專利名稱：不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法。
背景技術(shù)：
制冷系統(tǒng)離不開換熱器，板式換熱器包括蒸發(fā)板和冷凝板，傳統(tǒng)的板式換熱器 主要有蛇形流道型與蜂窩型的蒸發(fā)板或冷凝板，普通的蒸發(fā)板或冷凝板一般是采用長 1.2 1.8m、寬0.5 1.2m的兩塊1 3mm厚的304不銹鋼板通過普通電阻焊方法加工而 成蛇形流道或蜂窩流道，經(jīng)高壓氣體對不銹鋼換熱器進(jìn)行脹形，使之成型為蛇形流道型 與蜂窩流道型換熱器，讓冷媒(如R-22或氨)在中空流道中流動(dòng)。由于板式換熱器上的 焊道多、分布密，普通電阻焊的方法焊接熱輸入較大，而且因?yàn)椴讳P鋼線膨脹系數(shù)大、 導(dǎo)熱系數(shù)低(17w/mXkJ左右)，電阻焊接時(shí)容易產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，導(dǎo)致板式換熱 器焊接加工后和隨后的使用過程中容易發(fā)生變形和翹曲，流道易形成死角，冷媒和冷凝 機(jī)油易積聚。因此，需要采用一種更適合的焊接方法來加工板式換熱器。
載流攪拌摩擦焊又稱為導(dǎo)電攪拌摩擦，或電阻攪拌摩擦是一種新型的固相焊接 方法，是為了對付高熔點(diǎn)的鋼材攪拌摩擦焊接而發(fā)展起來的一種復(fù)合焊接新技術(shù)，該技 術(shù)利用導(dǎo)電和接觸電阻產(chǎn)生的電阻熱能增加攪拌摩擦焊在焊接黑色金屬及高溫合金結(jié)構(gòu) 材料時(shí)在能量輸入上的不足；同時(shí)，由于電阻熱受熱均勻，故可以提高黑色金屬和高溫 合金結(jié)構(gòu)材料的焊接速度和焊接質(zhì)量，降低攪拌頭與工件的摩擦阻力，從而延長攪拌頭 的使用壽命，降低焊接缺陷，消除焊接應(yīng)力。載流攪拌摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)是突破了攪拌摩 擦焊在焊接對象上的局限性，使其可以用于黑色金屬、不銹鋼、鈦合金等高溫結(jié)構(gòu)材料 的焊接，使攪拌摩擦焊的應(yīng)用更廣。可以減小攪拌頭與高強(qiáng)度金屬的摩擦損耗，提高攪 拌頭的使用壽命；降低了攪拌摩擦焊的工藝要求，既可以對攪拌摩擦焊進(jìn)行輔助加熱， 也用于焊前預(yù)熱和焊后焊縫熱處理，由于電阻熱受熱均勻，由此可以進(jìn)一步提高焊接速 度和焊接質(zhì)量，改善焊接接頭的力學(xué)性能；降低了攪拌摩擦焊焊接缺陷的產(chǎn)生，例如因 熱量不足引起的未焊合，溝槽，空洞等缺陷。以及焊后內(nèi)應(yīng)力的隨機(jī)消除，不需要特定 的設(shè)備對其進(jìn)行消除應(yīng)力工藝；所需設(shè)備簡單，成本較低，易于推廣應(yīng)用，載流攪拌摩 擦焊是一種綠色焊接方法，焊接前及焊接過程中對環(huán)境的污染小。 激光焊接技術(shù)具有焊接輸入能量集中，焊接熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接效 率高，焊接工件外形美觀，焊接質(zhì)量好的一系列優(yōu)點(diǎn)。而水冷電阻焊接技術(shù)是在普通電 阻焊的過程中，使用流動(dòng)水或?qū)⒐ぜ菰谒衼磉M(jìn)行電阻焊接以冷卻焊縫，控制焊接 變形和熱輸入的技術(shù)，特別適合奧氏體不銹鋼焊接，具有焊接熱輸入少、焊接變形小， 焊接殘余應(yīng)力分布合理的特點(diǎn)。 因此，采用包括載流攪拌摩擦焊、激光焊和水冷電阻焊接技術(shù)在內(nèi)的特種焊接 方法來加工成型板式換熱器可以減小焊接熱輸入、減小了焊接殘余應(yīng)力，控制板式換熱 器的焊接變形，有效地解決蛇形流道型與蜂窩型的蒸發(fā)板或冷凝板焊接殘余應(yīng)力、變形 和翹曲問題，使冷媒和冷凝機(jī)油流動(dòng)均勻、通暢，使冷媒和冷凝機(jī)油流動(dòng)均勻，回油通
