Verfahren zum Hartlöten von Aluminiumlegierungsplatten mit Flüssigkeitskühlung

Es gibt zwei Hauptmaterialien für Flüssigkeitskühlplatten: Kupfer und Aluminium.Da Kupfer teuer ist, ist das Gewicht viel größer als das gleiche Volumen von Aluminium. Daher ist Aluminium vielerorts das bevorzugte Material und Kupfer die letzte Wahl. Flüssigkeitsgekühlte Platten aus Aluminiumlegierungen gibt es auch in verschiedenen Größen und Formen und entsprechend unterschiedlichen Herstellungsverfahren Prozesse je nach Einsatzszenario, wie Rührreibschweißen, Hartlöten, Laserschweißen und Argon-Lichtbogenschweißen.

Die Förderung und Nutzung der Flüssigkeitskühlungstechnologie hat im Wesentlichen drei Arten der Energiespeicher-Kühlplatte hervorgebracht, nämlich: geblasene Flüssigkeitskühlplatte, gelötete Flüssigkeitskühlplatte und Flüssigkeitskühlplatte aus Aluminiumprofil.Schweißen ist ein sehr wichtiger Prozess bei der Bearbeitung wassergekühlter Bleche.Heutzutage wird der Schweißprozess wassergekühlter Platten hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt: elektrisches Diffusionsschweißen, Vakuumlöten und Reibrührschweißen.Aufgrund der flexiblen Konstruktionsstruktur und der hohen Schweißeffizienz der flüssigkeitsgekühlten Vakuumlötplatte wird sie häufig bei der Verarbeitung einiger Aluminiumlegierungsprodukte verwendet.

1、 Vakuumlöten

Das Schweißprinzip des Vakuumlötens

1 bezieht sich auf das Werkstück beim Vakuum-Raumheizungsschweißen, das hauptsächlich zum Schweißen hochwertiger Produkte und leicht oxidierter Materialien verwendet wird;

2. Beim Hartlöten handelt es sich um eine Festphasenverbindung. Beim Hartlöten schmilzt das Grundmetall nicht. Aufgrund der Verwendung von Grundmetall ist die Schmelztemperatur niedriger als die des Grundmetalls, die Heiztemperatur ist niedriger als die Festphasenlinie des Grundmetalls und höher als die flüssige Phase des Lots einer Verbindungsmethode;

3. Die verbundenen Teile und der Zusatzwerkstoff werden erhitzt, bis der Zusatzwerkstoff geschmolzen ist, und die Verbindung zwischen den Teilen wird durch Benetzung, Ausbreitung und gegenseitige Auflösung und Diffusion des flüssigen Zusatzwerkstoffs auf der Oberfläche des Grundmetalls und Benetzung, Kapillare realisiert Strömung im Spalt zwischen dem Grundmetall und gegenseitige Auflösung und Diffusion des Grundmetalls;

4, Vakuumlöten ist die Verwendung einer Vakuumumgebung und verschiedener Wirkmechanismen zum Entfernen des Oxidfilms, da die Verwendung von Flussmitteln die Korrosionsbeständigkeit des Produkts erheblich verbessert;

5, die Benetzbarkeit und Fließfähigkeit des Füllmetalls ist gut, es kann komplexere und engere Kanäle schweißen, hat eine hohe Ausbeute und bietet gute sichere Produktionsbedingungen.

Vorteile des Vakuumlötverfahrens

1. Mehrere benachbarte Schweißnähte können über die gesamte Oberfläche gelötet werden. Das Schweißen kann im Ofen gestapelt werden. Je nach Kapazität des Ofens können mehrere Komponenten mit dem Ofen gelötet werden, um die Schweißeffizienz zu verbessern.

2, das geschweißte Produkt kann hohem Druck ohne Verformung standhalten.

3, die Vorrichtung ist universell, einmalige Eingabekosten, normalerweise muss sie nicht speziell für die erneute Eingabe des Produkts entwickelt werden.

