühlbelastung:Unterschiedliche Kontraktionsgeschwindigkeiten während der Abkühlung erzeugen Restbelastungen.

Welche Schwierigkeiten können die Ursache für ein Schlaffsein sein?

1. Verringerte Wärmeübertragungsleistung

Die geschlagenen Flossen haben eine geringere effektive Höhe und Oberfläche, wodurch die entworfene Wärmeübertragungskapazität verringert wird.

2. Brazen Gelenk Leckage

Die Verformung kann innere Belastungen verursachen und Schäden an Flossen-zu-Blatt-Lötungen verursachen, was möglicherweise zu fehlgeschlagenen Heliumleckentests führt.

3. Dimensionelle Störung

Eine übermäßige Verformung kann dazu führen, dass die Flachheit des Kerns und die diagonalen Abmessungen die Zugtoleranzen übersteigen und die Endmontage verhindert wird.

4. Niedrigere langfristige Verlässlichkeit

Restbelastungen können den Kern während wiederholter Heiz- und Kühlzyklen weiterhin beeinflussen und somit das Risiko einer Verformung oder eines Lecks erhöhen.

Wesentliche Faktoren, die sich auf die Schwankungsbeständigkeit auswirken

1- Flossenmaterial, Dicke und Formzustand

Das Flossenmaterial ist einer der wichtigstenVerformung des Kerns des Aluminium-Kühler.

Bei Aluminiumflossen 3003 führt eine höhere Kaltwalzreduktion im Allgemeinen zu einer stärkeren Arbeitshärtung.Reduzierung des Walzens um 50% Verringerung der Absaugen um mehr als 30% im Vergleich zu einer Verringerung um 20%.

Auch die Geometrie der Flossen ist wichtig:

• Dünnere Flossen verformen sich leichter.

• Eine höhere Flossenhöhe erhöht das Verhältnis von Höhe zu Dicke.

• Unter denselben Bedingungen,0.12 mm Flossen zeigen eine deutlich größere Absackenheit als 0,15 mm Flossen.

• Für große Kerne erhöht man die Flossendicke von00,08 mm bis 0,10·0,12 mmkann die strukturelle Widerstandsfähigkeit verbessern.

Eine präzise Flossenformung ist daher nicht nur für die Wärmeübertragung wichtig, sondern auch für die Aufrechterhaltung einer stabilen Kerngeometrie während des Lötens.

2. Kernstruktur

Ein hohes Verhältnis von Länge zu Breite schafft eine größere ununterstützte Fläche und erhöht den Biegemoment.

für Kerns mit einer effektiven Länge über1000 mm, kann ungefähr alle drei Jahre ein mittlerer Stützbalken hinzugefügt werden.500 mmentlang der Breitenrichtung.

Die Dichtungsstange sollte auch nahe an der Flossenhöhe liegen. Ist sie zu niedrig, kann sich der Spanndruck auf die Flossen konzentrieren.Der richtige Kontakt zwischen der Flosse und dem Trennblatt kann beeinträchtigt werden.

3. Parameter für die Vakuumbrennung

Die Schweißtemperatur und die Haltezeit haben einen direkten Einfluß aufFlossenkollaps beim Vakuumbrennverfahren.

Um die600°C, länger hält, verlängert die Zeit für die hochtemperaturbedingte Kunststoffverformung.605°C, kann die Flossenweichung deutlich schwerer werden.

Nach der mitgelieferten Verfahrensempfehlung kann die Aufbewahrungszeit bei 600 °C von10 Minuten bis 4~6 Minuten, vorausgesetzt, daß die Formation der Schweißgelenke zufriedenstellend bleibt.

Die Temperaturgleichheit ist ebenso wichtig.50°C bis 100°Ckann thermische Belastungen und Verformungen erhöhen.

4. Werkzeug und Ofenbelastung

Zu den häufigsten Ursachen von Werkzeugen gehören:

• Nur perimetrische Spannung

• Keine Mittelstütze für große Kerne

• Übermäßige Klemmkraft

• Schlechte Flachheit der Werkzeuge

• Mehrfachkernen, die während des Brausens gestapelt sind

Für große Kerne können unter dem Mittelbereich abnehmbare Hochtemperatur-Stützpolster installiert werden, um dem Biegeeffekt des Selbstgewichts entgegenzuwirken.

Die Vertikalposition kann auch dazu beitragen, Stackbelastungen zu vermeiden.

Wie kann man das Absacken des Kerns der Plattenflosse testen?

Ein praktisches Qualitätssicherungssystem sollte sowohl dieFlossenmaterial vor der Produktionund diefertiges gelötetes Kern.

Flossenmaterial-Sagging-Prüfung

Empfohlene Probe:

• 100 mm × 22 mm

• Längen des Vortriebs:50 mm

• Probenahmerichtung: Walzrichtung

Simulierter Lötzyklus:

Raumtemperatur → 577°C in 10 min → 600°C in 6 min → 5 min halten → Luftkühlen

Berechnen Sie:

Verfallswert H = H1 − H2

Ein kleineres H zeigt einen besseren Widerstand.

Für die Flossen von Flüssigkeitskühlgeräten mit neuer Energie sind folgende Kriterien angegeben:

• ≤ 20 mm:akzeptabel

• > 25 mm:für die Produktion nicht zulässig

Fertiggestellte Kerninspektion

Nach dem Brazen legen Sie den Kern auf eine Granitprüfungsplattform und messen9 PunkteVier Ecken, vier Randmittepunkte und die Mitte.

