全鋁水箱的整體釬焊工藝

沈華明

摘要：介紹了整體釬焊全鋁水箱的釬焊零部件工藝參數(shù)和一些重要的釬焊過程控制經(jīng)驗(yàn)，對涉及整體釬焊主要零件配合參數(shù)要求進(jìn)行了描述，提出了全鋁水箱的整體釬焊過程中關(guān)鍵控制要求，確保制造出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：全鋁水箱;整體釬焊;工藝技術(shù)

0? 引言

目前鋁水箱分為鋁塑式和全鋁式兩種。鋁塑式水箱主要由水箱芯體、塑料水室和橡膠密封墊組成，其核心是水箱芯體。水箱芯體由主片、支撐板、散熱管、散熱帶四部分組成，通過釬焊技術(shù)將鋁材焊接在一起，再通過機(jī)械咬邊的方式連接水箱芯體與塑料水室，從而壓縮橡膠密封墊達(dá)到密封的效果，因塑料水室易裂不能維修且不適用于惡劣的工況，故目前局限于小車及路況好的運(yùn)輸車;全鋁式水箱較鋁塑式水箱在結(jié)構(gòu)上復(fù)雜的多，除了具有相同的水箱芯體部件，其區(qū)別之處在于采用了鋁拉伸水室（比塑料水室有更好的耐震性能，且容易修補(bǔ)），除了需要將鋁拉伸水室與水箱芯體需要進(jìn)行組焊，在鋁拉伸水室上還有加水口、進(jìn)出水管和放水開關(guān)座等零部件需要焊接，因目前采用的焊接方式都采用鋁氬弧焊，焊縫的密封性（試漏一次交檢合格率）和外觀一致性差，產(chǎn)品返工現(xiàn)象普遍，故生產(chǎn)效率比較低。整體釬焊全鋁式水箱工藝的研制和技術(shù)成熟徹底解決了以上問題。

1? 零件工藝要求

①釬焊的特點(diǎn)是釬焊時(shí)只有焊料熔化而母材保持固態(tài)，這就要求焊料的熔點(diǎn)低于母材的熔點(diǎn)，鋁釬焊各材料特性見具體表1。

而釬焊的過程是熔化的焊料通過毛細(xì)管作用被拉至焊縫中，并填滿零部件間裝配縫隙的過程，而目前鋁散熱器上應(yīng)用的零部件間的配合間隙控制在0.05～0.15mm之間。所以將原先氬弧焊用的水室結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將全鋁散熱器芯子組件中的主片（1）結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在主片（1）沿周設(shè)計(jì)一個寬度為水室（2）壁厚相同，深度為D的溝槽;將全鋁散熱器水室組件中的水室（2）結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在水室（2）和主片（1）連接部分沿周設(shè)計(jì)一個向外凸出3mm、高度6mm的臺階，這樣設(shè)計(jì)便于保證和主片（1）連接部分尺寸的配合精度，又能增加水室（2）的整體強(qiáng)度而不易變形。將主片（1）的原材料確定為雙面帶焊料的復(fù)合鋁板材料，確保水室（2）和主片（1）連接部分雙面都能與焊料接觸，將水室（2）和主片（1）連接部分的單邊間隙控制在0.05mm，從而保證焊料在熔化過程中通過毛細(xì)作用能填充滿所有縫隙;在水室（2）和進(jìn)出水管（3）連接部分設(shè)計(jì)一個沖翻孔，將水室（2）和進(jìn)出水管（3）連接部分的單邊間隙控制在0.05mm，在水室（2）和進(jìn)出水管（3）連接部分的凹槽內(nèi)放置一焊料環(huán)，從而保證焊料在熔化過程中通過毛細(xì)作用能填充滿所有縫隙。（圖1）

針對以上改進(jìn)，對主片和水室模具進(jìn)行重新加工，并將原先主片一道成型改為兩道成形，主要目的是將主片溝槽底部的圓角由R1.5減小為R0.3，將主片的沿周翻邊翻直;水室一道拉伸切邊，改為拉伸、整形、切邊3道工序，主要目的是確保主片和水室相互配合的邊緣能緊密貼合，同時(shí)提高零件精度，利于產(chǎn)品的焊接。

②在主片原材料改成雙面帶焊料的復(fù)合鋁板基礎(chǔ)上，將主片與散熱管焊接處涂刷自己調(diào)配的焊劑工藝，更改為在主片內(nèi)外釬焊面上噴涂德國進(jìn)口油漆性焊劑，提高各釬焊處的釬焊合格率，同時(shí)減少了焊后產(chǎn)品表面覆蓋的釬劑結(jié)晶，提高產(chǎn)品表面質(zhì)量。

