專利名稱：鋁制板翅式散熱器真空釬焊爐溫度場(chǎng)的均溫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空爐溫度場(chǎng)的均溫方法，尤其涉及一種 真空釬焊爐溫度場(chǎng)的均溫方法。
背景技術(shù)：
目前，在采用真空爐對(duì)產(chǎn)品(鋁制板翅式散熱器)進(jìn)行釬 焊時(shí)，產(chǎn)品在真空爐中的擺放位置幾乎沒(méi)有要求。由于真空爐內(nèi)不同區(qū)域 的溫度起伏較大，存在高、低溫區(qū)的交替過(guò)程，這就導(dǎo)致不同位置的產(chǎn)品 溫度差異很大；于是處于高溫區(qū)的產(chǎn)品時(shí)有過(guò)燒現(xiàn)象，而處于低溫區(qū)的產(chǎn) 品又存在未焊透現(xiàn)象， 一定程度降低了產(chǎn)品的釬焊合格率，因此急需一種 能夠提高真空爐中產(chǎn)品溫度均勻性的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種鋁 制板翅式散熱器真空釬焊爐溫度場(chǎng)的均溫方法，該方法能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)仿 真技術(shù)模擬產(chǎn)品在真空釬焊爐中的釬焊過(guò)程，根據(jù)真空爐中溫度場(chǎng)的分布 情況合理擺放產(chǎn)品，從而達(dá)到確保真空爐中不同位置的產(chǎn)品溫度趨于均勻 的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
1) 對(duì)真空釬焊爐進(jìn)行測(cè)繪并利用軟件建立由計(jì)算機(jī)模擬的、內(nèi)部設(shè)有 模擬加熱帶的爐體仿真模型；
2) 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)繪后按下列熱傳導(dǎo)公式<formula>formula see original document page 5</formula>進(jìn)行等效處理，利
用軟件建立由計(jì)算機(jī)模擬的產(chǎn)品模型；式中， Q——傳熱量， &~~熱傳導(dǎo)系數(shù)， ^——傳熱面積，
-沿x方向的溫度變化率；
其中，產(chǎn)品在一個(gè)結(jié)構(gòu)周期內(nèi)沿高度、長(zhǎng)度和厚度方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)
分別為
A:高=(11+ h2 + 2t3)+(hi—A:冷邊+ h2+A:熱邊+ 2t3+A:鋁) A:長(zhǎng)氣2t3 + 0.5t2)xA:招+(l^ + h2 + 2t3) A:厚K2t3 + 0.5t0xA:鉛+(ln + h2 + 2t3) 在上述各式中，
A:冷邊——產(chǎn)品的冷邊翅片的熱傳導(dǎo)率，A冷邊A:招xt戶b!，
hs—一鋁的熱傳導(dǎo)率，
t,——產(chǎn)品的冷邊翅片厚度，
b i——產(chǎn)品的冷邊翅片之間的間距，
h——產(chǎn)品的冷邊翅片高度，
A:熱邊——產(chǎn)品的熱邊翅片的熱傳導(dǎo)率，A:熱邊-A:招xt2+b2，
t2——產(chǎn)品的熱邊翅片厚度，
b2——產(chǎn)品的熱邊翅片之間的間距，
h2——產(chǎn)品的熱邊翅片高度；
3)根據(jù)實(shí)際的工藝加溫曲線，按照熱輻射方程《=^vi>12^4-rV)在
計(jì)算機(jī)上設(shè)置所述模擬加熱帶的模擬加溫曲線，得到所述爐體仿真模型內(nèi) 的模擬溫度場(chǎng)；式中，
9-熱效率，
S——實(shí)際物體的輻射率，
^——斯蒂芬一波爾茲曼常數(shù)，
Ai——輻射面i的面積，
—由輻射面i到輻射面n的形狀系數(shù)， g——輻射面i的絕對(duì)溫度， ^——輻射面n的絕對(duì)溫度；
4) 在由計(jì)算機(jī)模擬的所述模擬溫度場(chǎng)中，提取所述產(chǎn)品模型上某一位
置的模擬溫度與實(shí)際真空釬焊爐中熱電偶在對(duì)應(yīng)位置采集的實(shí)際溫度進(jìn)行 比較，并對(duì)模擬加熱帶的所述模擬加溫曲線進(jìn)行修正，直至模擬溫度與所
述的實(shí)際溫度吻合；
5) 分析模擬溫度場(chǎng)中的模擬溫度分布情況，根據(jù)模擬溫度場(chǎng)中的高溫
區(qū)域和低溫區(qū)域的分布情況調(diào)整產(chǎn)品模型在爐體仿真模型中的擺放位置， 直至在釬料熔化的溫度區(qū)域，所模擬溫度場(chǎng)的溫度趨于一致，得到產(chǎn)品擺