5暢，提高板式換熱器的熱交換能力，減少對材料、加工和人力資源的浪費(fèi)，對于節(jié)能、 資源友好的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有板式換熱器，包括蛇形流道型與蜂窩型的蒸發(fā)板或冷凝板及其加工成 型技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種新型的蛇形流道型與蜂窩型的蒸發(fā)板 或冷凝板及其加工成型方法，特別是采用載流攪拌摩擦焊、激光焊和水冷電阻焊接技術(shù) 在內(nèi)的特種焊接方法來設(shè)計(jì)、加工、制造板式換熱器，減小焊接殘余應(yīng)力，減小焊接變 形以及使用過程中發(fā)生的變形與翹曲，使板式換熱器內(nèi)的冷媒流道均勻，冷媒流動(dòng)阻力 小，提高板式換熱器抗冷熱沖擊與疲勞的性能，使冷媒和冷凝機(jī)油流動(dòng)均勻，回油通 暢，提高板式換熱器的工作效果，減少對材料、加工和人力資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、資 源和環(huán)境友好的目標(biāo)。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，包括蛇形 流道型與蜂窩流道型蒸發(fā)板或冷凝板，板式換熱器采用不銹鋼板材，由不銹鋼上板、不 銹鋼下板、進(jìn)口管和出口管構(gòu)成，兩塊不銹鋼板重疊通過特種焊接方法連接在一起，進(jìn) 口管和出口管插于兩塊不銹鋼板之間的上下兩端，使用電弧焊接方法與不銹鋼板式換熱 器本體相連，再通過模具和高壓脹形工藝使板式換熱器最后成型；不銹鋼板式換熱器及 其加工成型方法包括以下步驟 1).按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求將不銹鋼板進(jìn)行板片加工和處理采用預(yù)覆液壓膜工藝，確 保在剪切、沖壓、軋制等不銹鋼板材加工過程中不傷害板片和表面，板材下料采用數(shù)控 切割、 一次成型；對板材表面進(jìn)行處理，清除加工熱應(yīng)力，增強(qiáng)表面強(qiáng)度，提高涂膜附 著力，并對不銹鋼板的表面進(jìn)行清潔和干燥處理； 2).將不銹鋼上板和不銹鋼下板重疊在一起，按設(shè)計(jì)要求采用特種焊接方法加工 不銹鋼板式換熱器的中空流道； 3).按設(shè)計(jì)要求將兩塊重疊的不銹鋼用特種焊接方法密封焊合四周，形成周圍 環(huán)形焊縫，只留下一個(gè)進(jìn)氣口通道和一個(gè)出氣口通道，然后將進(jìn)口管和出口管插于進(jìn)氣 口通道和出氣口通道，采用電弧焊接方法將進(jìn)口管和出口管與不銹鋼換熱器本體密封相 連； 4).按設(shè)計(jì)要求采用充脹定位模具，經(jīng)高壓充脹對不銹鋼板式換熱器進(jìn)行脹形， 成型為所設(shè)計(jì)的不銹鋼板式換熱器的中空流道的立體形狀，然后將左右兩側(cè)非焊接邊折 彎扁平形成加強(qiáng)筋，完成不銹鋼板式換熱器的制造。 所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，進(jìn)口管和出口管是不銹鋼管，或 鋁合金管，或銅合金管，或是通過電阻壓焊的方法制造的鋁銅復(fù)合管。
所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，蜂窩型不銹鋼板式換熱器的中空 流道的加工成型方法是按設(shè)計(jì)要求采用特種焊接方法，利用數(shù)控技術(shù)編程，將兩塊不 銹鋼板按照一定排列方式和跳躍式交叉焊接順序從中心向四周進(jìn)行點(diǎn)焊加工，形成蜂窩 焊點(diǎn)，按設(shè)計(jì)要求在兩塊不銹鋼板上確定隔離焊道軌跡，用特種焊接方法對每條隔離焊 道按跳躍式交替順序進(jìn)行施焊，環(huán)形焊縫、蜂窩焊點(diǎn)和隔離焊道形成蜂窩型不銹鋼板式 換熱器的中空流道；采用特種焊接方法時(shí)使用夾具將兩塊板材固定裝配在一起，并在工件背面采用水冷銅板的方法共同降低和控制焊接熱輸入、殘余應(yīng)力和變形；
