CN111375857B - 一种双层复合式水箱的钎焊方法 - Google Patents

一种双层复合式水箱的钎焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明旨在提供一种双层复合式水箱的钎焊方法，包括以下步骤：将铝钎加热炉进行改造，沿入口至出口方向依次划分为5个区域，每个区域内的底部和顶部分别设置一组加热器；每个加热器分别控制不同的问题范围，向铝钎加热炉内喷入99.99%高纯氮气；启动传送带1匀速运动，将拼装后并涂抹铝钎剂后的双层复合结构散热水箱送入并穿过铝钎加热炉进行铝钎焊接。本发明具有操作方便、焊接牢固、加工质量稳定可靠的特点。

Description

一种双层复合式水箱的钎焊方法
技术领域
本发明涉及铝钎焊接领域，具体涉及一种双层复合式水箱的钎焊方法。
背景技术
钎焊，是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊时，首先要去除母材接触面上的氧化膜和油污，以利于毛细管在钎料熔化后发挥作用，增加钎料的润湿性和毛细流动性。根据钎料熔点的不同，钎焊又分为硬钎焊和软钎焊。钎焊不适于一般钢结构和重载、动载机件的焊接。主要用于制造精密仪表、电气零部件、异种金属构件以及复杂薄板结构，如夹层构件、蜂窝结构等，也常用于钎焊各类异线与硬质合金刀具。钎焊时，对被钎接工件接触表面经清洗后，以搭接形式进行装配，把钎料放在接合间隙附近或直接放入接合间隙中。当工件与钎料一起加热到稍高于钎料的熔化温度后，钎料将熔化并浸润焊件表面。液态钎料借助毛细管作用，将沿接缝流动铺展。于是被钎接金属和钎料间进行相互溶解，相互渗透，形成合金层，冷凝后即形成钎接接头。
近年来，铝质水箱因为重量轻，成本相较于铜更低，应用越来越广泛。但是，铝的钎焊接始终存在难点，铝是一种较活泼的金属元素,它与氧的亲和力较强,在空气中极易氧化并生成高熔点(2030℃)的氧化膜。这层氧化膜覆盖于金属表面且很难去，该氧化物对钎焊影响较大。
而且，铝质双层复合式水箱结构比较复杂，焊接点多，翅片、管路等焊接点接触面小，对于铝钎焊接提出了更高的要求。
因此，寻求一种更能控制铝钎焊的氧化发生，并且焊接牢固、加工的质量稳定的铝质双层复合式水箱钎焊方法具有很好的实用价值。
发明内容
本发明旨在提供一种双层复合式水箱的钎焊方法，该双层复合式水箱的钎焊方法克服现有技术缺陷，具有操作方便、焊接牢固、加工质量稳定可靠的特点。
所述的双层复合式水箱的钎焊方法，包括以下步骤：
A、将铝钎加热炉进行改造，沿入口至出口方向依次划分为5个区域，分别为A区、B区、C区、D区、E区，在5个区域内的底部和顶部分别设置一组加热器；铝钎加热炉内设置氮气吹管；
B、将A区底部和顶部的加热器均设置加热温度为622℃±10℃；将B区底部和顶部的加热器均设置加热温度为626℃±10℃；将C区底部的加热器设置加热温度为629℃±10℃，C区顶部的加热器设置加热温度为628℃±10℃；将D区底部的加热器设置加热温度为632℃±10℃，D区顶部的加热器设置加热温度为630℃±10℃；将E区底部的加热器设置加热温度为630℃±10℃，E区顶部的加热器设置加热温度为629℃±10℃；
C、所述的氮气吹管向铝钎加热炉内喷入99.99%高纯氮气；
D、将双层复合结构散热水箱的各个组件进行拼装，正放于传送带上，然后在各管路与箱体的连接处喷淋铝钎剂，在箱体底部与安装支架连接处喷淋铝钎剂，在翅片和箱体的连接处喷淋铝钎剂；所述的传送带穿过铝钎加热炉；
E、启动传送带匀速运动，将拼装后并涂抹铝钎剂后的双层复合结构散热水箱送入并穿过铝钎加热炉进行铝钎焊接。
所述的双层复合式水箱的钎焊方法，还包括步骤F：
F、传送带1将焊接好的双层复合结构散热水箱送入降温区，在氮气保护下降温。
所述的氮气吹管包括上吹管和下吹管；所述的上吹管设于铝钎加热炉的顶壁上，设有多组，分别位于A区的入口附近、A区和B区交界处、B区和C区交界处、C区和D区交界处、D区和E区交界处、E区的出口附近；所述的下吹管设于铝钎加热炉的底板上，设有多组，分别位于A区、B区、C区、D区、E区的入口附近；
所述的各组上吹管从上方穿过铝钎加热炉的顶壁，分别与氮气管道A连接，所述的氮气管道A与氮气源连接；
所述的各组下吹管从下方穿过铝钎加热炉的底板，分别与氮气管道B连接，所述的氮气管道B与氮气源连接。
所述的氮气管道A中氮气流量为40-50m3/h；所述的氮气管道B中氮气流量为15-20m3/h。
所述的传送带的传送速度为800±30mm/min。
所述双层复合结构散热水箱的各个组件的焊接间隙不超过0.1mm。
