新能源汽车微通道感应钎焊

摘要：本文针对新能源汽车对电池进行降温作用的微通道，提出了一种高频感应钎焊的方法，并针对其提出了工艺流程和操作方法，改善了现有生产工艺，解决了微通道难以进行感应钎焊的问题。
 
关键词：新能源汽车 微通道 感应钎焊 

1微通道感应钎焊概述

1.1 微通道概述

新能源车型使用的动力能源来自电池，而车载电池在长时间连续使用时会发热，长时间的发热会导致电池储能下降并且出现安全隐患，因此为了解决这种问题，就设计出微通道这种结构，插入到电池模组缝隙中对电池进行冷却。

图1微通道

1.2 感应钎焊概述

通过电磁感应的加热方法将焊缝加热到合金钎料熔化的温度，但是此时被焊接的金属仍然未到达熔化温度，低熔点合金通过强大的表面张力将两个金属粘连在一起，冷却后就形成固体焊缝。可将同种或不同材料的零件焊接起来，节约材料效果显著，可满足各种需要。适用于钢、铜、铝、镍、特种合金等各种磁性材料的焊接。高频感应局部焊接强度高，无变形，综合机械性能优于其他焊接。

2感应钎焊系统整体框架

本设计系统主要由五部分组成：高频电源、分机、感应器、水冷结构、附件。主分机采用电缆连接，分机固定承载机构上面。

图2感应钎焊系统整体框架

图3系统框架等效实物图

3工艺流程及选型

焊接电源选型-感应器选型-焊料助剂选型-工装定位设计-辅件选型-焊接参数确定-焊后清洗。

3.1焊接电源选型

微通道水冷带壁厚只有0.3mm再结合结合接头的大小，我们最终选择专用于微通道焊接的全数字式W-DIH-40机型作为焊接电源。
 

图4 W-DIH-40焊接电源

3.2感应器选型

选择仿型感应器作为其焊接输出端。

图5感应器

3.3焊料助剂选型

铝制单管压板经过我公司工艺部确定使用药芯焊丝或自钎焊丝。我公司可提供焊料助剂工艺服务，详情来电咨询。

图6焊料

3.4工装定位设计

        感应加热焊接，是将工件焊接部位放置在感应磁场中进行加热的，磁场中每一处的磁场强弱是不一样的，对工件的定位重复性有很高的要求。因此需要根据每种工件的规格同时结合焊接工艺设计相应的工装。我公司可提供感应钎焊工装设计服务。详情来电咨询

3.5辅件选型

        高频感应焊接时需要对感应加热电源进行冷却，需要配套相应规格的工业冷水机，在客户使用红外模式并实时进行温度监测的时候，需要加装数字式红外测温仪，我公司红外测温仪和电源协同工作时控温精度最高可到达±1度。我公司可提供冷水机、高频钎焊定制红外测温仪。详情来电咨询
 

图7工业冷水机		图8数字式红外测温仪

                                

3.6焊接参数确定

        经过我们长时间的高频钎焊研究和大量的客户经验，选择该机型中的自动加热模式，自动加热模式加热电流总共分为五段，在这过程中铝制金属特性是随着温度升高而电阻升高，焦耳效应导致在加热过程中是约加热升温速度越块，这和我们研究总结出来的焊接工艺是不符的，因此我们采用电流逐级递减的方式对焊接部位进行加热。这样可以保证加热均匀的前提下提高焊接部位温度，防止工件在高温段过烧，最后为了使焊接工艺的完整性，我们在其后设定保温小电流，确保其达到熔深达标、无气孔砂眼等工艺标准。

图9加热参数设置		图10运行参数显示

3.7焊后清洗

因为使用特殊焊料与助剂，所以微通道焊接后，表面残渣很少，仅需过下水用细毛刷刷去浮在表面残留物即可。

4操作步骤：

（1） 表面准备：去除工件表面的氧化膜及油污；
（2）工件的定位：工件进行定位、支撑、固定，保证批量生产时，工件与感应器的相对位置不变，钎料制成环状加在待焊部位；
（3）加热过程：使用之前设定好的参数，操作人员只需摁一下启动按钮，设备会自动执行完之前设定的参数从而对工件进行精确焊接，并在焊接完成后停止加热；
（4） 钎焊后处理：因为使用特殊焊料与助剂，所以微通道焊接后，表面残渣很少，仅需过下水用细毛刷刷去浮在表面残留物即可；

5客户现场图片

图11现场图片

6能耗对比

表一 火焰钎焊与感应钎焊能源消耗对比

	火焰钎焊		感应钎焊
能源名称	液化气	氧气	电
每小时消耗量	4.7kg	4m³	4度
工作时间比例	100%	100%	60%
核算单价	8.68元/kg	0.8元/m³	1元/度
日花费（8小时）	352元		32元
年花费（300天）	10.6万		9600元

 
表二 手工焊接与感应钎焊焊料消耗对比

焊材	手工焊接	高频焊接
焊料形态	条状	扁状
每公斤所焊数量	约2000个	约3000个

 
（1）焊接工艺设备化，降低对人工技术的依赖，可由普通操作工代替持证火焰焊工，减少安全和持证年审对企业的负担。
（2）在小工件，少管路时，感应钎焊优势并不明显。但是感应钎焊焊接过程是设备自动焊接人工无需操作，利用焊接时间可以操作另一台设备，从而一人可以同时操作两台焊机。这样可以进一步提高产品质量。
（3）根据上图中的数据每年可节能10.6-9600=10万元
 
 

7总结

       本文通过对新能源汽车空调管路中的微通道高频感应钎焊技术、工艺流程、操作方法、能耗对比这 4个方面的描述，针对铝金属特别是在微通道水冷带壁厚只有0.3mm的情况下难以高频感应焊的问题提出了一种基于全数字感应加热技术，涵盖焊前、焊中、焊后各环节的解决方案。 并给出了详实有效的数据证明了高频感应钎焊在环保、能源消耗、焊材消耗等方面均优于火焰钎焊。