所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，所述的特種焊接方法是載流攪 拌摩擦焊接方法，蜂窩焊點(diǎn)是采用載流攪拌摩擦點(diǎn)焊方法來制造，環(huán)形焊縫和隔離焊道 采用載流攪拌摩擦連續(xù)焊接方法來制造； 或者，激光焊接方法，蜂窩焊點(diǎn)是采用激光焊接小直徑封閉圓圈的方法來制 造，并且使用隨動(dòng)支撐夾具將封閉圓圈周圍的板材夾持住，防止激光焊接圓圈時(shí)板材變 形；環(huán)形焊縫和隔離焊道采用激光焊接封閉矩形的方法制造；在激光焊接封閉重疊位置 時(shí)采用激光快速衰減的收光方式，防止重疊點(diǎn)焊接缺陷的產(chǎn)生； 或者，水冷電阻焊接方法，蜂窩焊點(diǎn)是采用水冷電阻點(diǎn)焊方法來制造，環(huán)形焊 縫和隔離焊道采用水冷電阻縫焊方法來制造，焊接時(shí)使冷卻水在板材上面流動(dòng)直接冷卻 焊縫正面，與工件背面的水冷銅板方法共同降低焊接熱輸入、殘余應(yīng)力和變形。
所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，蛇形流道型不銹鋼板式換熱器的 中空流道的加工成型方法是按設(shè)計(jì)要求在兩塊不銹鋼板上確定蛇形流道的中間焊道的 軌跡，采用特種焊接方法，利用數(shù)控技術(shù)編程，將兩塊不銹鋼板對每條中間焊道按照跳 躍式交替方式進(jìn)行順序施焊，形成中間焊道，環(huán)形焊縫和中間焊道形成蛇形流道不銹鋼 板式換熱器的中空流道；采用特種焊接方法時(shí)使用夾具將兩塊板材固定裝配在一起，并 在工件背面采用水冷銅板的方法降低焊接熱輸入和殘余應(yīng)力。 所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，所述的特種焊接方法是載流攪 拌摩擦焊接方法，環(huán)形焊縫和中間焊道均是采用載流攪拌摩擦連續(xù)焊接方法來制造；
或者，激光焊接方法，環(huán)形焊縫和中間焊道均是采用激光焊接封閉矩形的方法 制造；在激光焊接封閉重疊位置時(shí)采用激光快速衰減的收光方式，防止重疊點(diǎn)焊接缺陷 的產(chǎn)生；激光焊接時(shí)還使用隨動(dòng)支撐夾具將封閉矩形周圍的板材夾持住，防止板材變 形； 或者，水冷電阻焊接方法，環(huán)形焊縫和中間焊道均是采用水冷電阻縫焊方法來 制造，焊接時(shí)使冷卻水在板材上面流動(dòng)直接冷卻焊縫正面，與工件背面的水冷銅板方法 共同降低和控制焊接熱輸入、殘余應(yīng)力和變形。 所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，不銹鋼板材表面處理技術(shù)是不銹 鋼換熱器內(nèi)外表面板材采用表面微鍛處理技術(shù)，或表面噴丸納米化處理技術(shù)，或機(jī)械研 磨表面納米化處理技術(shù)，或表面涂敷處理，或拋光處理，或噴涂，或電鍍，使表面形成 保護(hù)膜，防腐防垢，并使結(jié)出的冰塊表面光滑，易于脫離。 所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，不銹鋼板材表面處理技術(shù)包括對 不銹鋼上板、不銹鋼下板的疊合面采用機(jī)械微滾壓方法形成表面微花紋，將兩塊不銹鋼 板材表面有微花紋的那一面相對重疊在一起進(jìn)行焊接，使不銹鋼換熱器的內(nèi)表面布滿微 凹凸點(diǎn)；蜂窩型板式換熱器的蜂窩焊點(diǎn)是按照等邊菱形，或者正方形，或者等邊三角形 的規(guī)律進(jìn)行排列和分布；蛇形流道型板式換熱器的中間流道隔離焊道是按照等間距平行 規(guī)律進(jìn)行排列和分布。 