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超声波清洗器板翅式换热器零件的无碱清洗

发布时间：2015-04-14

超声波清洗器板翅式换热器零件的无碱清洗
摘要: 在铝制板翅式换热器的生产中，一般零件脱脂采用的是碱蚀酸洗工艺，而本项目采用的是碳氢真空清洗和超声波中性水基清洗（昆山市超声仪器有限公司提供），使零件的残留油分由以前的小于20 mg /m2 降至现在的5 mg /m2 以内，规避了板翅式换热器由于零件清洗质量的不稳定带来的钎焊质量的不稳定的高风险性，为大截面、高压板翅式换热器和开发、研制扫清了障碍。
关键词: 板翅式换热器; 超声波清洗; 碱蚀酸洗; 碳氢真空清洗
在铝制板翅式换热器生产中，真空钎焊无疑是*关键的一环。而真空钎焊对零件，尤其是翅片的清洗质量要求非常高。有效去除钎焊元件，特别是翅片零件上的油污及残留物( 由于冲制工艺的特殊性，翅片冲制成型后含大量的油污) ，才能获得上等的钎焊接头，提高换热器的承压能力。在某企业大截面、高压板翅式换热器的新品研制中，要求将换热器零件的钎焊前零件残留油分由之前的小于20 mg /m2降至5 mg /m2 以内。而目前很多企业都是沿用20世纪五六十年代的“碱蚀酸洗”工艺。该工艺由于受其去油原理的限制，脱脂是以零件的表面腐蚀为代价的。清洗后零件上的油分含量高、残留物较多，生产过程受温度、酸碱浓度和操作人员水平等因素影响而难于控制，清洗质量很不稳定。但这种工艺几十年来在国内同行中广泛使用，某企业也未能例外。
为提升产品质量，同时对清洗工艺进行升级换代，某企业2006 年将零件无碱清洗进行立项，历时4 年，进行了无数次的清洗试验和相关数据检测，*终选定将真空碳氢清洗工艺用于换热器零件的翅片、导流片的去油，而对于隔板和封条的清洗则采用通过式超声波清洗工艺。
1 换热器结构及硬钎焊要求
板翅式换热器是一种高效、紧凑、轻巧的换热设备。其结构形式很多，但都是由翅片、隔板、封条、导流片组成。本文中提及的板翅式换热器专指铝制板翅式换热器，其零件都是铝合金材料，其中隔板为铝基复合板，其表面钎料成分为铝硅合金包覆层。束体由各流体的通道按需要依次叠置，钎焊成一体。换热器的性能与钎焊质量息息相关。某企业换热器的制造采用真空钎焊工艺进行，而这种钎焊要求金属表面去除污染物。
2 清洗的必要性及碱蚀酸洗过程
传统的清洗理论认为: 换热器所有零件在组装前必须经过表面处理( 即酸碱洗) ，以除去表面污垢、油渍、氧化膜等。污垢会阻碍零件间的有效接触，油渍在真空高温时将会分解气化，降低钎焊炉内真空度。由于铝制换热器零件表层氧化膜致密，其熔化温度远比基体材料要高，特别是复合板钎料层的氧化膜在钎焊时钎料层熔化不均匀，造成不能与被焊金属完全熔合，从而影响钎焊质量。
2010 年前，某企业和很多同行一样采用的是碱蚀酸洗工艺: 将零件放在清洗筐中用行车吊起放入分别盛放有工业去油剂、碱液、酸液的槽中进行去油、碱洗、出光的工序，然后再用市水进行漂洗、去离子水冲洗，随后采用离心机脱水，并将零件送入烘房进行烘干。在这个过程中既要随时检测各槽液的浓度，又要注意槽液的温度，还要对浸洗时间进行控制; 漂洗之后既要检查残留的溶液是否除尽了酸碱，还要检查零件上残留的油分值。
3 无碱清洗方案的选用过程
所谓无碱清洗是指在清洗中不涉及酸、碱的方法。在换热器零件清洗过程中，曾经有过用有机溶剂作为清洗剂来脱脂去油的，比如说三氯乙烯，因为相似相溶的原则，其与油脂分子能够互溶，但其作为臭氧层的消耗物质，已经被《蒙特利尔协定书》所禁止。也考虑过采用蒸汽脱脂的方式。经过试验，发现残留油分含量不能达到企业要求。在2008 年曾和一美资公司共同试验，采用超声波加中性清洗剂的形式将单片含油翅片进行清洗，残留油分可以降至10 mg /m2 以内，但是其清洗节拍不能满足企业量产的需要。2009 年，决定将无碱清洗分成两部分来实施，一部分是翅片、导流片的清洗，因其含油量高决定采用碳氢真空清洗，另一部分是隔板和封条清洗，采用超声波通过式清洗，配以中性清洗剂。
4 总结
( 1) 换热器零件无碱清洗工艺可用于生产承压等级8. 5 MPa 以内的板翅式换热器，相较之前的碱蚀酸洗工艺，外漏明显减少，承压满足设计要求。
( 2) 在设备调试过程中注意碳氢真空清洗机的过滤系统的选用，如果翅片冲制和切割过程中铝屑多，过滤棉芯的更换压力大，可考虑增加预处理装
置，以除去大部分的铝屑。
( 3) 超声波破除复合铝板上的氧化膜的机理及相关数据有待进一步探讨。

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