[发明专利]一种印刷电路板式换热器芯体的扩散焊接工艺

说明书

本发明公开了一种印刷电路板式换热器芯体的扩散焊接工艺，包括以下步骤：对组成芯体的上盖板、冷侧板、热侧板、下盖板进行超声波清洗；将上盖板、冷侧板、热侧板、下盖板上下堆叠形成芯体叠片；将芯体叠片送入真空扩散焊炉进行温度、压力耦合控制的扩散焊接；对焊接完成后的芯体进行性能测试。本发明印刷电路板式换热器芯体的扩散焊接工艺在扩散焊接过程中，通过对焊接温度、时间、压力进行优化控制，提高了换热器芯体的焊接接头的质量，同时减少了焊接过程中芯体的变形量，延长了换热器的使用寿命。

技术领域

本发明属于印刷电路板式换热器技术领域，具体涉及一种印刷电路板式换热器芯体的扩散焊接工艺。

背景技术

紧凑高效换热器在石油化工、航空航天等领域广泛使用。在特殊服役环境，如高温气冷堆，换热器的服役温度需要达到600℃、服役压力需要达到7MPa、需要承受循环热应力、需要具有高换热性能，同时换热器的结构还需要紧凑,这些要求均限制了紧凑高效换热器在类似恶劣工况下的使用。

扩散焊的印刷电路板式换热器具有优异的耐高温高压特性，因此利用扩散焊工艺制造耐高温高压的印刷电路板式换热器，能够满足恶劣工况对紧凑高效换热器的要求。其中，印刷电路板式换热器的扩散焊是指对其芯体的扩散焊，如图1所示，印刷电路板式换热器芯体包括上盖板1、下盖板2以及位于上盖板1、下盖板2之间的交替分布的冷侧板3和热侧板4，冷侧板3、热侧板4上设置有通过蚀刻机的化学蚀刻而成的流道5，其中冷侧板3上流道5、热侧板4上流道5相垂直，扩散焊就是将这些上下叠加在一起的板件的接触面进行焊接连接，使其组成一个芯体。

固态扩散焊是在一定的温度和压力下使待焊表面相互接触，通过微观塑性变形扩大待焊表面的物理接触，再经过原子相互扩散使界面间空洞愈合来实现结合的一种焊接方法，主要通过控制焊接温度、扩散时间、压力等工艺参数来实现。其中，扩散焊的工艺参数是相互制约的：焊接时间变长，接头焊合率提高，但是过长的保温时间会使接头区域生成脆性相，从而导致接头力学性能下降；焊接压力变大有利于提高焊接质量，但是过高的压力容易造成芯体变形。

基于此，本申请提出一种印刷电路板式换热器芯体的扩散焊接工艺，该工艺通过对焊接温度、应力进行耦合控制，以此获得焊合率良好、变形量较小的印刷电路板式换热器芯体。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种印刷电路板式换热器芯体的扩散焊接工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种印刷电路板式换热器芯体的扩散焊接工艺，包括以下步骤：

步骤1：对组成芯体的上盖板、冷侧板、热侧板、下盖板进行超声波清洗；

步骤2：将上盖板、冷侧板、热侧板、下盖板上下堆叠形成芯体叠片；

步骤3：将芯体叠片送入真空扩散焊炉进行温度、压力耦合控制的扩散焊接；

步骤4：对焊接完成后的芯体进行性能测试。

优选的，所述步骤2中，在工装夹具上对上盖板、冷侧板、热侧板、下盖板进行上下堆叠；

所述工装夹具包括支撑板，所述支撑板的两端设置有限位块。

优选的，所述步骤3中，芯体叠片在真空扩散焊炉内进行扩散焊接之前，将真空扩散焊炉内抽真空至0.01Pa之下。

优选的，所述步骤3中，芯体叠片在真空扩散焊炉内的扩散焊接包括以下步骤：

步骤31：炉内温度升至550℃，真空扩散焊炉内的上压头向下对芯体叠片施加4Mpa的压力；

步骤32：上压头的压力保持4Mpa不变，炉内温度以5～10℃/min的速率升至900℃；芯体叠片在900℃、4MPa的焊接环境下保温保压20min；