微尺度加工精度控制
通道尺寸精度:微通道换热器的通道当量直径在 10 - 1000μm,对于如此微小的尺寸,加工过程中要严格控制精度是一大难点。例如在光刻技术中,需要精 确控制光刻胶的曝光和显影过程,稍有偏差就会导致通道尺寸不符合要求。在化学刻蚀技术中,刻蚀液浓度、刻蚀时间等因素的微小变化都会影响通道的深 度和宽度。
形状精度:除了尺寸精度,通道的形状精度也很难保证。微通道可能设计为复杂的几何形状,如非圆形的异形通道,以增强换热效果。但在加工时,要精 确制造出这些形状非常困难。例如,采用微机械加工技术制造带有微肋或微槽的通道时,很难确保这些微结构的形状、尺寸和分布均匀性。
材料选择与兼容性
材料性能要求高:微通道换热器需要材料具有良好的导热性、耐腐蚀性和机械性能。例如,在一些化工应用中,换热器要接触各种腐蚀性的化学物质,材料既要能够抵抗腐蚀,又要保证良好的换热性能。同时,材料的热膨胀系数也需要与工作流体和其他部件相匹配,否则在温度变化时可能会导致微通道变形、破裂或密封失效。
材料与微加工工艺的兼容性:不同的加工工艺对材料有不同的要求。有些材料可能在常规加工中表现良好,但在微尺度加工中却会出现问题。比如,某些高 强度合金材料在微机械加工时,由于其硬度较高,容易导致加工刀 具磨损严重,影响加工精度;而一些高分子材料在化学刻蚀过程中可能会因为与刻蚀液发生化学反应而改变自身性能。
密封性能保证
微通道密封难题:由于微通道尺寸小,要实现良好的密封性能比较困难。在微通道换热器的集流管和微通道扁管的连接处,以及不同部件的拼接处,微小的缝隙都可能导致流体泄漏。例如,在采用焊 接工艺连接微通道部件时,焊 接过程中的热变形可能会使微通道产生微小裂缝,破坏密封效果。
长期密封可靠性:不仅要保证初始密封性能,还要确保在长期使用过程中,面对温度变化、压力波动和流体冲刷等因素,密封性能依然可靠。在汽车空调微通道换热器中,车辆行驶过程中的振动、冷热循环以及制冷剂的压力变化等情况,都对密封性能提出了挑战。
制造过程中的质量检测
无损检测困难:对于微通道内部的缺 陷检测比较困难。传统的检测方法可能无法有 效检测微通道内部的微小裂缝、堵塞或表面粗糙度不符合要求等问题。例如,微通道内部的微小堵塞可能会严重影响换热器的性能,但由于通道尺寸小,很难通过常规的目视检查或简单的压力测试来发现。
质量一致性控制:要保证批量生产的微通道换热器质量一致也很困难。由于制造工艺复杂,在不同批次的生产过程中,很难保证每个换热器的微通道尺寸、形状、表面质量以及整体性能完全相同。这对于产品的质量控制和标准化生产是一个很大的挑战。