4, das Werkstück als Ganzes wird gleichmäßig erhitzt, die thermische Spannung ist gering, die Verformung kann auf ein Minimum reduziert werden und der kleine Überschuss kann glatt und leicht zu verarbeiten sein.

5, das Werkstück unter Vakuumbedingungen, es wird keine Oxidation, Aufkohlung, Entkohlung und Verschmutzungsverschlechterung geben, das Löten bildet sich schön, schwer zu korrodieren.

6, die entsprechende Kühlplattenläuferstruktur entsprechend den Parametern des willkürlichen Entwurfs des komplexen Läufers, kann Produktleistungswärmeableitungseigenschaften besserer, stabiler erzielen.

Nachteile des Vakuumlötverfahrens

1, die Härte des Materials nach dem Hochtemperaturschweißen nimmt ab und die Eigenschaften der Kaltplatte erfordern eine erneute Wärmebehandlung, um die Härte zu verbessern und die Kosten zu erhöhen.

2, Schweißbetriebsprozess mit hohen technischen Anforderungen, technischer Schwierigkeit, hohem Energieverbrauch, langer Zeit.

3, Reinigung vor dem Schweißen, hohe Kosten für den Umweltschutz.

2、 Prinzip des Vakuumlötens von Aluminiumlegierungen und Lötmaterialien

Vorteile einer Aluminiumlegierung für Flüssigkeitskühlplatten

Aluminiumlegierungen mit ihrem geringen Gewicht, ihrer guten Korrosionsbeständigkeit, ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und anderen Eigenschaften werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Baugewerbe, bei Elektrogeräten, Automobilen, Schiffen und anderen Abteilungen verwendet, und die Menge nimmt zu Wärmetauscher, Wellenleiter und viele andere komplexe Strukturmaterialien.

Die Verarbeitungstechnologie von Aluminiumlegierungen spielt bei der Herstellung seiner Produkte eine sehr wichtige Rolle, und eine der wichtigsten Methoden ist das Vakuumlöten ohne Flussmittel.

Denn es hat viele Vorteile: Keine aufwändigen Reinigungsarbeiten vor und nach dem Schweißen erforderlich, vereinfachter Betrieb, um Schlackeneinschlüsse durch Flussmittel zu vermeiden, keine Flussmittelreste in der Struktur, um deren Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, hohe Produktivität, aktueller und zukünftiger Umweltschutz Konzepte wird das Vakuumlöten von Aluminiumlegierungen immer häufiger eingesetzt.

Prinzip des Vakuumlötens einer Aluminiumlegierung

Auf der Oberfläche der Aluminiumlegierung befindet sich ein dichter und sehr stabiler Oxidfilm Al2O3, der das Haupthindernis für die Benetzung des Grundmetalls durch schmelzendes Zusatzmetall darstellt.Es ist schwierig, den Oxidfilm allein durch Vakuumbedingungen zu entfernen, und es müssen gleichzeitig einige Metallaktivatoren wie Magnesium Mg, Wismut Bi usw. verwendet werden. Schon früh glaubten einige Leute, dass dies der Zweck der Membranentfernung sein könnte durch die Wirkung von Mg erreicht werden.

Dies liegt einerseits daran, dass Mg im Vakuum mit restlichem O2 und H2O reagiert, um deren schädliche Wirkung auf Aluminium zu beseitigen.Andererseits ist es auch die wichtigste Reaktion, Mg und Al2O3 auf der Grundmetalloberfläche zu reduzieren, um den Zweck der direkten Entfernung des Oxidfilms zu erreichen.

