淺析鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工藝

季春鋒

摘 要：隨著國民經濟的不斷增長，科學技術的不斷完善，工業行業發展得到了質的飛躍。鋁合金板翅式散熱器作為一款先進的散熱設備，被廣泛的應用在各個行業領域中，其顯著的優勢特點在于質量輕、散熱效率高以及結構簡單。要想確保鋁合金板翅式散熱器加工生產的質量，就必須充分發揮出真空釬焊工藝的作用。加工廠要結合實際應用真空釬焊工藝過程存在的問題，及時采取有效的改善解決措施，避免散熱器出現各種質量問題，無法有效滿足市場用戶的需求。本文將進一步對鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工藝展開分析與探討。

關鍵詞：鋁合金 板翅式散熱器 真空釬焊工藝 參數

中圖分類號：TG456.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0112-02

當前是一個經濟全球化的時代，工業行業發展要與時俱進，跟上時代前進的腳步。加工企業要想生產出更多高質量的鋁合金板翅式散熱器產品，確保自身在最低成本下創造出最大的經濟效益，同時滿足市場開發與產品用戶的需求，就必須對真空釬焊工藝技術展開深入研究。加工技術人員必須充分掌握了解到真空釬焊技術的基礎理論知識，明確其標準工藝，合理設置好各項工藝參數，這樣才能夠有效保障鋁合金板翅式散熱器生產的安全質量性。

1 鋁合金板翅式散熱器真空釬焊的工作原理

在鋁合金板翅式散熱器實踐加工生產過程中，真空釬焊技術的應用工作原理是基于真空度環境下，通過將真空爐內的溫度合理控制在母材熔點之下、釬料熔點之上的范圍內，這樣就能夠將真空爐內的釬料有效熔化成需求的液態[1]。接著采用毛細作用力促使液體狀態下的釬料填滿固態母材之間的空間，它們兩者之間會產生相互作用，直到溫度冷卻凝固。當前真空釬焊技術的工作機理主要涵蓋了三個工藝流程，它們分別是在真空環境條件下的氧化膜消除流程、液體狀態下釬料填滿固態母材空隙的流程以及液態釬料與固態母材之間相互作用的流程。

真空釬焊技術應用人員必須了解到在生產鋁合金板翅式散熱器時，由于鋁合金材料表面容易生成一層穩定的致密氧化膜，該層膜會一定程度影響到釬焊過程中釬料與母材的結合作業，導致散熱器封條密封處出現真空縫開裂問題。因此，加工人員必須高度重視鋁合金材料的氧化膜去除工作，去除氧化膜的機理主要包括了以下幾方面內容：（1）通過加熱處理促使金屬Mg有效揮發變成Mg蒸汽，從而破壞消除掉鋁合金材料表層的氧化膜；（2）金屬Mg的熱膨脹系數遠遠小于鋁合金熱膨脹系數，通過進行加熱處理，膨脹速率低的氧化膜會在第一時間開裂；（3）Mg蒸汽會與真空爐內遺留的水蒸氣發生化學反應，當Si擴散到母材表層時，Mg蒸汽也會穿透氧化膜滲透到母材，這樣一來膜材表層就會有效形成Al-Si-Mg低熔點合金，在熔化反應后氧化膜就會自動浮起去除；（4）通過對釬料進行熔化處理后，其產生的吸附作用能夠最大化降低鋁合金材料表層氧化膜強度，促使氧化膜破散同時滲入到釬料當中，這樣液態釬料就可以成功濕潤母材。

2 鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工藝分析

2.1 真空釬焊設備特點

加工企業要想生產出高質量的鋁合金板翅式散熱器，就必須積極引進應用先進的真空釬焊爐設備，根據爐內加熱方式的不同，我們通常將真空釬焊爐設備分為兩種類型，一種是熱壁真空釬焊爐，另一種則是冷壁真空釬焊爐。其中熱壁真空釬焊爐是早期普遍使用的真空釬焊設備，它最為顯著的特點是高效率、成本性低以及生產簡單等，適用于制造各種中小零部件。弊端在于爐內溫度分布不夠均勻[2]，無法有效滿足生產結構復雜的大型零件。而冷壁真空釬焊爐作為現代最為先進的真空釬焊爐設備，其特點是通過采用雙層循環水冷結構，有效將真空室與加熱器結合在一起，能夠最大化提升真空環境內的熱輻射率，避免爐內熱量的大量消耗，從而確保爐內溫度分布較為均勻。隨著時間的不斷推移，真空釬焊技術的不斷完善，冷壁真空釬焊爐設備從以往的鐘罩式結構變為了多功能結構，爐內空間大小也越來越大，從而能夠滿足市場制造大型零部件的需求。

