EGR不锈钢冷却器的真空钎焊工艺

第35卷 第2期2010年

2

月

Vol135No12

February2010

EGR不锈钢冷却器的真空钎焊工艺

张素颖,赵衍军

1

2

(11杭州职业技术学院机电工程系,浙江杭州 310018;21中国石油辽河油田锦州采油厂,辽宁锦州 121209)

摘要:分别采用紫铜和BN-i5钎料进行EGR不锈钢冷却器真空钎焊试验。分析了真空钎焊工艺参数,拟定了真空钎焊工艺过程。通过对焊缝的质量检查、性能测试和金相组织分析,验证了钎焊工艺参数的合理性。关键词:EGR冷却器;真空钎焊;工艺参数

中图分类号:TG454 文献标志码:B 文章编号:0254-6051(2010)02-0070-04

VacuumbrazingprocessofstainlesssteelEGRcooler

ZHANGSu-ying1,ZHAOYan-jun2

(11MechanicalandElectricalEngineeringDepartment,HangzhouVocationalandTechnicalCollege,HangzhouZhejiang310018,China;

21JinzhouOilProductionPlant,PetroChinaLiaoheOilfieldCompany,JinzhouLiaoning121209,China)

Abstract:VacuumbrazingtestswerecarriedoutonstainlesssteelEGRcoolerwithpurecopperbrazingpasteandBN-i5brazingpaste,respectively1Vacuumbrazingprocessesweredeterminedbyanalyzingthevacuumbrazingparameters1Theresultsofbrazedseamqualityinspection,functiontestandmicrostructureanalysisshowthatthebrazingparametersarereasonable1Keywords:exhaustgasrecirculation(EGR)cooler;vacuumbrazing;processparameters

EGR汽车冷却器是降低汽车尾气排放的废气再循环冷却器。已经燃烧完的尾气,经过EGR冷却器后可以有效地降低含氧量和温度,在气缸内和新鲜气体混合燃烧,减少了NOx的生成数量,使汽车尾气排放限值达到标准。2007年7月1日国家最新汽车尾气排放标准为欧Ô、欧Õ,现代引擎都有EGR废气再循环系统,以实现在环保和动力上取得最大的利益和平衡。EGR属于热交换器,工作环境非常恶劣,为高温腐蚀性气体:工作介质为高温废气,外部环境为雨水、大气污染、海盐和灰尘。EGR工作过程中要承受较大的振动疲劳载荷,因此对焊缝力学性能要求较严格。若使用氩弧焊容易产生时效应变和热裂纹;若使用控制气氛钎焊,表面氧化膜难以去除,钎焊质量较差,真空钎焊可以解决这类合金材料的连接。本文以重型汽车用EGR冷却器为依托,确定了真空钎焊合适的工艺参数,进而推广到其它结构的冷却器,旨在找到最佳的钎焊工艺参数,进一步提高产品质量和使用寿命。

联接法兰、进出水管接头和芯子组件构成。芯子组件由壳体、联接板、冷却管和螺旋翅片构成。芯子内部通高温废气,进口温度为500e,出口目标温度为200e,外部介质为顺流的冷却水。被钎焊母材厚度为115mm,膏料涂层厚1mm。EGR各部分结构材料:两处联接法兰材料为ZG0Cr18Ni9不锈钢,两处水管接头及壳体为304不锈钢,联接板、冷却管和螺旋翅片皆为316不锈钢。各种母材的化学成分见表1

。

图1 EGR冷却器的外部形状(a)和芯子组件结构示意图(b)

Fig11 Contour(a)andschematicofcoreunit

structure(b)oftheEGRcooler

1 试验材料和方法

EGR外部形状和内部结构示意图如图1所示,外部模型由Pro/E软件建模生成。EGR冷却器主要由

收稿日期:2009-07-28

作者简介:张素颖(1974)),女,辽宁黑山人,硕士研究生,主要从事钎焊工艺分析、新技术、新工艺及教学工作,已发表论文8篇。联系电话:0571-87398505,13858079915,E-mai:lzhangsuying74@1631com

正确地选择钎料,是保证获得优质钎焊接头的重要因素,根据母材与钎料的配合表可知,若母材是不锈

钢,应首选紫铜钎料,即含铜量99195%的纯铜,再次选择Ag-Cu-N、iNi基、Co基钎料。由于成本因素,选取紫铜钎料和Ni基钎料BN-i5进行试验,各种钎料的化学成分和钎焊温度见表2。

