铝制储液罐炉中钎焊工艺研究

摘要

汽车空调系统作为提供舒适乘车环境的重要装置之一，其各部件结构的改进、制造工艺的完善、空调装置性能的提高和布局的合理性一直受到汽车制造商密切关注。新一代集成式汽车空调冷凝器将冷凝器芯体和储液干燥器连成一体，能减小制冷系统占据的空间，减少安装的工作量，提高安装效率，提高冷凝器换热效率。对于储液干燥器罐体的焊接，目前采用的方法是MIG焊，本文采用钎焊的方法进行连接，将罐体和冷凝器芯体装配成整体后一起进行钎焊，可以省去MIG焊工序，并采用有限元分析方法来确定较佳的工艺参数，解决了现场反复调试周期长、效率低、成本高的问题。
　　本文对炉中钎焊过程进行分析，根据炉中钎焊过程的换热情况和数值模拟的可行性，做出一定假设，建立炉中钎焊三维瞬态热分析模型，对铝制储液罐钎焊过程的温度场进行模拟，钎焊过程中储液罐温度变化较剧烈，但钎焊接头温度分布比较均匀，内外表面温差不超过0.3℃。采用炉温测试仪对钎焊温度进行测量，模拟热循环曲线与测量热循环曲线基本吻合，说明该有限元模型的正确性，通过模拟方法初步确定了钎焊工艺参数。
　　依托重庆某汽车空调生产基地进行了炉中钎焊实验，采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱分析仪对储液罐钎焊接头进行分析，并进行了水压试验、氦气检漏试验和SWAAT海水盐雾腐蚀试验。通过对不同的接头形式进行试验，比较其接头外观质量、气密性、微观组织。预置钎料箔和钎料膏形式的钎焊接头可以获得良好的外观质量；预置钎料丝不能填充预置槽，接头表面凹槽明显。钎料膏的预制槽尺寸过小，容易引起涂敷不均匀，使钎缝局部钎料不足，导致未焊合缺陷发生。综合比较，预置钎料箔效果最好，预置钎料膏次之，预置钎料丝效果最差。研究了网带速度（保温时间）对铝制储液罐钎焊接头微观组织和气密性的影响。根据试验结果，提出了储液罐炉中钎焊工艺优化方案，储液罐钎焊选用Al-Si合金钎料箔，将连续氮气保护钎焊炉钎焊阶段六个分区温度依次设定为600℃-610℃-615℃-623℃-625℃-620℃，网带速度为750mm/min，装配间隙为0.1mm，并运用于集成式冷凝器生产中，所得产品无泄漏。进一步证明了有限元模拟对工艺指导的可行性。

目录

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 汽车空调换热器简介

1.3 钎焊工艺简介

1.4 铝合金钎焊工艺的研究现状

1.5 课题意义与主要研究内容

1.6 本章小结

2 实验内容与方法

2.1 储液罐的结构

2.2 试验材料

2.3 实验设备

2.4 试验方法

2.5 储液罐气密性检验

2.6 金相组织分析

2.7 本章小结

3 储液罐炉中钎焊温度场数值模拟

3.1 数值模拟介绍

3.2 焊接过程热分析

3.3 初始条件及边界条件

3.4 基本假设

3.5 储液罐钎焊温度场模拟过程

3.6 模拟结果与分析

3.7 本章小结

4 钎焊接头设计

4.1 接头设计原则

4.2 储液罐钎焊接头设计

4.3 钎焊连接原理

4.4 钎焊接头微观组织分析

4.5 钎焊接头质量

4.6 钎焊接头缺陷分析

4.7 本章小结

5 钎焊工艺参数对接头的影响

5.1 Nocolok钎焊主要工艺参数

5.2 钎焊工艺

5.3 钎焊接头的熔蚀现象

5.4 实验结果分析

5.5 接头的装配间隙

5.6 本章小结

6 钎焊工艺优化

6.1 铝制储液罐钎焊缺陷控制

6.2 铝制储液罐钎焊工艺

6.3 储液罐钎焊工艺研究的应用

6.4 本章小结

7 结 论

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的论文