擴(kuò)散焊工藝——微通道換熱器的核心技術(shù)
1.高拓微通道換熱器工藝結(jié)構(gòu)簡介
高拓微通換熱器（GOT MCHE)是全新的傳熱技術(shù)升級換代產(chǎn)品，對應(yīng)用于各行各業(yè)的熱交換器進(jìn)行了顛覆式革新。其核心部件“換熱芯體”的工作原理與活性碳相同，即內(nèi)部的微通道結(jié)構(gòu)形成了非常大的表面積（是同等體積的管殼式換熱器換熱面積的10倍以上）。同時，緊密結(jié)合的冷熱流道又使換熱效率大大提高。
圖1 高拓微通道換熱器芯體結(jié)構(gòu)示意圖
高拓微通道換熱器采用類似芯片的加工工藝，利用化學(xué)蝕刻技術(shù)，在金屬薄板上蝕刻出微米至毫米量級的換熱單元通道，制造出換熱芯板。再將不同流道形式的冷熱芯板交替堆疊在一起，通過擴(kuò)散焊接工藝技術(shù)，使相鄰芯板緊密結(jié)合在一起，形成換熱芯體。
2.擴(kuò)散焊工藝在微通道換熱技術(shù)中的應(yīng)用
由于微通道芯體結(jié)構(gòu)的特殊性，芯板平面之間的大面積連接需要大量的焊接接頭。傳統(tǒng)型式的換熱器多采用熔焊的方法焊接。熔焊技術(shù)相對成熟，易于實(shí)現(xiàn)，但要求焊接接頭可達(dá)性好。而對于微通道換熱器芯體這種特殊結(jié)構(gòu)，熔焊技術(shù)則不易實(shí)現(xiàn)。
圖2 高拓微通道芯板連接示意圖
2.1 什么是擴(kuò)散焊
擴(kuò)散焊接是一種可以獲得整體焊接接頭的固態(tài)連接工藝。即借助于高溫下相互接觸的材料之間的局部塑性變形，使兩個工件的接觸面之間形成原子擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)合的一種精密的連接方法。
圖3 擴(kuò)散焊連接界面動畫示意圖
由于鍵合表面的微粗糙變形，鍵合面積增加，鍵合開始時使用原子擴(kuò)散，之后，晶粒在接合面上生長，結(jié)合界面變得無法區(qū)分。焊合情況完好的擴(kuò)散焊接頭，室溫拉伸強(qiáng)度與母材等強(qiáng)。
擴(kuò)散焊接是一種精密焊接方法，通常用于難以或不可能形成接頭的場合，例如，具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部件。微通道換熱器就是擴(kuò)散焊接的一個常見應(yīng)用。
2.2 擴(kuò)散焊的工藝過程簡介
高拓微通道換熱器的擴(kuò)散焊爐是真空爐，配有液壓閘板，通過石墨工具向待連接芯板施加壓力。這一過程稱為單軸擴(kuò)散鍵合。由于該過程依賴于原子擴(kuò)散，因此需要施加壓力使兩個表面緊密接觸，從而促進(jìn)界面間的擴(kuò)散。因此，芯板之間的表面粗糙度和平整度是重要的工藝參數(shù)。
圖4 擴(kuò)散焊試件組合焊接示意圖
擴(kuò)散焊接通常在真空條件下進(jìn)行，其真空度＜1×10-2mbar，溫度高達(dá)1300℃。
對于熔點(diǎn)較高的材料，需要更高的溫度。因?yàn)閿U(kuò)散連接溫度通常為材料熔點(diǎn)（Tm）的50%—75%，同時，在進(jìn)行擴(kuò)散焊接時，也要考慮到熔爐自身的最大負(fù)載限制，確定最合適的焊接溫度。
對于某些不適用于高真空條件的材料，也可以通過在熱處理爐中填充惰性氣體（如氬氣，氮?dú)獾龋┓謮旱姆绞?，進(jìn)行擴(kuò)散焊接。
2.3 擴(kuò)散焊工藝的卓越優(yōu)勢
1)擴(kuò)散焊時，因基體不過熱、不熔化，可以在不降低被焊材料性能的情況下焊接幾乎所有的金屬或非金屬，特別適合于熔焊和其他方法難以焊接的材料，如活性金屬、耐熱合金、陶瓷和復(fù)合材料等。對于塑性差或熔點(diǎn)高的同種材料，以及不互溶或在熔焊時會產(chǎn)生脆性金屬間化合物的異種材料，擴(kuò)散焊接是較適宜的焊接方法。
2)擴(kuò)散焊接頭的質(zhì)量好，其顯微組織和性能與母材接近或相同，在焊縫中不存在熔焊缺陷，也不存在過熱組織和熱影響區(qū)。焊接參數(shù)易于精確控制，批量生產(chǎn)時接頭質(zhì)量和性能穩(wěn)定。
3)焊件精度高、變形小。因焊接時所加壓力較小，工件多是整體加熱，隨爐冷卻，故焊件整體塑性變形很小，焊后的工件一般不再進(jìn)行機(jī)械加工。
4)可以焊接大截面工件，由于焊接所需壓力不大，故大截面焊接所需設(shè)備的噸位不高，易于實(shí)現(xiàn)。
5)可以焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜、接頭不易接近以及厚薄相差較大的工件，能對組裝件中的許多接頭同時實(shí)施焊接。
3.高拓微通擴(kuò)散焊產(chǎn)品的質(zhì)量保證
? 產(chǎn)品試件經(jīng)拉伸、彎曲、沖擊試驗(yàn)等理化試驗(yàn)
? 
無損檢驗(yàn)設(shè)備齊全
? 水壓試驗(yàn)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求
? 氣密性耐壓測試
? 氦質(zhì)譜檢測
? 強(qiáng)度測試
? 爆破試驗(yàn)
圖6 高拓微通擴(kuò)散焊產(chǎn)品檢驗(yàn)過程照片
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