所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，充脹定位模具采用以45號(hào)鋼為基 體堆焊Cr-Ni-W的復(fù)合雙金屬模具；板式換熱器上焊接而成的蜂窩焊點(diǎn)、或環(huán)形焊縫、 或隔離焊道、或中間焊道均被模具壓制夾持；按結(jié)構(gòu)要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)的模具內(nèi)表面三維
7構(gòu)型控制最終充脹形成的蜂窩型板式換熱器表面凹凸相間具有酒窩狀波紋起伏的中空流 道的立體形狀，或者控制最終充脹形成的蛇形流道型板式換熱器表面凹凸相間具有半圓 柱狀彎曲蛇行的中空流道的立體形狀；使板式換熱器內(nèi)的冷媒流道均勻，冷媒流動(dòng)阻力 小，流道不易形成死角，冷媒和冷凝機(jī)油不易積聚，回油通暢。 所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，攪拌摩擦焊接參數(shù)是旋轉(zhuǎn)速度 為800 4000r/min，焊接速度為100 600mm/min，攪拌頭與被焊金屬之間的作用力在 15 60KN，載流電流為0.2 5KA ;激光焊接參數(shù)是功率為800 2000W，焊接速 度為0.5 3m/min，衰減速度為80% 40%/10ms ;電阻焊接參數(shù)是電極壓力為4 7KN，焊接速度為40 60cm/min，焊接電流為8 12KA。 上述加工成型方法適用于采用鋁合金材料、或鎂合金材料、或鈦合金材料的板 式換熱器及其加工制造。 本發(fā)明利用載流攪拌摩擦焊、激光焊和水冷電阻焊接技術(shù)的特種焊接方法來設(shè) 計(jì)、加工、制造板式換熱器，降低了焊接熱輸入、減小了焊接殘余應(yīng)力、能有效地防止 板式換熱器板焊接加工后和使用過程中容易發(fā)生的變形和翹曲，使板式換熱器內(nèi)的冷媒 流道均勻，冷媒流動(dòng)阻力小，提高板式換熱器抗冷熱沖擊與疲勞的性能，使冷媒和冷凝 機(jī)油流動(dòng)均勻，回油通暢，提高板式換熱器的工作效果，減少對材料、加工和人力資源 的浪費(fèi)，提高了焊接效益、減小了對環(huán)境的污染、增加了經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、資源和 環(huán)境友好的目標(biāo)。不銹鋼板式換熱器的內(nèi)表面布滿微凹凸點(diǎn)，增加不銹鋼板式換熱器 的內(nèi)表面的粗糙度，從而提高了板式換熱器的換熱效果，提供汽化核心，降低溫度過冷 度。本發(fā)明充脹定位模具采用以45號(hào)鋼為基體堆焊Cr-Ni-W的復(fù)合雙金屬模具，降低了 模具成本，延長了使用壽命。本發(fā)明采用模具控制蛇形中空流道與蜂窩中空流道的最終 形狀，使板式換熱器內(nèi)的冷媒流道均勻，冷媒流動(dòng)阻力小。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1.采用載流攪拌摩擦焊、激光焊和水冷電阻焊接技術(shù)的特種焊接方法代替電阻 焊方法焊接不銹鋼板式換熱器，使得焊接溫度低，焊接熱輸入少，產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力 小，焊接殘余變形小。并且焊接過程中不需要其他填充材料，焊接適應(yīng)性好、效率高、 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊。在焊接過程中無煙塵、輻射、飛濺、噪音及弧光等有害物質(zhì)產(chǎn)生，對 環(huán)境污染少。 2.不銹鋼板式換熱器內(nèi)外表面板材采用表面微鍛處理技術(shù)，或表面噴丸納米化 處理技術(shù)，或機(jī)械研磨表面納米化處理技術(shù)，或表面涂敷處理，提高耐蝕性，提高了強(qiáng) 度，形成一層保護(hù)膜，防腐防垢，使結(jié)出的板冰表面光滑易于脫離。 3.不銹鋼板式換熱器的內(nèi)表面布滿微凹凸點(diǎn)，增加不銹鋼板式換熱器內(nèi)表面的 粗糙度，從而提高了板式換熱器的換熱效果，提供了汽化核心，降低了溫度過冷度。