Zahlreiche nachfolgende Studien haben jedoch gezeigt, dass der Oxidationsfilm des Grundmetalls nicht vollständig entfernt wurde, sodass eine neue Idee zur Filmentfernung vorgeschlagen wurde.Neben der Wirkung von Mg auf die Beseitigung von O2 und H2O in der Umgebung dringt Mg-Dampf in die Oberflächenschicht der Folie ein und bewirkt zusammen mit diffundiertem Si, dass die Oberflächenschicht eine Al-Si-Mg-Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt bildet und schmilzt.Dadurch wird die Bindung zwischen dem Oberflächenoxidfilm und dem Grundmaterial zerstört, so dass das geschmolzene Zusatzmetall das Grundmaterial benetzen, sich auf dem Grundmaterial unter dem Film ausbreiten und den Oberflächenfilm wegtreiben kann.

Obwohl zahlreiche Studien und Tests dazu geführt haben, dass das Vakuumlöten von Aluminiumlegierungen in der Industrie weit verbreitet ist, ist es unmöglich, eine vernünftige Erklärung für viele Schrottlötverbindungen in der tatsächlichen Produktion zu geben.Das Vakuumlöten von Aluminiumlegierungen reagiert sehr empfindlich auf geringfügige Änderungen der Parameter, und die von verschiedenen Herstellern vorgefertigte Hartlötlegierungsüberzugsschicht unterscheidet sich häufig erheblich vom Hartlötkopf, obwohl die Zusammensetzung innerhalb des angegebenen Bereichs liegt.

Bisher war die Formulierung des idealen Vakuumlötprozesses aufgrund des Mangels an wirklichem und genauem Verständnis des Vakuumlötmechanismus von Aluminiumlegierungen stark eingeschränkt und basiert immer noch weitgehend auf den im Alltag gesammelten praktischen Erfahrungen.

Lot zum Vakuumlöten von Aluminiumlegierungen

Die meisten Lotlegierungen basieren auf Al-Si-Systemen, wobei w(si) im Allgemeinen zwischen 7 % und 12 % liegt.Diese Serie von Hartlötfüllmetallen ist sowohl in Bezug auf das Löten als auch auf die Festigkeit und Farbkonsistenz des Grundmetalls, die Beschichtung und die Korrosionsbeständigkeit ausgezeichnet. Es handelt sich um ein seltenes, ausgezeichnetes Lot. Insbesondere diese Art von Lot kann durch eine modifizierte Behandlung behandelt werden, wodurch die Zähigkeit und Biegefestigkeit der Lötverbindung erheblich erhöht wird .

Das Al-Si-System mit einem aw(si) von 11,7 % ist ein eutektisches System mit einer eutektischen Temperatur von 577 °C. Das Lot dieser Zusammensetzung ist das in der Produktion üblicherweise verwendete Lot und eignet sich zum Hartlöten verschiedenster Aluminiumlegierungen relativ hohe Schmelzpunkte, wie z. B. 3A21.Durch Zugabe von Mg und anderen Elementen zu Al-Si-Lötlegierungen können neue Lötlegierungen hergestellt werden. Elemente mit niedrigem Siedepunkt wie Zn können jedoch nicht zu Aluminium-Lötlegierungen hinzugefügt werden, da es sonst zu einer starken Verschmutzung des Vakuumlötofens kommt. Die gelötete Verbundplatte ist ebenfalls eine häufig verwendete Methode, das heißt, eine Schicht aus gelöteter Legierung wird auf eine oder zwei Seiten des strukturellen Grundmetalls aufgetragen.

Vakuumgelötete Verbundplatten sind viel bequemer zu verwenden als Draht, Streifen oder Pulver und können problemlos zur Herstellung komplexer Teile verwendet werden.Wenn das Beschichtungsmetall auf der gelöteten Platte schmilzt, kann es das Verbindungsgrundmaterial direkt benetzen und die Lücke sofort füllen.Die Fuge kann mit nur geringer Diffusion gebildet werden.

Obwohl derzeit einige im Labor verfügbare niedrigschmelzende Vakuumlotlegierungen hergestellt wurden, sind die Lotlegierungen mit einer gewissen Korrosionsbeständigkeit und guten mechanischen Eigenschaften noch nicht für die industrielle Produktion geeignet, sodass die Erforschung von Lotlegierungen noch ein weiter Weg ist gehen.