多元微通道换热器主要加工工艺及问题探究

郑立新

摘要：多元微通道换热器的换热系数大、效率高，并且以其紧凑型的结构和较低的价格成为各种微电子领域以及空调制冷行业的热门应用，椰树换热器领域的研究热点。本文的研究工作就是结合实际工作，对多元化微通道换热器的主要加工手艺进行分析，对微通道换热器的加工问题进行探究，并结合实践给出解决的方案。

关键词：多元微通道换热器；加工工艺；钎焊工艺；问题探究

多元微通道换热器是一种由特殊的微加工技术、固体基质制造的紧凑型换热器。现阶段对于微通道换热器的定义一般是由其水力当量的直径尺寸进行划分，在10-1000?m直径就会被称为微通道换热器。为了提高各种电器的系统性能，微通道换热器由管带式换热器发展演变成微通道换热器。目前，微通道换热器在电子领域得到广泛运用，尤其是电子元件的散热问题，微技术可以大大提高过程机械装置的传热和传质效率，由于尺度微细，面积体积比增大，表面作用得到增强，使得传递效果有明显增强。正因微换热器具有其他常规类型的换热器无法比拟的优点，因此，近年来微通道换热器的研究以及应用发展非常迅速，应用也越来越广泛。

一、连续式可控气氛钎焊工艺

现阶段里，大部分多元微通道换热器的钎焊都是在连续式可控气氛钎焊中进行的，所以选用合理的工艺是控制钎焊质量的重要因素。连续式的可控气氛钎焊生产线，主要用于铝制水箱、油冷箱、中冷器、管带式冷凝器、蒸发器、平行流式冷凝器、层叠式蒸发器、电站空冷器等分总成的钎焊，同时需要在纯度超高的氮气的保护中进行，其最大的特点在于炉子内的气氛以及温度可以调控，使得在加热过程中均匀受热而使得焊件被保护完整，不会变形；另一方面，这种工艺可以多件同时进行钎焊，大批量生产、减少劳动力成本，具有相当高的自动化水平。需要注意的是，钎焊质量与炉内的钎焊设备以及钎焊技术有密切的关系，其工艺控制需要完成一系列的要点。

（一）芯体的组装

钎焊的质量与钎焊的各项装备有着密切的关系，其中芯体的组装工艺是一项很重要的工作。芯体在组装过程中必须时刻注意防止铜质被污染，否则会导致钎焊孔洞失败。此外，组装需要在平整的厚铜板上面进行，所有的装备都需要在水平方向上，例如边扁管压入流管进行开槽的装夹子过程就需要在厚铜板上平行保持一个方向，既不能有侧偏的转动，也不能再有向上或向下的运动，使扁管之间的组装运动在厚铜板上保证能够平整的完成。最后，配装完成之后用夹具进行装夹固定，再释放扁管以及集流管的固定工装工作。此外，大型工件对于夹具的设计有特殊的要求，为了避免在加热过程中芯体膨胀导致扁管被强力歪曲变形使得装夹失败，需要要根据热膨胀系数对家具进行弹性设计。

（二）工艺孔防护

工艺孔的防护是钎焊工艺的一个必须步骤，原因是集流管会在钎焊时保留一个大的工艺开孔，如果不采取保护措施会使得钎焊剂进入集流管的内部导致微通道堵塞，也可能使钎焊剂聚集而导致通道局部降低温度，不能达到钎焊的标准温度。所以这一步骤的防范意措施是用塑料盖住钎焊剂即将喷淋的一段或者用不锈钢盖盖住，可有效防护工艺孔。

（三）炉子内部的气氛准备

高纯度氮气是工艺控制的关键要点，炉内气氛需要用到纯度将近等于百分之百的高纯度氮气，用于在焊接后对工件非复合层进行光滑处理。因为氮气具有良好的抗氧化能力，并且能够充分地还原氧化物，同时能够保护介质使得电流加热的效率变大，能够均匀加热工件。

如果炉内的气氛控制不好，就是使得工件非复合层的表面出现暗淡无光泽的暗灰色或者出现灰色粉末。同时，还会导致手工焊接配管以及支座等工程难以进行，表面处理的工作更难进行。也会使夹具被腐蚀、铁器被氧化严重、钎焊剂在工件的表面残留严重。因此，气氛出现偏差会致使钎焊出现一系列问题，工厂内一般会外置一个氧分析仪能够对炉内的气氛成分以及含量进行监控，这样能够更高效的保证产品的合格率。

（四）钎焊加热段以及温度控制

一般来说，钎焊炉内部的温度控制区域分为九个控制区，每一个温度控制器都是独立不受其他区域影响的。而钎焊加热段是完成钎焊最重要的因素，其主要是包括了加热段、冷却段、网带以及机械传动装置等。钎焊加热段中的温度控制区是由人工智能技术的调节，通过对炉内温度和时间变化的数据进行分析运算，再进行相关系数的调整和控制。

第一，对微通道扁管的溶蚀现象的控制。因为溶蚀现象在扁管、集流管等区域容易发生，从而导致扁管以及集流管熔断泄漏。原材料复合层的钎料、扁管表面的轻微划痕、钎焊的温度过高等因素综合产生会使扁管的溶蚀。

第二，对温度的调节。炉内的温度不够高會让原材料的复合层面得不到很好的融化，当钎焊剂没有熔化时必须提高炉内最后两个区的温度设定值域，当复合层钎料的流动性良好并且形成一层暗淡的状态时，就说明温度控制的效果良好。另一方面，炉内的温度过高则会使钎料流通过高而加重扁管以及集流管的溶蚀，当纤维形成堆积时必须对最后两个钎焊区域进行合理调节降低温度，使原材料复合层面钎料流通正常顺畅。

（五）保证有效的钎料数量

当钎焊设计接头不对称时，钎料复合层的街头会优先受热，同时钎料会在一个区域聚集吸附，导致一部分钎料减少，钎焊难以成功。另外，当钎缝闭合时，气孔无法溢出而导致钎料无法流入，钎焊的缝内则出现一个小的空隙。

二、总结

多元微通道换热器钎焊工艺虽然在设计、制造、组装、参数测量和控制等技术方面还存在着很多不足与缺点，在温度梯度、有效的钎料计量、炉内的气氛等的测量大多数只能通过人工的目测检验进行，失误以及偏差发生的可能性较大，而且高精度的检测仪器有时候也不能检测出个别因素的参数偏差，造成一系列严重的后果。因此，按照严格规定的钎焊工艺，积极对钎焊技术进行各项微观检查，发现其制造、装配以及相关结构等问题并针对性进行工艺改进，就能够全面提高这项加工工艺，提高钎焊质量。

参考文献

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（作者单位：杭州三花微通道换热器有限公司）