李雪妍，張權笠

（貴州永紅航空機械有限責任公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

鋁合金因為具有密度小、比強度高、導熱性好、抗腐蝕性好的特點，在熱交換器上被廣泛地應用，應用越來越廣泛，并逐步替代銅或鋼的材料[1-2]。真空釬焊技術因變形小、外觀質量高、結構簡單、加工效率高等、環(huán)保特點，越來越被作為鋁合金熱交換器的主要加工工藝，已基本替代鹽浴釬焊等傳統(tǒng)工藝。對于真空釬焊，20 世紀70 年代，國外已經開始研究鋁合金的真空釬焊?，F(xiàn)階段，美、英、日已經處于高質量批量生產階段，而我國真空釬焊起步晚，主要用于火箭發(fā)動機和航空發(fā)動機等不銹鋼的的釬焊。國內外學者對鋁及鋁合金真空釬焊機理及鋁散熱器真空釬焊工藝技術進行了大量的研究，并取得了一批研究成果，但對鋁制板翅式散熱器真空釬焊工藝技術研究報道較少，在關鍵的生產工藝中還存在著影響鋁制板翅式散熱器真空釬焊質量及其穩(wěn)定性的問題[3-4]。

鋁制板翅式散熱器在真空釬焊過程中的質量穩(wěn)定性較差，因有較多的關鍵因素未被明確并加以控制。并且在各種關鍵影響因素之間還存在交互影響，這讓關鍵因素的控制變得更加復雜。本研究主要從釬焊溫度和保溫時間的變化，對釬焊縫質量及泄漏點數(shù)進行研究和改善。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

試驗件的規(guī)格為300 mm × 62 mm × 206 mm，試驗件由冷、熱邊封頭、冷、熱邊翅片、釬接板和側板六種零件組成，試驗母材選用3003 鋁合金，釬接板材料為4004/3003/4004，見圖1 所示。

圖1 試驗件

1.2 試驗設備

試驗采用VAB-600A 真空鋁釬焊爐，主要技術指標：有效加熱區(qū)為4100 mm × 1000 mm× 1050 mm，極限真空度為6.7 × 10-4Pa，加熱功率為600 kW，壓升率為0.2 Pa/h，最高溫度為700 ℃，最大裝爐量為4500 kg，如圖2 所示。

圖2 釬焊爐

1.2.1 釬焊溫度及時間跟產品焊后泄漏數(shù)關系試驗

通過在線跟蹤200 套產品，記錄釬焊溫度及時長，釬焊后統(tǒng)計釬焊縫泄漏數(shù)，用Minitab 19 進行二進制邏輯回歸，并畫出泄漏概率散點圖。

1.2.2 樣件釬縫試驗

將每一批試驗零件進行清洗，清洗好后，隨不同釬焊參數(shù)進爐釬焊，記錄釬焊溫度及時間，焊后對試驗樣件進行釬縫解剖分析。

2 試驗結果及分析

2.1 釬焊溫度及時間跟產品焊后泄漏數(shù)關系試驗

試驗采用的釬接板材料為4004/3003/4004，化學成分見表1。其釬料熔化溫度：577～590 ℃；釬料4004 的液相線是590 ℃，因此我們研究工件溫度超過590 ℃的時長對釬焊縫氣密合格率的影響是很有必要的。跟蹤記錄產品工件溫度達到590 ℃以上的時長以及釬焊氣密試驗結果，共隨機跟蹤了200 件產品，其工件溫度達到590 ℃以上的時長與釬焊氣密試驗結果的散點圖如圖3 所示，在散點圖上可以看出其左側和右側的泄漏的數(shù)量明顯多于中間部分，可能存在泄漏概率先降低再增加的情況，采用箱線圖（圖4）找到樣本的產品工件溫度達到590 ℃以上的時長的中位數(shù)442，以中位數(shù)為分界線將數(shù)據(jù)分為A、B兩組。

表1 4004 與3003 的材料化學分

圖3 產品工件溫度達到590 ℃以上時，釬焊時間與釬焊氣密試驗結果

圖4 產品工件溫度達到590 ℃以上的時長箱線圖

分別將兩組數(shù)據(jù)進行二進制邏輯回歸分析，其化學成分見表2、3，試驗結果如圖5 和圖6 所示。

圖5 A 組產品工件溫度達到590 ℃以上時長的散點圖

圖6 B 組產品工件溫度達到590℃以上時長的散點圖

由表2、圖5 可以看到，擬合優(yōu)度檢驗的結果P值大于0.05，證明模型是可用的，根據(jù)散點圖可以看出，如果需要將泄漏概率控制在5%以下，則需要將產品工件溫度達到590 ℃以上的時長控制325 s 以上。

由表3、圖6 可以看到，擬合優(yōu)度檢驗的結果P值大于0.05，證明模型是可用的，根據(jù)散點圖可以看出，如果需要將泄漏概率控制在5%以下，則需要將產品工件溫度超過590 ℃的時長控制625 s 以下。

表3 B 組擬合優(yōu)度檢驗結果

2.2 樣件釬縫試驗

試驗樣件隨不同釬焊參數(shù)進爐釬焊，記錄釬焊溫度及時間（表4）。

表4 樣件編號及釬焊時長

樣件釬焊縫狀態(tài)如圖7～12 所示。

圖7 1 號試驗樣件（300s）

圖8 2 號試驗樣件（325s）

圖9 3 號試驗樣件（475s）

圖10 4 號試驗樣件（625s）

圖11 5 號試驗樣件（650s）

從圖7～11 可以看出，隨著產品工件溫度達到590 ℃以上時長的增加，釬料的流動性增加，釬料的填縫能力增加，能夠釬焊上的間隙逐漸增大，這是因為在超過590 ℃后，釬料已經實現(xiàn)完全熔化，釬料在母材上潤濕和鋪展，足夠的時長可以使釬料都超過液相線590 ℃，并且完成潤濕和鋪展過程。但是隨著釬焊時長的進一步增加，熔融狀態(tài)的釬料會從釬焊接頭中流走，即為釬料漫流。

3 結論

當釬焊時長過小時，釬焊熱輸入量小，釬料的流動性差，釬焊縫不能被潤濕，釬焊縫失效；隨著釬焊時長的增加，熱輸入量增大，釬料流動性會變好，釬焊縫的結合會變好，但是隨著釬焊時長的進一步增加，熱輸入量持續(xù)增大，釬料會出現(xiàn)漫流現(xiàn)象，釬焊縫形成通孔，釬焊縫失效。而在生產中要將泄漏概率控制在0.05 以下，應將產品工件溫度達到590 ℃以上的釬焊時長控制在325 ～625 s 之間。