Como garantir a qualidade da brasagem do radiador de alumínio

A garantia da qualidade de solda dos radiadores de chapa de alumínio baseia-se no controlo em circuito fechado de cinco aspectos críticos: compatibilidade do material, limpeza, espaço livre do conjunto,nível de vácuo e perfil de temperaturaO foco principal é na prevenção da oxidação, ligação incompleta, erosão, deformação e vazamento.

I. Materiais e conceção

1. Compatibilidade entre metais comuns e metais de preenchimento

   • Metal básico: alumínio antirruda 3003; evitar ligas de alumínio com alto teor de cobre.

   • O metal de preenchimento: 4104 (Al-Si-Mg) é preferido. Faixa de fusão: 595 ∼605 °C; oferece boa fluidez e erosão mínima. A espessura do revestimento na placa composta deve ser de 0,10 ∼0,15 mm.Quando se seleciona um fornecedor de metal de enchimento para solda, verificar a composição da liga de brasagem Al-Si-Mg e solicitar um certificado de ensaio de moagem (MTC) para assegurar a consistência do lote.

2. Optimização do projeto estrutural

   • Espaço livre entre a barbatana e a folha de separação: 0,02×0,06 mm. Os espaços livres superiores a 0,08 mm são propensos a articulações frias.A clareza da articulação de soldadura adequada é o fator dimensional mais crítico no conjunto do núcleo do trocador de calor de alumínio.

   • Radius de canto da barra lateral: R ≥ 1,5 mm para evitar rachaduras causadas pela concentração de tensão.

   • Os núcleos grandes (dimensões > 500 mm) devem ser equipados com suportes para evitar a deformação por flacidez a temperaturas elevadas.As luminárias de suporte de vários pontos são práticas padrão para evitar a deformação do trocador de calor durante a solda.

II. Limpeza pré-brasa

1. Desengraxante e remoção de filme de óxido

   • Desengraçamento químico: mergulhar numa solução alcalina a 50 °C (NaOH 5%/6%) durante 2 5 min, depois lavar bem com água limpa. É essencial a remoção eficaz da película de óxido de alumínio antes da brasagem,Como a remoção do óxido de alumínio nativo é o primeiro pré-requisito para alcançar uma juntura de soldadura metalúrgica saudável.

   • Neutralização: mergulhar na solução de 5% ∼8% de HNO3 durante 1 ∼2 min para remover a sujeira preta.

2. Limpeza por ultra-som

   • Usar água pura ou etanol anidro a 40 kHz durante 30 ̊60 min. A limpeza deve atingir uma leitura de 40 mN/m pelo menos.Muitos fabricantes integram uma linha de limpeza ultrasônica dedicada para peças de alumínio como parte de seu protocolo de preparação de pré-brasa.

3. Secagem e controlo ambiental

   • Secar à vácuo a 120 °C durante, pelo menos, 60 minutos para remover completamente a umidade.

   • Humidade ambiente: < 40%. Os componentes devem ser carregados no forno no prazo de 24 horas após a limpeza; é permitido um atraso máximo de 72 horas, após o qual a nova limpeza é obrigatória.A remoção completa dos contaminantes da superfície é fundamental na brasagem a vácuo, já que mesmo vestígios de resíduos podem comprometer a integridade das articulações.

III. Montagem e ferramentas (controle da claridade e da planitude)

1. Controle de autorização

   • Espaço livre entre as barras de revestimento e as barras de revestimento: ≤ 0,05 mm. As barras laterais devem estar ao mesmo nível das barras, sem degraus.

   • Desalinhamento da pilha: ≤ 0,5 mm/m para evitar que o espaço livre local exceda o limite. A montagem de componentes de alumínio de precisão é uma característica definidora da montagem do núcleo do trocador de calor de alta qualidade.

2. Ferramentas e Prensagem

   • Para evitar a deformação pós-brasa, a planície da fixação é de ≤ 0,03 mm/m. As fixações e ferramentas de braçagem a vácuo bem concebidas são indispensáveis para manter a precisão dimensional durante todo o ciclo térmico.

   • Pressão de fixação uniforme: 0,8−1,2 MPa. A pressão insuficiente resulta em um espaço livre excessivo, enquanto a pressão excessiva pode bloquear os canais de fluxo.

3. Carregamento do forno

   • Fornecer suporte vertical ou horizontal; para núcleos grandes, utilizar um suporte de carga de vários pontos para evitar a deformação sob o próprio peso.

   • Espaçamento entre os conjuntos no forno: ≥ 50 mm para assegurar um campo de temperatura uniforme.Este é um requisito básico para qualquer forno de alto vácuo para solda para fornecer resultados consistentes em todas as peças de trabalho.

IV. Processo de brasagem a vácuo

Nível de vácuo:

• Preposição a frio: ≤ 5 × 10−3 Pa.

• Período de imersão a alta temperatura: ≤ 1 × 10−2 Pa para evitar a oxidação.

Perfil de temperatura (cinco fases):

1. Temperatura ambiente → 200 °C: taxa de aquecimento 10 °C/min, remoção durante 60 min para remover água e substâncias de baixo ponto de ebulição.