所述的铝钎剂由包含以下摩尔比的原料制成：KF：AlF3：AlPO4=1-1.5:1:0.1-0.2。
所述的铝钎剂的制备方法包括以下步骤：
取KF：AlF3加入水中，恒温60-80℃下搅拌20-60分钟，然后110-150℃下烘干，粉碎，加入AlPO4粉末混合均匀后即得。
所述的铝钎剂在使用时，加入纯净水调制成浆液，然后进行喷淋。
所述的A区、B区、C区、D区、E区的长度相同，均为1.2-1.8米。
本发明的有益效果如下：
温度控制，氮气控制，铝钎剂中加入添加剂磷酸铝，进一步加强焊接过程保护和焊接效果
本发明通过内部划分的五个区，以及基于五个区域设置与顶部和底部的加热器，形成能够精细调节局部温度的铝钎加热炉结构，并结合大量实践研究，确定了各个加热器在双层复合式水箱铝钎焊接中最为适宜的温度范围，保证双层复合式水箱拼装件经过五个区域后，能够实现完美的焊接效果。
本发明通过改进内部氮气吹管布局，并且调整上下两组氮气吹管的不同进气量，更好的保证了铝钎加热炉内的氮气均匀，提升了对铝钎焊接时的氮气保护效果，能够更为有效的避免铝质材料在焊接时的氧化。
本发明还在现有的铝钎剂中添加了磷酸铝成分，利用磷酸铝在高温下膨胀并转化为晶相结构的特性，对焊接处形成一层保护膜，一方面更好的限制铝材料的氧化，另一方面也增强了焊接处的强度和稳定性，大大提升了焊接质量。
附图说明
图1为本发明的钎焊工作结构示意图。
图2为本发明的双层复合式水箱的钎焊点位置侧视图。
图中各部分名称及序号如下：
1-传送带，2-A区，3- B区，4-C区，5-D区，6-E区，7-上吹管，8-下吹管，9-氮气管道，A10-氮气管道B，11-加热器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明本发明。
实施例1
如图1-2所示，双层复合式水箱的钎焊方法，先进行铝钎加热炉的改造，使其适应双层复合式水箱钎焊的特殊要求。
具体改造如下：
将铝钎加热炉沿入口至出口方向依次划分为5个区域，分别为A区2、B区3、C区4、D区5、E区6，各个区域长度相同，均为1.2-1.8米，在5个区域内的底部和顶部分别设置一组加热器11；铝钎加热炉内设置氮气吹管；
所述的氮气吹管包括上吹管7和下吹管8；所述的上吹管7设于铝钎加热炉的顶壁上，设有多组，分别位于A区2的入口附近、A区2和B区3交界处、B区3和C区4交界处、C区4和D区5交界处、D区5和E6区交界处、E6区的出口附近；所述的下吹管8设于铝钎加热炉的底板上，设有多组，分别位于A区2、B区3、C区4、D区5、E区6的入口附近；
所述的各组上吹管7从上方穿过铝钎加热炉的顶壁，分别与氮气管道A9连接，所述的氮气管道A9与氮气源连接；
所述的各组下吹管8从下方穿过铝钎加热炉的底板，分别与氮气管道B10连接，所述的氮气管道B10与氮气源连接。
基于改造后的铝钎加热炉，双层复合式水箱的钎焊方法操作如下：
A、将A区2底部和顶部的加热器11均设置加热温度为622℃±10℃；将B区3底部和顶部的加热器11均设置加热温度为626℃±10℃;下626℃±10℃；将C区4底部的加热器11设置加热温度为629℃±10℃，C区4顶部的加热器11设置加热温度为628℃±10℃；将D区5底部的加热器11设置加热温度为632℃±10℃，D区5顶部的加热器11设置加热温度为630℃±10℃；将E区6底部的加热器11设置加热温度为630℃±10℃，E区6顶部的加热器11设置加热温度为629℃±10℃；
B、所述的氮气管道A9和氮气管道B10中分别通入99.99%高纯氮气；其中所述的氮气管道A9中氮气流量为40-50m3/h；所述的氮气管道B10中氮气流量为15-20m3/h。
C、将双层复合结构散热水箱的各个组件进行拼装，注意各个焊接间隙不超过0.1mm，正放于传送带1上，然后在各管路与箱体的连接处喷淋铝钎剂，在箱体底部与安装支架连接处喷淋铝钎剂，在翅片和箱体的连接处喷淋铝钎剂；所述的传送带1穿过铝钎加热炉；
D、启动传送带1以800±30mm/min的速度匀速运动，将拼装后并涂抹铝钎剂后的双层复合结构散热水箱送入并穿过铝钎加热炉进行铝钎焊接。
E、传送带1将焊接好的双层复合结构散热水箱送入降温区，在氮气保护下降温。
所述的铝钎剂由包含以下摩尔比的原料制成：KF：AlF3：AlPO4=1-1.5:1:0.1-0.2。
所述的铝钎剂的制备方法包括以下步骤：
取KF：AlF3加入水中，恒温60-80℃下搅拌20-60分钟，然后110-150℃下烘干，粉碎，加入AlPO4粉末混合均匀后即得。
所述的铝钎剂在使用时，加入纯净水调制成浆液，然后进行喷淋。

