铝管带式汽车散热器制作原理说明

铝管带式汽车散热器

钎焊原理：

在铝元素中加入一定量的硅元素后形成的硅铝合金会随着硅元素含量的不同发生熔点变化，与其他的铝合金就会有熔点差。铝硬钎焊就是利用这一熔点差来使其焊合在一块的方法。下图所示为Al-Si合金状态图。例如：纯铝的熔点是660℃，加入7%的硅后，铝合金（4343）的熔点降为600℃左右。

Al-Si合金

图1 Al-Si合金状态图

含硅量11.7%时形成硅铝共晶合金，此时的熔点最低，为577℃。

如图2所示，在母材A和B之间置入硅铝合金焊料C，当母材和焊料被同时加热至620℃时，焊料熔化，在焊剂的作用下，铝表面的氧化膜被去除。熔化的焊料借助焊剂产生毛细管作用并流动，进入到两种母材的间隙处，其中的一部分硅扩散到母材中。降至常温后固化，形成牢

固的焊脚。

组装→涂焊剂→钎焊→冷却、固化

图2 钎焊原理图

焊后的连接强度可达到11.7kg/mm2。

钎焊工艺：

铝钎焊的方法及工艺见表1。

焊剂作为破坏、去除铝表面氧化层的活性剂，配制有多种方法，其中方法I~IV以氯化物（NaCl、KCl、LiCl等）为主要成分，再添加少量的氟化物。由于钎焊后残留的含氯化物焊剂具有腐蚀作用，必须进行后处理予以彻底去除。

第V种NOCOLOK法使用了非腐蚀性焊剂（K3AlF6-KAlF4），钎焊后不必清洗。在这里，NOCOLOK是焊剂的商品名。

第VI种真空钎焊法不使用焊剂，靠焊料中镁元素的蒸发破坏氧化膜来进行焊接。

第VII种是在非活性气体氛围中进行焊接的V AW法，带焊料的零部件需在氨溶液中做前处理，氧化膜必须完全处理掉。还有，氮气的纯度必须严格管理。

由于第V种NOCOLOK法过程易于控制，便于工业化大批量生产，

焊后工件不须清洗处理，目前，大部分的制造商都选择了这种方法生产铝管带式散热器。国内引进的生产线也以NOCOLOK法为主。

生产工艺：

NOCOLOK法典型的铝管带式散热器生产工艺如下：

高频焊管、滚带、主片和护板冲压、真空清洗零件、芯子组装、芯子钎焊、安装水室（敛缝）、安装附件和侧板、密封性检验、水箱盖安装、标签粘贴、包装。

下面对几种典型零件的制做工艺和安装工序做一简述。

⑴．高频焊管

如图3所示，为了在后续的工序中与散热带焊接，高频焊管的材料采用多层复合带料。最外层为硅铝合金焊料，中间为防锈铝母材，最内层为锌铝合金防锈层。制管过程中应注意带料不要用反了。

图3 高频焊管用多层复合带料

如图4所示，通过成型辊轮的作用，经过a→b→c→d几个步骤，连续运动的带料被逐步卷曲成圆形，此时，散热管仍有缝隙。

图4 散热管成形步骤

在圆管的外面绕一线圈，线圈内通入高频电流，由于霍尔效应和集肤效应的综合作用，带料表面形成了高频感应电流，在带料的边缘则产生了高温和电弧，母材被熔化，电弧使熔液飞溅带走了氧化层；在已成型带料外面连续加压，熔化的边缘紧密贴合，冷却后就焊接在一起。

图5 焊接示意图

管壁越薄，线圈所需的电流频率越高，管通过线圈的线速度也越高，管壁厚度为0.3mm时，所施加的电流频率在400KHz左右，制管速度高达120m/min。

圆形的管子通过图6所示步骤的逐步整形，管截面达到我们要求的形状和尺寸；再经过飞切装置，连续的管子被切成规定的长度。

焊缝强度的检测采用水爆试验。将散热管两端密封，再往内部注水加压，随着压力的升高，扁管胀成圆管，当压力超过抗拉极限后，散热管破裂。由于焊缝厚度大于母材厚度，正常情况下，破例位置在如图7

所示反复变形的A处和B处。

图6 散热管整形过程

图7 水爆试验前后的管截面

散热管可承受5MPa、7MPa以上的压力。

⑵．散热带

散热带加工设备由送料部分、成形部分、收波部分和切断部分组成。

通过成对啮合的滚刀，带料被加工成波浪形，再经过第二对滚轮收波，使散热带波距达到规定的要求（最后有波距调整轮）。为消除空气流经带表面产生的界面层，提高散热效率，带的表面被切成百叶窗的形式。波数达到规定的数目后，散热带被切断。散热性能的高低主要取决于带的加工质量，必须严格控制。

带料一般采用纯铝制做，厚度为0.07~0.0.09mm。（有时候分开窗带有时候是褶皱带，与使用环境有关）

图8 滚带机示意图

⑶．主片

通过图9所示成形、裁边、翻边和冲孔等冲压工序，主片被加工成要求的形状。主片与散热管的焊接密封完全靠管料表面的焊料来实现，因此对孔径的精度有较高的要求。

图9 主片冲压加工过程

主片所用材料外层为硅铝合金焊料，内层为防锈铝母材，成形过程中应注意带料不要用反了。主片材料厚度在1.4~1.8mm范围。

⑷．护板

护板也是通过冲压工艺加工成形的，只是过程较为简单。护板材料与是两层复合（焊料层和基体金属层），也应注意带料不要用反了。

由于铝的线膨胀系数较大，使用过程中会产生较大的热应变，护板两端的形状应设计成挠性结构或在芯子钎焊工序完成后选择适当的部位截断，留出膨胀空间来。

图10 护板设计要点

⑸．芯子组装

芯子组装前主片、护板和散热管（现在散热管不进行清洗了）等零部件要清洗，彻底去除表面的油渍。清洗的方法有两种，一种是超声波清洗。将零部件放进清洗液槽中，槽的外部装超声波发生器，当超声波在液体介质中传播时，液体内部产生空化作用，即可去除表面油渍，也可去除表面氧化膜；另一种是采用三氯乙烯溶油剂清洗。将三氯乙烯液体加温蒸发，产生蒸气，零部件置于蒸气中，零部件表面的油膜被破坏，油脂被溶解，再在真空状态下让溶油剂充分挥发，零部件被彻底洗净。采用三氯乙烯清洗成本较高，但效果最为理想。注意不可用钛合金做筐放零部件。