多元平行流式冷凝器炉中钎焊工艺研究

论文摘要

汽车空调系统作为汽车舒适度的重要标准之一,日益受到汽车制造商和用户的重视。冷凝器作为汽车空调制冷系统的核心组成部件,其产品质量直接影响着汽车空调系统的功能。冷凝器的现行主流生产工艺多采用炉中钎焊组装而成,故炉中钎焊工艺参数的合理选择是影响冷凝器钎焊质量的关键因素。传统的方法通过现场反复调试来确定较佳的工艺参数,因此生产周期长、成本高、效率低。本文拟采用有限元分析方法解决这一难题,优化焊接工艺。本文通过对钎焊炉内传热过程的分析,综合考虑了炉中钎焊过程中的实际情况和计算机模拟的可行性,建立了钎焊炉中三维传热数学模型,模拟得出了冷凝器集流管与扁管、扁管与翅片接头钎焊过程的温度场和热循环曲线。通过对实际钎焊过程中的温度检测发现,模拟曲线与实测曲线吻合较好,说明所建立的有限元模型是正确的。采用ANSYS软件模拟确定了冷凝器炉中钎焊的较佳工艺参数,依托重庆某知名换热器生产基地进行了炉中钎焊实验,并进行了水压测试、氦质谱检漏测试和SWAAT海水盐雾腐蚀测试,测试结果均表明,冷凝器没有微漏,达到了使用要求。通过对模拟的集流管和扁管、扁管与翅片的炉中钎焊表面温度场云图分析发现,整个炉中钎焊过程中,温度变化较为剧烈,但在钎焊接头周围温度分布较为均匀,表面温差最大不超过2℃;通过比较模拟的集流管与扁管、扁管与翅片的炉中钎焊过程温度随时间的变化曲线发现,整个冷凝器在炉中钎焊过程中,扁管与翅片升温速率和降温速率均大于集流管与扁管;加热阶段,扁管与翅片的钎焊峰值温度和保温时间均高于集流管与扁管,集流管与扁管的钎焊接头是冷凝器炉中钎焊的薄弱环节。通过对冷凝器的集流管与扁管、扁管与翅片接头的炉中钎焊过程温度场的模拟及工艺实验,进一步说明了,采用有限元软件进行工艺指导不仅是可行的,还可以提高生产效率和产品质量。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 汽车空调换热器简介
• 1.2.1 汽车空调制冷系统简介
• 1.2.2 汽车空调冷凝器的结构
• 1.3 钎焊原理及特点
• 1.3.1 钎焊原理及特点
• 1.3.2 钎焊分类
• 1.4 焊接的数值模拟研究现状
• 1.4.1 钎焊的数值模拟研究现状
• 1.4.2 炉中钎焊的数值模拟研究现状及难点
• 1.5 本文主要研究内容
• 2 铝制多元平行流式冷凝器与实验设备
• 2.1 铝制多元平行流式冷凝器及各组件材料
• 2.1.1 多元平行流式冷凝器
• 2.1.2 冷凝器各组件材料
• 2.2 可控气氛钎焊炉
• 2.2.1 喷淋装置
• 2.2.2 钎焊炉烘干段
• 2.2.3 钎焊炉加热段
• 2.2.4 中央集中控制组
• 2.2.5 炉温控制系统
• 3 钎焊炉传热过程数学模型的建立
• 3.1 钎焊炉热过程分析
• 3.1.1 辐射
• 3.1.2 对流
• 3.1.3 传导
• 3.2 基本假设条件
• 3.3 数学模型
• 3.4 初始条件及边界条件
• 3.4.1 初始条件
• 3.4.2 边界条件
• 3.5 本章小结
• 4 多元平行流式冷凝器炉中钎焊过程温度场模拟
• 4.1 有限元方法及ANSYS 软件介绍
• 4.1.1 有限元方法
• 4.1.2 ANSYS 软件简介
• 4.2 集流管与扁管炉中钎焊温度场模拟
• 4.2.1 模拟过程
• 4.2.2 模拟结果与分析
• 4.3 扁管与翅片的炉中钎焊温度场模拟
• 4.3.1 模拟过程
• 4.3.2 模拟结果与分析
• 4.4 本章小结
• 5 多元平行流式冷凝器炉中钎焊实验
• 5.1 钎剂的选择
• 5.2 实验过程
• 5.2.1 冷凝器炉中钎焊
• 5.2.2 温度检测实验
• 5.3 实验结果及分析
• 5.3.1 组织分析
• 5.3.2 性能测试结果
• 5.3.3 温度测试结果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 攻读学位期间发表的论文