Claims (7)

1.一种双层复合式水箱的钎焊方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将铝钎加热炉进行改造，沿入口至出口方向依次划分为5个区域，分别为A区、B区、C区、D区、E区，在5个区域内的底部和顶部分别设置一组加热器； 铝钎加热炉内设置氮气吹管；所述的A区、B区、C区、D区、E区的长度相同，均为1.2-1.8米；
B、将A区底部和顶部的加热器均设置加热温度为622℃±10℃；将B区底部和顶部的加热器均设置加热温度为626℃±10℃;下626℃±10℃；将C区底部的加热器设置加热温度为629℃±10℃，C区顶部的加热器设置加热温度为628℃±10℃；将D区底部的加热器设置加热温度为632℃±10℃，D区顶部的加热器设置加热温度为630℃±10℃；将E区底部的加热器设置加热温度为630℃±10℃，E区顶部的加热器设置加热温度为629℃±10℃；
C、所述的氮气吹管向铝钎加热炉内喷入99.99%高纯氮气；
D、将双层复合结构散热水箱的各个组件进行拼装，正放于传送带上，然后在各管路与箱体的连接处喷淋铝钎剂，在箱体底部与安装支架连接处喷淋铝钎剂，在翅片和箱体的连接处喷淋铝钎剂；所述的传送带穿过铝钎加热炉；
E、启动传送带匀速运动，将拼装后并涂抹铝钎剂后的双层复合结构散热水箱送入并穿过铝钎加热炉进行铝钎焊接；
所述的氮气吹管包括上吹管和下吹管；所述的上吹管设于铝钎加热炉的顶壁上，设有多组，分别位于A区的入口附近、A区和B区交界处、B区和C区交界处、C区和D区交界处、D区和E区交界处、E区的出口附近；所述的下吹管设于铝钎加热炉的底板上，设有多组，分别位于A区、B区、C区、D区、E区的入口附近；
所述的各组上吹管从上方穿过铝钎加热炉的顶壁，分别与氮气管道A连接，所述的氮气管道A与氮气源连接；
所述的各组下吹管从下方穿过铝钎加热炉的底板，分别与氮气管道B连接，所述的氮气管道B与氮气源连接；
所述的氮气管道A中氮气流量为40-50m3/h；所述的氮气管道B中氮气流量为15-20m3/h。
2.根据权利要求1所述的双层复合式水箱的钎焊方法，其特征在于，还包括步骤F：
F、传送带将焊接好的双层复合结构散热水箱送入降温区，在氮气保护下降温。
3.根据权利要求1所述的一种双层复合式水箱的钎焊方法，其特征在于：所述的传送带的传送速度为800±30mm/min。
4.根据权利要求1所述的双层复合式水箱的钎焊方法，其特征在于：所述双层复合结构散热水箱的各个组件的焊接间隙不超过0.1mm。
5.根据权利要求1所述的双层复合式水箱的钎焊方法，其特征在于，所述的铝钎剂由包含以下摩尔比的原料制成：KF：AlF3：AlPO4=1-1.5:1:0.1-0.2。
6.根据权利要求5所述的双层复合式水箱的钎焊方法，其特征在于，所述的铝钎剂的制备方法包括以下步骤：
取KF：AlF3加入水中，恒温60-80℃下搅拌20-60分钟，然后110-150℃下烘干，粉碎，加入AlPO4粉末混合均匀后即得。
7.根据权利要求5所述的双层复合式水箱的钎焊方法，其特征在于：所述的铝钎剂在使用时，加入纯净水调制成浆液，然后进行喷淋。
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