2.2 鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工作流程

加工廠在采用真空釬焊工藝制造鋁合金板翅式散熱器時，相關工作人員必須按照嚴格規范的工作流程展開作業，而不是完全依靠自身經驗進行操作。當前，真空釬焊工藝在鋁合金板翅式散熱器制造中的工作流程為：（1）準備好合格的制造原料；（2）對真空釬焊爐設備進行清潔組裝工作；（3）進行釬焊加工作業；（4）對制造出的成品展開質量檢驗工作；（5）將檢查合格后的產品進行晾干和清潔操作。在選用真空爐設備時，加工廠相關人員必須結合散熱器焊接實際大小、復雜程度，有針對性的選擇應用真空釬焊爐設備，整個釬焊工作過程所涉及到的操作主要包括了抽真空、爐內加熱、保溫以及冷卻等。

2.3 真空釬焊工藝參數

在鋁合金板翅式散熱器真空釬焊工藝應用過程中，工作人員要正確認識到該項工藝參數設置的重要性，其中，真空度是真空釬焊工藝的核心工藝參數，真空度的大小設置直接決定了最終焊接的質量[3]。因此，當加工廠長期投入使用真空釬焊爐設備時，必須事先操作該項設備讓其空載運行一段時間后，再用來加工生產鋁合金板翅式散熱器。與此同時，真空釬焊爐設備的加熱速率參數設置同樣會影響到產品的焊接質量，如果加熱速率過快會導致零件表層失去色澤，影響到零件表面的清潔光滑度；如果爐內升溫速率太快，則會導致加工零件溫度受熱不均勻，促使零件發生變形現象；如果升溫速率偏慢時，則會造成釬料內熔點較低的成分出現揮發問題，而熔點較高的部分則會維持固態，難以有效濕潤母材，最終零件部位無法準確釬焊上。因此，真空釬焊爐設備操作人員要科學控制好釬焊保溫時間和爐內溫度。其中，釬焊保溫時間要合理控制在加工零件達到釬料液相線溫度之后3min最為合適，保溫時間過短或者過長都會一定程度影響到零件焊接質量，不利于零件大批量的高質量加工生產。真空釬焊爐內的溫度則要嚴格控制在高于釬料液相線溫度、低于母材固相線溫度之間，爐內溫度偏低會導致釬料不能完全融化，從而促使零件釬焊接頭強度太低。如果爐內溫度過高，則會導致發生爐內溶蝕缺陷等問題。

當真空釬焊爐內的溫度小于365℃的時候，操作人員可以進行快速提高爐內溫度，此時只需要確保將真空釬焊爐內的溫度與生產零件實際溫度差控制在25℃以內即可。當爐內溫度超過365℃后，操作人員就必須嚴格控制好該階段爐內保溫時間，確保Si的持續擴散工作。當爐內溫度來到525℃時，金屬Mg會發生升華反應，此階段爐內溫度控制要求最高，操作人員必須確保將爐內溫度與加工零件的溫度差控制在20℃以內。當爐內溫度已經達到圖中的597℃后，金屬Mg幾乎全部升華，鋁合金表層氧化膜會消除，釬料能夠有效濕潤爐內母材零件，從而實現對零件的最佳釬焊作業。

3 結語

綜上所述，加工廠要想制造生產出高質量的鋁合金板翅式散熱器產品，滿足廣大市場用戶的需求，就必須科學應用好真空釬焊技術，配套完善相關設備，安排專業人員操作真空釬焊爐，合理設置真空釬焊工藝各項參數，按照規范流程進行操作。

參考文獻

[1] 劉剛，李言軍，蔡蓮蓮，等.鋁制板翅式換熱器真空釬焊技術的發展[J].科技經濟市場，2014（2）：35-38.

[2] 高飛，胡琴珠，涂勇，等.鋁合金板翅式散熱器釬焊結構疲勞失效分析及改進[J].熱加工工藝，2015（15）：65-68.

[3] 陳召松，高飛，涂勇，等.板翅式鋁合金散熱器真空釬焊技術的發展[J].輕合金加工技術，2013（4）：11-14，42.