第2期张素颖,等:EGR不锈钢冷却器的真空钎焊工艺表1 母材的化学成分(质量分数,%)

Table1 Chemicalcompositionofthebasemetals(wt%)

71

母材牌号ZG0Cr18Ni9不锈钢

304不锈钢316不锈钢

C[0108[0107[0108

Si[115[110[110

Mn018~210[210[210

Cr1710~20101710~19101610~1815

Ni810~1110810~11101010~1410

Mo))210~310

Ti013~017))

S0103[0103[0103

P0104[01035[01035

表2 钎料化学成分(质量分数,%)和钎焊温度表Table2 Chemicalcomposition(wt%)ofthebrazing

pastesandtheirbrazingtemperatures

钎料紫铜CuNi基钎料BN-i5

Cr)1910

Si)1012

B))

Cu99195)

Ni)余量

固相线

液相线

钎焊温度/e1100~11501150~1205

3 真空钎焊工艺参数

真空钎焊的工艺参数主要有真空度、加热速度、稳定温度和保温时间、钎焊温度、钎焊保温时间、冷却速度及出炉温度等。选择合理的工艺参数能够保证足够的钎透率,合理的合金化反应,避免钎焊缺陷的产生,

从而得到性能良好的钎焊接头。

1)真空度 主要取决于钎料和被钎母材的金属元素蒸气压,被钎焊材料为不锈钢,所以热态真空度可取(2~5)@10

-2

温度/e温度/e)1080

10831135

EGR管件钎焊接头形式:根据连接法兰和芯子组件外壳在连接后内、外径允许有差别,设计接头形式如图2。焊缝间隙值的确定比较复杂,应根据母材材料、接头构造和钎焊工艺选取,选用紫铜钎料时,钎焊接头间隙为0102mm;选用镍基钎料时为0110mm

。

Pa。紫铜是高蒸发压的元素,根据铜

-1

的挥发特性曲线可知,当压力为13312@10Pa,温度

1035e时,铜元素蒸发显著。选用紫铜钎焊时,为防止铜大量挥发,必须采取分压钎焊。预先将炉腔抽至真空度(2~5)@10Pa,当温度升至1050e时,应向

炉内通以稍高于铜挥发平衡压力的惰性气体,使分压真空度不大于10Pa,以限制/喷铜0现象,提高产品表面清洁度。钎焊结束后,可即向炉内通入纯度大于991996%、露点低于-67e的氩气或氮气,使炉内压力不大于350Pa。

用BN-i5钎焊时,冷态真空度取50Pa,钎焊时不

-2

采用分压,热态真空度取(2~5)@10Pa,既能有效去除母材表面氧化膜,又可抑制母材Cr元素的蒸发。

2)加热速率 可根据常见金属组件的加热速率推荐值选取。在钎料固相线温度以下50~100e温度范围内,加热速率不宜过快,以保证钎料熔化时组件内外温度基本一致,充分发挥毛细作用,钎透母材。

3)稳定温度和保温时间 由于不锈钢组件的导热性相对较差,所以加热到钎焊温度附近时,保温时间可适当延长,以减小组件各部分的温度梯度。

4)钎焊温度 它是钎焊过程中最主要的工艺参数,选取的主要依据是钎料的熔点。紫铜是单元素钎料,无结晶间隔,流动性较好。通过紫铜钎料的慢流性试验,可取钎焊温度范围为1112~1120e;BN-i5是高温钎料,可取钎焊温度范围为1150~1190e;

5)冷却方式 为了防止气流扰动液态钎料,在真空炉内冷却直至930e,再充进高纯氩气(991996%Ar),启动风冷。

6)出炉温度 当炉温降到80e以下,再次充普

-2

图2 EGR冷却器钎焊接头示意图Fig12 SchematicofEGRcoolerbrazingjoint

EGR冷却器的真空钎焊工艺过程为:冲压y清洗y芯子组件翅片装夹y机涂膏状阻焊剂y烘干y壳体

装配y涨芯子组件冷却管y装配法兰y氩弧焊水管y整体真空钎焊y试压y检验y包装,其中重要的环节是真空钎焊。

2 焊前准备

1)零件焊前准备 表面除油:母材是经过冲压成形的不锈 …… 此处隐藏：6507字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……