放規(guī)范；在釬料熔化的溫度區(qū)域，模擬溫度場(chǎng)的最大溫差控制在5"c以內(nèi)；
6) 按照所述的產(chǎn)品擺放規(guī)范將產(chǎn)品擺放在實(shí)際的真空釬焊爐中，在對(duì) 應(yīng)于所述的高溫區(qū)域和低溫區(qū)域的位置分別設(shè)置熱電偶，將某一時(shí)刻熱電 偶在產(chǎn)品上采集到的實(shí)際溫度進(jìn)行比較若實(shí)際溫度的最大溫差《5'c，則 所述的產(chǎn)品擺放規(guī)范有效；反之，若實(shí)際溫度的最大溫差〉5'c，則需重復(fù) 上述各步驟，直至各熱電偶所反饋的實(shí)際溫度均落在釬料熔化的溫度區(qū)域 內(nèi)。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，因此能夠利用
ANSYS軟件對(duì)真空釬焊的過(guò)程進(jìn)行模擬、分析，結(jié)合在產(chǎn)品上反復(fù)插放熱 電偶采集到的數(shù)據(jù)，可以確定真空爐內(nèi)的高溫區(qū)域和低溫低區(qū)域并給出各 區(qū)域的物理坐標(biāo)；從而最終能夠?qū)μ幱诓煌瑴囟葏^(qū)域的產(chǎn)品大小、間距等 進(jìn)行合理調(diào)配，使得真空爐中產(chǎn)品的均溫性得到很大的改善，隨之提高釬 焊質(zhì)量。


圖1是鋁制板翅式散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是由計(jì)算機(jī)模擬的爐體仿真模型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中熱邊翅片1 隔板2 冷邊翅片3 爐體模型4 夾具5 產(chǎn)品模型6 模擬加熱帶具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)
明，具體方法如下
1) 對(duì)真空釬焊爐迸行測(cè)繪，并利用ANSYS軟件建立由計(jì)算機(jī)模擬的、 內(nèi)部設(shè)有模擬加熱帶的爐體仿真模型；如圖2所示該爐體仿真模型由爐 體模型4、設(shè)置在該爐體模型中的多塊模擬加熱帶7、以及通過(guò)夾具5擺放 在爐體模型4中的多件產(chǎn)品模型6構(gòu)成，模擬加熱帶7通過(guò)熱輻射的方式 與產(chǎn)品模型6進(jìn)行熱量傳遞；
2) 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)繪后按下列熱傳導(dǎo)公式<formula>formula see original document page 8</formula>進(jìn)行等效處理，利 用ANSYS軟件建立由計(jì)算機(jī)模擬的產(chǎn)品模型；式中，
0——傳熱量，
k~~熱傳導(dǎo)系數(shù)，
A——傳熱面積，
<formula>formula see original document page 9</formula>——沿x方向的溫度變化率；
其中，產(chǎn)品在一個(gè)結(jié)構(gòu)周期內(nèi)沿高度、長(zhǎng)度和厚度方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)
分別為
<formula>formula see original document page 9</formula><formula>formula see original document page 9</formula>
在上述各式中，
&冷邊——產(chǎn)品的冷邊翅片的熱傳導(dǎo)率，/U邊-A招x"+b!，
——鋁的熱傳導(dǎo)率， t,——產(chǎn)品的冷邊翅片厚度， b,——產(chǎn)品的冷邊翅片之間的間距， h,——產(chǎn)品的冷邊翅片高度，
&熱邊——產(chǎn)品的熱邊翅片的熱傳導(dǎo)率，A:熱邊=&鉛xt2+b2，
t2——產(chǎn)品的熱邊翅片厚度，
b2——產(chǎn)品的熱邊翅片之間的間距，
h2——產(chǎn)品的熱邊翅片高度；
3)根據(jù)實(shí)際的工藝加溫曲線，并通過(guò)一定的修正，在計(jì)算機(jī)上對(duì)模擬 加熱帶施加與時(shí)間相關(guān)的溫度載荷，該模擬加熱帶會(huì)遵循熱輻射方程 《-WA^2(r，4-IV)通過(guò)熱輻射的方式向產(chǎn)品模型傳遞熱量而使其溫度隨時(shí)間的變化逐漸升高，從而得到爐體仿真模型內(nèi)的模擬溫度場(chǎng)；式中， 《--熱效率，
