Fugas de brasagem de radiadores de placas: análise de casos típicos e contra-medidas para defeitos de brasagem de alumínio

As perdas nos radiadores de chapa de alumínio após o processo de solda, quer seja a solda a vácuo ou a solda a atmosfera controlada, são um problema crítico de qualidade tipicamente causado pelo processo, pela estrutura,ou problemas de limpezaAs causas comuns de fugas de solda podem ser agrupadas nas seguintes categorias.

I. Análise das causas raiz dos defeitos comuns de vazamento da brasagem

Parâmetros do processo de brasagem inadequados

• Temperatura excessiva / tempo prolongado:Leva a escoamento de metais de enchimento e erosão de metais comuns (afinação ou perfuração das bordas das barbatanas).
• Temperatura insuficiente / tempo insuficiente:A fusão incompleta do metal de enchimento e a fraca fluidez resultam em lacunas não preenchidas ou em interrupção da continuidade das juntas.

Questões relativas à montagem de peças e à autorização conjunta

• Excesso de espaço livre (> 0,06 mm):A ação capilar falha, impedindo que o metal de preenchimento preencha a articulação da brasagem e forme vazios.
• Distância livre insuficiente ou contacto directo:O metal de preenchimento não pode penetrar, causando falta localizada de ligação (áreas não soldado).

Questões de limpeza de materiais e superfícies

• Película de óxido de superfície:A camada de óxido de alumínio em superfícies de liga de alumínio tem um ponto de fusão elevado e não é hidratável.ocorrerão defeitos de pseudo-soldagem.
• Óleo/umidade:A vaporização a altas temperaturas gera porosidade do gás e pode até causar oxidação localizada.
• Combinação de metais comuns:Se as duas barbatanas e as placas de separação forem feitas de ligas de baixo ponto de fusão, o colapso pode ocorrer a altas temperaturas; se ambas forem feitas de ligas de alto ponto de fusão,o metal de preenchimento torna-se difícil de derreter.

Problemas de fixação e carga do forno

• Pressão desigual:A pressão insuficiente do dispositivo ou a deformação do dispositivo levam a espaços espaciais ampliados localmente ou a um mau contacto.
• Aquecimento desigual:As grandes variações de temperatura dentro do forno de brasagem criam não-uniformidade térmica, resultando em sobrequeimação em algumas áreas e fusão incompleta em outras.

Questões de projeto estrutural

• Rigididade insuficiente:Os núcleos de solda de grande tamanho deformam-se sob seu próprio peso ou estresse térmico a altas temperaturas, separando as juntas de solda e causando rachaduras.
• Descoordenação entre barras laterais e barbatanas:A expansão térmica inconsistente entre as barras laterais e as barras gera rachaduras durante a fase de resfriamento após a brasagem.

II. Casos e contramedidas típicos de fugas de brasagem

Caso 1: vazamento de microporosidade causado pela erosão da borda da barbatana

• Fenômenos:A inspecção por raios-X revela vazios pretos na interface de barbatana com o separador; o exame metalográfico mostra bordas de barbatana arredondadas e finas.

• Causa:Temperatura de pico de brasagem demasiado elevada (superior a 610°C) ou tempo de retenção demasiado longo, fazendo com que as fases eutéticas de baixo ponto de fusão se fundam e se afastem.

• Contramedidas:Reduzir a temperatura de pico (recomendado 600 ± 3 °C) e encurtar o tempo de retenção; verificar a precisão dos termopares para um controlo adequado do perfil térmico da solda.

Caso 2: Fuga linear nos cantos das barras laterais

• Fenômenos:Os testes de fuga revelam uma fuga de gás linear na junção entre a barra lateral e a placa de separação, com uma superfície de fratura lisa.

• Causa:Excesso de espaço livre do conjunto (> 0,06 mm) combinado com metal de enchimento insuficiente; ou baixa pressão do dispositivo que cause deslocamento da barra lateral a alta temperatura.

• Contramedidas:Controlar o espaço livre do conjunto dentro de 0,02 ∼ 0,06 mm; adicionar metal de preenchimento localizado (por exemplo, folha de solda pré-colocada); otimizar o projeto da fixação de solda para pressão uniforme.

Caso 3: Fuga de porosidade do lote devido a uma limpeza inadequada e ao controlo da atmosfera da brasagem a vácuo

• Fenômenos:Pontos de fuga aleatórios; poros circulares de gás visíveis na superfície da fratura sob estereomicroscópio.

• Causa:Limpeza incompleta das peças (óleo de estampação residual, impressões digitais), absorção de umidade ou baixo nível de vácuo no forno de brasagem a vácuo.

• Contramedidas:Implementar rigorosamente a limpeza por ultra-som e a secagem completa antes da brasagem; controlar a qualidade da atmosfera de vácuo e a estanqueidade.

Caso 4: vazamento de warpage em núcleos de grande porte

• Fenômenos:Fugas nos quatro cantos ou no meio das bordas longas do núcleo; deformação de arco geral visível.

• Causa:Diferença significativa nos coeficientes de expansão térmica das placas de separação e das barras laterais; as tensões de encolhimento por arrefecimento separam as bordas soldadas.

• Contramedidas:Adicionar tiras de reforço das bordas; aplicar fixadores segmentados para restrição durante o aquecimento e o arrefecimento; otimizar a taxa de arrefecimento (recomenda-se arrefecimento lento acima de 400 °C para minimizar o esforço residual).

III. Métodos de detecção de fugas e de análise metalográfica dos componentes soldados

1. Local não destrutivo:Os testes de vazamento por espectrómetro de massa de hélio (método de pulverização de hélio) podem atingir uma precisão de nível milimétrico; o método de compressão de ar e bolhas de sabão pode ser utilizado para a triagem preliminar de vazamentos.
2. Exame destrutivo:Corte a zona de fuga e observe a morfologia da fractura da articulação de brasagem sob um estereomicroscópio (falta de fusão, poros de gás, erosão, rachaduras).
3. Análise metalográfica:Para efeitos de avaliação da qualidade, medir a taxa de enchimento das juntas de brasagem (valor aceitável > 90%) e a espessura da camada dos compostos intermetálicos (deve ser < 5 μm).
4. Traçabilidade do processo:Revisar o perfil térmico completo da solda (estágios de aquecimento, retenção e resfriamento), registos do nível de vácuo e registos de pressão dos aparelhos para identificar as causas raiz.

IV. Principais medidas preventivas para uma qualidade fiável da brasagem de alumínio

• Controle da janela do processo de brasagem:Para as ligas de alumínio 3003/4104, a temperatura máxima de brasagem deve ser de 598°605°C, com um tempo de retenção de 3°8 minutos.

• Gestão da limpeza:Todas as peças devem ser completamente desengrasadas (limpeza alcalina ou ultra-sônica) e secadas antes da solda, e montadas o mais rapidamente possível para evitar a recontaminação.

• Montura e fixação:Assegurar um espaço livre uniforme entre as juntas de 0,02 mm e 0,06 mm. O dispositivo de solda deve ter uma rigidez suficiente e uma pressão uniformemente distribuída.

• Monitorização e controlo da qualidade dos processos:Verificar regularmente a uniformidade da temperatura do forno (dentro de ± 3°C); utilizar cupões de ensaio para verificar a umedecibilidade do metal de enchimento e a integridade da junta de brasagem como parte da garantia contínua da qualidade.