Zu den empfohlenen Instrumenten gehörenZifferblattanzeige, Ebene, Stahllinie und Granitprüfungsplatte.

Die angegebenen Größengrenzen sind:

Anwendung	Höchstverfall
Kleiner Heizkörper eines Personenkraftwagens	≤ 1,5 mm
Baumaschinen / Energiespeicher Großkern	≤ 3 mm
Mehr als 3 mm über die zulässige Grenze	Ablehnen

Für komplexe oder große Kerne kann die Finite-Element-Analyse auch während der Entwicklung verwendet werden, um die Temperatur-, Spannungs- und Verformungsfelder vor der Produktion vorherzusagen.

Praktische Möglichkeiten, die Schwäche des Kerns zu verringern

Optimierung des Flossenmaterials

• Betrachten SieAluminiumlegierungen aus 3003 mit Mn/Zn-Modifikationwenn eine höhere Hochtemperaturfestigkeit erforderlich ist.

• Steuerung der endgültigen Rollreduzierung um45% bis 50%gegebenenfalls.

• Verwenden Sie eine Niedertemperatur-Stressabkühlung anstelle einer vollständigen Hochtemperatur-Wiederkristallisierung.

• Für große Kerne:0Flossen von 0,12 mmstatt 0,08 mm.

• Verringern Sie die übermäßige Flossenhöhe, wenn die strukturelle Steifigkeit eine Priorität hat.

Verbesserung der Kernkonstruktion

• Hinzufügen von mittleren Stützstäben, wenn die effektive Kernlänge übersteigt1000 mm.

• Kontrollflosse und Dichtungsstange Höhenverträglichkeit auf ca.± 0,03 mm.

• Bei schweren Anwendungen sollten gerade oder verstärkte Wellflossen verwendet werden, wenn eine höhere Steifigkeit erforderlich ist.

Optimieren des Brazenprozesses

• Höchstbrenntemperatur bei oder unterhalb600°C.

• Die Aufbewahrungszeit bei 600 °C wird auf4 ̊6 Minuten, sofern die Qualität der Gelenke zufriedenstellend bleibt.

• Verwenden Sie kontrollierte Heizstufen um200°C und 550°Czur Verbesserung der Temperaturgleichheit.

• In der mitgelieferten Verfahrensempfehlung wird die Kühlung über400°Csollte sich auf≤ 3 °C/minzur Verringerung der Restbelastung.

• Unter 400°C kann die Abkühlung beschleunigt werden.

Verbesserte Werkzeuge und Montage

• Hinzufügen von abnehmbaren Hochtemperatur-Zentrumspulsten für große Kerne.

• Standardisieren Sie das Drehmoment mit einem Drehmomentschlüssel.

• Beibehalten der Werkzeugflachheit bei≤ 0,03 mm/m.

• Vermeiden Sie das Stapeln von mehreren Schichten während des Ladens des Ofen.

• Ausführen100%ige Höhenkontrollevon Flossen, Dichtungsstangen und Trennblättern vor der Montage.

Was sollten Hersteller in den Vordergrund stellen?

Auf der Grundlage der in dieser Studie vorgestellten technische Bewertung ist der relative Beitrag der wichtigsten Faktoren:

Flossenmaterial: 40% > Werkzeugstütze: 28% > Brazen: 22% > Kernstruktur: 10%

Dies deutet darauf hin, daß sich die Hersteller zunächst aufLeistung des Flossenmaterials und Mittelstützwerkzeuge, gefolgt von der Steuerung des Lötprozesses und der Strukturoptimierung.

Der Abfall sollte daher während des gesamten Produktionsflusses kontrolliert werden:

Flossenbildung → Kernmontage → Werkzeugbau → Vakuumbrennverfahren → Kühlung → Flachheitskontrollen

SUNHOPE: Ausrüstung für die Produktion von stabilen Kühlerkernen

KontrolleSchieben des Wärmetauschers mit PlattenflosseEine gleichbleibende Flossengröße, eine genaue Kernmontage, ein ordnungsgemäßes Werkzeug und stabile Lötbedingungen tragen alle zur endgültigen Kernqualität bei.

SUNHOPE liefert Ausrüstung und Komponenten für die Herstellung von Kühlern und Kondensatoren, darunter:

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Unsere technische Unterstützung umfasst die Auswahl der Ausrüstung, die Installationsanleitung, die Ausbildung der Bediener und Lösungen für die Produktionslinie.

Schicken Sie uns Ihre Kerngröße, Flossen-Spezifikationen, Produktionskapazität und Brennanforderungen für eine passende Ausrüstungslösung.

Schlussfolgerung

Das Absacken des Radiatorkerns nach dem Vakuumbrennen wird hauptsächlich durchHochtemperatur-Aluminiumweichmachung in Kombination mit Eigengewicht, thermischer Belastung, Werkzeugdruck und kühlbedingter Restbelastung.

Der effektivste Ansatz besteht darin, den gesamten Prozess zu kontrollieren:

Auswahl eines geeigneten Flossenmaterials → Optimierung der Kernstruktur → Steuerung der Löttemperatur und -zeit → Verbesserung der Zentrumsstützung → Standardisierung der Inspektion.

Bei großen Aluminiumplattenflossenkernen können frühe Materialprüfungen und Werkzeugvalidierung verformungsbedingten Schrott reduzieren und gleichzeitig die Wärmeübertragungsleistung und die Zuverlässigkeit der Schweißverbindung schützen.