s——實(shí)際物體的輻射率(或稱為黑度)，其取值范圍是0 1， ^——斯蒂芬一波爾茲曼常數(shù)， Ai——輻射面I的面積，
—由輻射面i到輻射面n的形狀系數(shù)， G——輻射面i的絕對(duì)溫度，
&——輻射面II的絕對(duì)溫度；
4) 在由計(jì)算機(jī)模擬的模擬溫度場(chǎng)中設(shè)置的產(chǎn)品模型，提取該產(chǎn)品模型 上某一位置的模擬溫度與實(shí)際真空釬焊爐中熱電偶在對(duì)應(yīng)位置采集的實(shí)際 溫度進(jìn)行比較，并對(duì)模擬加熱帶的所述模擬加溫曲線進(jìn)行修正，直至模擬 溫度與所述的實(shí)際溫度吻合；
5) 分析模擬溫度場(chǎng)中的模擬溫度分布情況，根據(jù)模擬溫度場(chǎng)中的高溫 區(qū)域和低溫區(qū)域的分布情況調(diào)整產(chǎn)品模型在爐體仿真模型中的擺放位置
(產(chǎn)品大小、間距、角度、產(chǎn)品位置的調(diào)換等)，直至釬料熔化的溫度區(qū)域， 模擬溫度場(chǎng)的溫度趨于一致，并得到產(chǎn)品擺放規(guī)范；在釬料熔化的溫度區(qū) 域，模擬溫度場(chǎng)的最大溫差控制在5'C以內(nèi)；
6) 按照所述的產(chǎn)品擺放規(guī)范將產(chǎn)品擺放在實(shí)際的真空釬焊爐中，在對(duì) 應(yīng)于所述的高溫區(qū)域和低溫區(qū)域的位置分別設(shè)置熱電偶，將某一時(shí)刻熱電 偶在產(chǎn)品上采集到的實(shí)際溫度進(jìn)行比較、驗(yàn)證若實(shí)際溫度最大溫差《5
°C，則所述的產(chǎn)品擺放規(guī)范有效；反之，若實(shí)際溫度最大溫差〉5t:，則需
重復(fù)上述各步驟，直至各熱電偶所反饋的實(shí)際溫度均落在釬料熔化的溫度 區(qū)域內(nèi)。
如圖l所示上述實(shí)施例中的產(chǎn)品(鋁制板翅式散熱器)的結(jié)構(gòu)由若 干熱邊翅片1和若干冷邊翅片3交替碼疊固定而成，各熱邊翅片1與各冷
邊翅片3之間由隔板2隔開(kāi)。由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)呈熱邊翅
片、冷邊翅片、熱邊翅片……周期性的變化，要建立與實(shí)際產(chǎn)品完全相同 的產(chǎn)品數(shù)學(xué)模型十分困難，因此要通過(guò)等效計(jì)算的方式對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。
權(quán)利要求
1.一種鋁制板翅式散熱器真空釬焊爐溫度場(chǎng)的均溫方法，其特征在于具體方法如下1)對(duì)真空釬焊爐進(jìn)行測(cè)繪并利用軟件建立由計(jì)算機(jī)模擬的、內(nèi)部設(shè)有模擬加熱帶的爐體仿真模型；2)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)繪后按下列熱傳導(dǎo)公式<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mi>kA</mi><mfrac> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>t</mi> </mrow> <mrow><mo>&PartialD;</mo><mi>x</mi> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2008100688660002C1.tif" wi="19" he="9" top= "72" left = "125" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>進(jìn)行等效處理，利用軟件建立由計(jì)算機(jī)模擬的產(chǎn)品模型；式中，Q——傳熱量，k——熱傳導(dǎo)系數(shù)，A——傳熱面積， id="icf0002" file="A2008100688660002C2.tif" wi="4" he="9" top= "129" left = "29" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>——沿x方向的溫度變化率；其中，產(chǎn)品在一個(gè)結(jié)構(gòu)周期內(nèi)沿高度、長(zhǎng)度和厚度方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)分別為k高＝(h1+h2+2t3)÷(h1÷k冷邊+h2÷k熱邊+2t3÷k鋁)k長(zhǎng)＝(2t3+0.5t2)×k鋁÷(h1+h2+2t3)k厚＝(2t3+0.5t1)×k鋁÷(h1+h2+2t3)在上述各式中，k冷邊——產(chǎn)品的冷邊翅片的熱傳導(dǎo)率，k冷邊＝k鋁×t1÷b1，k鋁——鋁的熱傳導(dǎo)率，t1——產(chǎn)品的冷邊翅片厚度，b1——產(chǎn)品的冷邊翅片之間的間距，h1——產(chǎn)品的冷邊翅片高度，k熱邊——產(chǎn)品的熱邊翅片的熱傳導(dǎo)率，k熱邊＝k鋁×t2÷b2，t2——產(chǎn)品的熱邊翅片厚度，b2——產(chǎn)品的熱邊翅片之間的間距，h2——產(chǎn)品的熱邊翅片高度；3)根據(jù)實(shí)際的工藝加溫曲線，按照熱輻射方程q＝εδA1Φ12(Г14-Г24)在計(jì)算機(jī)上設(shè)置所述模擬加熱帶的模擬加溫曲線，得到所述爐體仿真模型內(nèi)的模擬溫度場(chǎng)；式中，q——熱效率，ε——實(shí)際物體的輻射率，δ——斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù)，A1——輻射面I的面積，Φ12——由輻射面I到輻射面II的形狀系數(shù)，Г1——輻射面I的絕對(duì)溫度，Г2——輻射面II的絕對(duì)溫度；4)在由計(jì)算機(jī)模擬的所述模擬溫度場(chǎng)中，提取所述產(chǎn)品模型上某一位置的模擬溫度與實(shí)際真空釬焊爐中熱電偶在對(duì)應(yīng)位置采集的實(shí)際溫度進(jìn)行比較，并對(duì)模擬加熱帶的所述模擬加溫曲線進(jìn)行修正，直至模擬溫度與所述的實(shí)際溫度吻合；5)分析模擬溫度場(chǎng)中的模擬溫度分布情況，根據(jù)模擬溫度場(chǎng)中的高溫區(qū)域和低溫區(qū)域的分布情況調(diào)整產(chǎn)品模型在爐體仿真模型中的擺放位置，直至釬料熔化的溫度區(qū)域，模擬溫度場(chǎng)的溫度趨于一致，得到產(chǎn)品擺放規(guī)范；在釬料熔化的溫度區(qū)域，模擬溫度場(chǎng)的最大溫差控制在5℃以內(nèi)；6)按照所述的產(chǎn)品擺放規(guī)范將產(chǎn)品擺放在實(shí)際的真空釬焊爐中，在對(duì)應(yīng)于所述的高溫區(qū)域和低溫區(qū)域的位置分別設(shè)置熱電偶，將某一時(shí)刻熱電偶在產(chǎn)品上采集到的實(shí)際溫度進(jìn)行比較若實(shí)際溫度的最大溫差≤5℃，則所述的產(chǎn)品擺放規(guī)范有效；反之，若實(shí)際溫度溫的最大溫差＞5℃，則需重復(fù)上述各步驟，直至各熱電偶所反饋的實(shí)際溫度均落在釬料熔化的溫度區(qū)域內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁制板翅式散熱器真空釬焊爐溫度場(chǎng)的均溫方法，屬于真空爐溫度場(chǎng)的均溫方法；旨在提供一種可確保真空爐中不同位置的產(chǎn)品溫度趨于均勻的方法。具體方法是1)建立爐體數(shù)學(xué)模型；2)按熱傳導(dǎo)公式建立產(chǎn)品數(shù)學(xué)模型；3)按實(shí)際工藝加溫曲線和熱輻射方程在計(jì)算機(jī)上設(shè)置模擬加溫曲線并建立模擬溫度場(chǎng)；4)根據(jù)實(shí)際溫度修正模擬加溫曲線；5)根據(jù)模擬溫度場(chǎng)高、低溫區(qū)域的分布情況調(diào)整產(chǎn)品數(shù)學(xué)模型在爐體數(shù)學(xué)模型中的擺放位置；6)按產(chǎn)品擺放規(guī)范指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中的產(chǎn)品擺放，并根據(jù)實(shí)際溫度驗(yàn)證模擬加溫曲線的正確性。本發(fā)明可有效改善真空爐中產(chǎn)品的均溫性，是一種提高鋁制板翅式散熱器真空釬焊質(zhì)量的理想方法。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101339579SQ20081006886
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者王家喜, 高振宇 申請(qǐng)人:貴州永紅航空機(jī)械有限責(zé)任公司