组合式异型管钢制室内散热器铜填料硬钎焊新工艺方法研究

摘要

本文对我国供暖行业及供暖产品的现状作了简要的介绍，通过分析并对比了现有各种散热器的优缺点，认为钢制散热器是符合我国现行的《采暖通风与空气调节设计规范》规定的，并且在节能、高效、节材、美观、耐用、环保等多方面都具有优势。因此本文对该种散热器所做的硬钎焊工艺研究是具有社会效益和经济效益的。 本文首先进行散热器的传热机理分析和研究，从提高散热效果出发，研制新型异型管钢制散热器，确定其结构形式，并利用FLUENT软件模拟所研制异型管散热器与圆管散热器的散热情况，通过比较两种散热器单管温度分布、湍流分布以及二者在设定的房间内温度场、速度场，从而证明所研制的异型管钢制散热器在散热效果方面具有明显的优势。然后针对08钢炉中钎焊的特点进行了钎焊机理的分析和研究，最终确定了紫铜膏状钎料中各组分的配比、试样制备、接头型式以及工艺参数，并制定了工艺曲线。本文进行了润湿性试验、观察钎焊接头的金相组织、钎焊接头抗剪强度试验，腐蚀性能试验以及X射线衍射试验等大量试验研究。证明了紫铜膏状钎料具有良好的润湿性，其钎焊接头机械性能均达要求。观察钎缝金相组织和X射线衍射试验发现接头部位出现了固溶体，符合理想钎焊接头的组织要求。通过以上试验的分析得出了紫铜膏状钎料钎焊08钢的最佳工艺参数如下：钎缝间隙为0.03～0.05mm之间；钎焊温度为1100～1150℃：钎焊保温时间为5～10min。 比较研制的紫铜膏状钎料与普通的紫铜钎料、钎剂的操作性能，发现研制的紫铜膏状钎料在炉中钎焊过程中无溅射现象发生，而使用紫铜粉末状钎料、钎剂在炉中钎焊中发生溅射现象。将两种钎料放置一段时间之后发现，紫铜膏状钎料没有发生明显的分层现象。由此可以证明紫铜膏状钎料具有良好的操作工艺性能。 钢制散热器的铜硬钎焊技术属于新技术新工艺领域，理论研究和实验研究成果将对该领域的研究起到重要的促进和推动作用，为钢制室内散热器的大批量自动生产奠定了重要的理论基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

1绪论

1.1供暖散热器简介

1.1.1供暖散热器的历史与发展状况

1.1.2现代供暖技术对供暖散热器的要求

1.2钢制室内散热器的简介

1.2.1钢制散热器的优缺点

1.2.2钢制散热器的制造过程

1.3国内外钢制供暖散热器的发展和工艺

1.3.1国内外钢制供暖散热器的发展概况

1.3.2国外钢制散热器焊接技术

1.4钢制散热器存在的问题

1.4.1钢制散热器的腐蚀问题

1.4.2钢制散热器生产工艺对腐蚀性能影响

1.4.3钢制散热器腐蚀原因的研究分析

1.4.4钢制散热器的防腐蚀措施

1.5钎焊钢制散热器的可行性

1.6铜硬钎焊技术(CuproBraze)

1.6.1铜硬钎焊简介

1.6.2铜硬钎焊技术特点

1.7课题研究的意义

1.8研究内容

2组合式异型管钢制室内散热器的研制

2.1组合式异型管钢制散热器的研制

2.1.1材料的选择

2.1.2表面处理

2.1.3钢制散热器的散热机理分析

2.2异型管钢制散热器的结构型式

2.3软件模拟异型管钢制散热器的散热效果对比

2.3.1 FLUENT软件的简介

2.3.2 FLUENT程序结构

2.3.3用FLUENT程序求解问题的步骤

2.3.4散热仿真建模

2.3.5模拟结果

2.4本章小结

3钢制散热器铜硬钎焊接头的形成机理.

3.1液态钎料对基体金属的润湿与铺展

3.2钎焊过程中的毛细作用

3.3扩散机理

3.4液态钎料与母材金属的相互作用

3.5钎焊接头的金相组织

3.6本章小结

4钢制散热器铜硬钎焊的试验思路及工艺准备

4.1铜硬钎焊的总体思路

4.2铜硬钎焊用膏状钎料的制备

4.2.1膏状钎料的组成及特殊要求

4.2.2钎料的选择

4.2.3钎剂的选择

4.2.4粘结剂的选择

4.3试样制备

4.4接头设计

4.4.1接头型式的设计

4.4.2钎缝间隙设计

4.5工艺参数

4.5.1钎焊温度与钎焊保温时间

4.5.2冷却速率与出炉温度

4.6试验设备

4.7本章小结

5试验结果分析

5.1润湿性试验

5.1.1试验材料及试验方法

5.1.2试验结果分析

5.2钎焊接头分析

5.2.1钎缝的成分及组织

5.2.2钎缝的金相组织分析

5.3钎焊接头的强度及影响因素

5.3.1不同钎缝间隙的抗剪强度变化

5.3.2不同钎焊保温时间下的抗剪强度变化

5.3.3不同钎焊温度时的抗剪强度变化

5.4钎焊接头的腐蚀性能试验分析

5.5钎焊接头的X射线衍射分析(XRD)

5.6正交试验设计

5.6.1设计正交表

5.6.2正交试验结果分析

5.7操作性能

5.8本章小结

结论与展望

6.1本文主要结论和所取得的主要成果

6.2关于进一步完善铜硬钎焊工艺的设想

参考文献

致 谢

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