2. 200 → 400 °C: 8 °C/min, embebido durante 90 min para desgaseamento profundo.

3. 400 → 530 °C: 6 °C/min, embebido durante 120 min para pré-aquecimento uniforme.

4. 530 → 597°C: 5°C/min, embebido durante 3°6 min (crítica!).

   • Objetivo: obter um encharcamento suficiente do metal de preenchimento sem fusão excessiva ou erosão; a diferença de temperatura da peça deve ser ≤ ± 3 °C.Este perfil de temperatura de solda a vácuo foi otimizado especificamente para trocadores de calor de alumínio e às vezes é referido como a curva de temperatura de imersão de solda para ligas de alumínio.

5. Refrigeração no forno: uma vez que a temperatura cai para ≤ 400 °C, reabastecimento com nitrogénio para um arrefecimento rápido (≤ 8 °C/min) para evitar a fissuração térmica.Incluindo o recheio de nitrogénio, ajudam a mitigar o risco de rachaduras de apagamento em geometrias complexas.

Proibições críticas:

• Temperatura excessiva (> 610 °C) ou tempo de retenção demasiado longo (> 10 min) → erosão das barbatanas e micro-vazamento.Esta condição é conhecida como erosão de metal de preenchimento e pode levar a defeitos de erosão de solda no alumínio que comprometem o limite de pressão.

• Temperatura insuficiente (< 595 °C) ou tempo de retenção demasiado curto → ligação incompleta e juntas a frio.Isso resulta em uma falta de penetração de solda e é uma causa primária de vazamento de trocador de calor de alumínio.

V. Inspecção da qualidade após a brasagem

• Aparição visual: sem deformação, deformação ou rachaduras; os filés de brasagem devem ser contínuos, brilhantes e sem preenchimento insuficiente.A primeira linha de garantia da qualidade é a inspecção visual completa de defeitos de solda antes de proceder a métodos mais avançados.

• Teste de estanqueidade/fuga de hélio:
  · Ensaio hidrostático: 1,5 vezes a pressão de projecto, durante 30 min, sem fugas.
  · Ensaio de fuga de hélio: taxa de fuga ≤ 1 × 10−9 Pa·m3/s (para requisitos de elevada fiabilidade).A detecção de fugas de hélio para trocadores de calor é o padrão da indústria para verificar a integridade da pressão em aplicações críticas, como sistemas aeroespaciais e criogênicos.

• Inspecção de amostragem metalográfica:
  · As juntas brasadas devem estar bem preenchidas, livres de porosidades e inclusões de escória.
  · Profundidade de erosão ≤ 70 μm.
  Um relatório completo de inspecção da qualidade da brasagem deve incluir os resultados da TNC e os resultados metalográficos para apoiar a total rastreabilidade.

VI. Defeitos comuns e medidas corretivas

• Junções frias / Ligação incompleta: causada por nível de vácuo insuficiente, baixa temperatura ou espaço livre excessivo → verifique a vedação, calibre a temperatura do forno e controle estritamente o espaço livre.Este é um dos defeitos de solda mais frequentemente encontrados e as soluções devem abordar as causas raiz sistematicamente.

• Erosão das barbatanas: causada por temperatura excessiva ou tempo de retenção → reduzir a temperatura máxima para 600 ± 3 °C e limitar o tempo de imersão a 3 ‰ 6 min.Os defeitos da erosão da brasagem no alumínio podem ser efetivamente controlados através de calibragem precisa da temperatura do forno.

• Deformação e deformação: causada por ferramentas irregulares ou falta de suporte durante a carga → regrind os acessórios para a planície, adicionar suportes e controlar a taxa de aquecimento.Minimizar a distorção da solda e o estresse residual é fundamental para a montagem a jusante.

• Porosidade: causada por uma limpeza inadequada ou secagem insuficiente → melhorar a limpeza por ultra-som e prolongar o tempo de secagem.A porosidade da brasagem em radiadores de alumínio é muitas vezes rastreável para a contaminação da superfície e pode ser mitigada através de protocolos rigorosos de limpeza pré-brasagem.

VII. Elementos essenciais do controlo de processos

• Calibração da temperatura do forno: realizar um levantamento de temperatura de 9 pontos a cada três meses; a variação da temperatura do forno vazio deve ser ≤ ± 3 °C.Os inquéritos regulares da uniformidade da temperatura dos fornos de brasagem a vácuo são um elemento obrigatório da conformidade com os sistemas de qualidade NADCAP e ISO.

• Registros de lotes: rastreabilidade completa dos números de lotes de materiais, parâmetros de limpeza, dados do perfil térmico e resultados de inspecção.A manutenção de uma ficha de especificações do processo de brasagem de alumínio para cada lote de produção é essencial para a prontidão de auditoria.

• Formação do pessoal: os operadores devem ser certificados e estar familiarizados com as janelas de parâmetros admissíveis e com a identificação de defeitos.Os requisitos de certificação do operador de brasagem são cada vez mais rigorosos em todas as cadeias de fornecimento de trocadores de calor automotivos e aeroespaciais.