超声波C扫描分析双面水冷散热器焊接质量

新能源汽车

随着科技时代的快速发展，IGBT电子元器件逐渐向小型化、集成化方向制作。在新能源汽车制造中大量运用双面水冷散热器，可以有效带走电机中IGBT模块工作时所产生的热量，确保运行时热温度散出。本文利用超声波UT技术《水浸超声扫描显微镜》无损检测设备，对双面水冷板内部焊接质量进行检测与分析。

图3：双面水冷散热器侧切面图

结构解读：双面水冷散热器之间放置需要散热的IGBT模块（如图2），冷却液通过冷板管嘴进入出口循环，带走IGBT模块工作时散发的热量（如图3）。

市面上大部分冷板多为铝合金钎焊制成，其原理是将待焊件、钎料在工装夹具中锁紧，在加热熔点温度低于母材固相线温度的钎料，利用“毛细作用”的加持下，等待温度降低来形成连接。钎焊工艺所打造的液冷板是市面上最受欢迎的，同时也给制造厂老板带来质量上的困扰。在钎焊焊接时，多余的液态钎料会从钎焊层沿流道高度方向流动，可能会造成堵塞，焊接不良，影响着铝合金水冷板散热效果和使用年限。

图4：铝合金钎焊冷板

目前利用《水浸超声扫描显微镜》超声波C扫描技术，可以检测铝合金钎焊层内部焊接质量，能获取二维超声C扫描图像，并能确定缺陷类型、尺寸、位置等。以下为采声研发水浸超声扫描成像设备对双面水冷散热器检测案例。

图5：双面水冷散热器检测现场

采声研发TCS-33HD 系统是一套多轴联动的自动C扫测系统。系统可实现金属（非金属）钎焊、粘接构件的内部夹杂、裂纹、气孔、分层等缺陷的自动扫描。系统包含XYZ3轴自由度运动扫描系统，其中XYZ 轴为直线运动单元，可使高精度聚焦探头在进行扫描或步进。该扫测系统不仅可以在扫描过程中自动存储数据，并且可以同时实时显示被检材料的超声A扫描，B扫描，C扫描图像。

TCS-33HD 优势及功能如下：

1.多种材料扫描：可对金属材料（铝及铝合金、钛合金、高温合金、不锈钢、增材类）钎焊，扩散焊或粘接质量进行自动扫描。

2.功能自动化：可对缺陷等进行自动定位、定量、统计计算（如：自动计算钎着率，贴合率）等。

3.C扫描图中视图比例可以调整，实时显示幅度、TOF（渡越时间）C-扫描结果。

4.多样化成像：可实现超声CT成像、超声3D-Scan成像、断层切片成像。

5.系统长时操作稳定：系统采用了多重保护装置，充分考虑到各方面的意外，保证系统使用中的安全。

在铝合金钎焊水冷板的超声波C扫描检测中，满足钎着率的同时，也需要观察水冷板钎焊层 C 扫图中流道有无串流、泄漏的风险，以及流道是否存在堵塞。超声波C扫描对钎焊层处淤积钎料形成的流道堵塞缺陷可以检测，且C扫图中颜色的差异性也可以反映流道堵塞的情况。

采声超声C扫设备可针对缺陷的各项参数进行测量，包括空间位置，缺陷点数，缺陷长度，多个缺陷间距测量功能等，用于快速缺陷定位与定量分析。根据用户自己的分类标准对C-扫描结果的所有缺陷按大小进行分类标注和排序，并给出各缺陷的位置座标、缺陷面积大小及面积百分比。快速帮助水冷板技术检测工程师找到问题所在。