③對于水室上附帶的進(jìn)出水管、加水口、放水開關(guān)座等零件，為防止在爐內(nèi)釬焊過程中被擋簾絆倒或碰歪斜而影響釬焊質(zhì)量，在水室與各零件裝配后先定位焊，再在焊接處裝配上焊料環(huán)并刷上德國進(jìn)口油漆性焊劑，有效保證了各釬焊處的釬焊合格率。

2? 工裝夾具要求

①為了確保芯子組件的各釬焊處的釬焊合格率和表面質(zhì)量，在芯子兩邊支撐板處設(shè)兩個U型支撐條（4），并用鐵皮捆扎帶（5）將芯子組件芯寬扎緊到工藝尺寸要求，將芯子組件焊劑噴淋段的焊劑濃度調(diào)整為6～7%（對照比重值為1.032～1.04），并將工藝過程調(diào)整為噴淋焊劑烘干后取下，然后轉(zhuǎn)道與水室進(jìn)行組裝。

②為防止在釬焊過程中，因受重力的作用而導(dǎo)致水室從主片中脫出，將組裝完成的全鋁散熱器裝入烘焊夾具（6）內(nèi)，將芯子組件的芯高、對角線尺寸等調(diào)整到技術(shù)參數(shù)要求范圍內(nèi)，使全鋁散熱器在焊接過程中不會受擋簾，鏈條走速等問題造成產(chǎn)品變形等影響。（圖2）

3? 釬焊過程要求

①對進(jìn)釬焊爐前的全鋁散熱器進(jìn)行烘干，如未干燥徹底，既會影響全鋁散熱器的焊接質(zhì)量，也會影響釬焊爐內(nèi)氣氛。故將干燥爐的溫度設(shè)置在210～230℃之間，烘干的鏈速可根據(jù)各散熱器芯子組件大小、厚薄的不同進(jìn)行設(shè)定。

②為確保釬焊爐內(nèi)的溫度均勻和良好氣氛，在全鋁散熱器前面應(yīng)預(yù)先擺放6個大小相近的報(bào)廢芯體壓爐，在每兩個報(bào)廢芯體之間放一個托盤，并在托盤上撒一些焊劑粉沫，使釬焊爐內(nèi)的釬焊條件達(dá)到整體釬焊的要求。

③在連續(xù)的氮?dú)獗Ｗo(hù)隧道爐內(nèi)釬焊是整體釬焊全鋁散熱器整個生產(chǎn)過程的關(guān)鍵，制定合適的釬焊溫度和鏈條速度是保證釬焊質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，釬焊溫度太高，鏈條速度太慢，易造成釬料流失、熔蝕、散熱管（帶）彎曲變形等缺陷;釬焊溫度太低，鏈條速度太快，產(chǎn)品無法得到必要的釬焊溫度，易造成虛焊、泄漏、焊縫不連續(xù)等缺陷。根據(jù)實(shí)物試焊調(diào)試，以馬弗爐為12m長釬焊爐為例，釬焊溫度范圍按區(qū)域設(shè)定在600℃～620℃之間，釬焊的鏈速可根據(jù)各散熱器芯子組件大小、厚薄的不同進(jìn)行設(shè)定（以芯厚為56mm的全鋁散熱器為例，產(chǎn)品在12m長馬弗爐內(nèi)通過的時(shí)間控制在18～20分鐘即可得到合格的整體釬焊全鋁散熱器）。

4? 結(jié)束語

總之，在低成本設(shè)計(jì)的前提下，對主片和水室的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使其能達(dá)到整體釬焊技術(shù)要求，從而使主片、水室和進(jìn)出水管焊接處的合格率大幅提高，從原采用手工氬弧焊的一次試漏合格率30%左右大幅提升到現(xiàn)在的98%以上，同時(shí)也增加了主片、水室和進(jìn)出水管焊接處的強(qiáng)度，增加了全鋁散熱器的使用壽命。因減少了焊接工序和焊接材料的節(jié)省，以圖示產(chǎn)品為例，每臺產(chǎn)品比氬弧焊方式焊接的可降低制造成本5～8%左右，該項(xiàng)釬焊工藝有廣泛的推廣前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧海云.Nocolok鋁釬焊散熱器新技術(shù)[J].機(jī)械工人：熱加工，2006.

[2]吳忠奎.汽車散熱器材料應(yīng)用分析[J].科技向?qū)В?013.

[3]楊德強(qiáng).汽車散熱器釬焊工藝分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（021）：62.