4.充脹定位模具采用以45號(hào)鋼為基體堆焊Cr-Ni-W的復(fù)合雙金屬模具，降低了 模具成本，延長了使用壽命；采用模具控制蛇形中空流道與蜂窩中空流道的最終形狀， 使板式換熱器內(nèi)的冷媒流道均勻，冷媒流動(dòng)阻力小，流道不易形成死角，冷媒和冷凝機(jī) 油不易積聚，回油通暢。 5.本發(fā)明提高了不銹鋼板式換熱器抗由溫度和壓力變化引起的疲勞能力，熱效 率高，冷媒的充注量少，流體慣性小，反應(yīng)靈敏，滿足了對日益上漲的能耗降低的要
8求，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，減少了對材料、加工和人力資源的浪費(fèi)；并且具有占地少，可拆卸 檢查清洗，板片數(shù)量和形式可控可變，制冷劑消耗少的優(yōu)點(diǎn)。 6.本成型方法不僅適用于不銹鋼，而且還適用于采用鋁合金材料、鎂合金材 料、鈦合金材料的蛇形流道型與蜂窩流道型的蒸發(fā)板或冷凝板及其加工制造過程。


圖1本發(fā)明的不銹鋼板式換熱器結(jié)構(gòu)圖；
圖2不銹鋼板式換熱器蜂窩中空流道示意圖；
圖3不銹鋼板式換熱器蛇形中空流道示意圖；
圖4不銹鋼板式換熱器蜂窩中空流道剖面圖；
圖5激光焊接蜂窩型不銹鋼板式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6激光焊接蜂窩型不銹鋼板式換熱器蜂窩焊點(diǎn)剖面圖；
圖7激光焊接蛇形流道不銹鋼板式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8不銹鋼板有微花紋一面的平面示意圖；
圖9有微花紋不銹鋼板的剖面示意圖； 圖中，l.上板；2.下板；3.進(jìn)口管；4.出口管；5.環(huán)形焊道；6.中空流道； 7.蜂窩焊點(diǎn)；8.隔離焊道；9.中間焊道。
具體實(shí)施例方式
通過采用載流攪拌摩擦焊接、水冷銅板激光隨動(dòng)支撐焊接、水冷電阻焊接加工
成型方法能有效地解決蛇形流道型與蜂窩型的蒸發(fā)板或冷凝板焊接殘余應(yīng)力、變形和翹
曲問題，使冷媒和冷凝機(jī)油流動(dòng)均勻、通暢，使冷媒和冷凝機(jī)油流動(dòng)均勻，回油通暢，
提高了板式換熱器的熱交換能力，減少對材料、加工和人力資源的浪費(fèi)，對于節(jié)能、資
源友好的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義。 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖l、圖2、圖3和圖4所示，不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，包括蛇 形流道型與蜂窩流道型蒸發(fā)板或冷凝板，板式換熱器采用不銹鋼板材，由不銹鋼上板l、 不銹鋼下板2、進(jìn)口管3和出口管4構(gòu)成，兩塊不銹鋼板重疊通過載流攪拌摩擦焊接、或 水冷銅板激光隨動(dòng)支撐焊接、或水冷電阻焊接三種特種焊接方法連接在一起，進(jìn)口管3 和出口管4插于兩塊不銹鋼板之間的上下兩端，使用電弧焊接方法與不銹鋼板式換熱器 本體相連，再通過模具和高壓脹形工藝使板式換熱器最后成型；不銹鋼板式換熱器及其 加工成型方法包括以下步驟 步驟A.按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求將不銹鋼板進(jìn)行板片加工和處理采用預(yù)覆液壓膜工 藝，確保在剪切、沖壓、軋制等不銹鋼板材加工過程中不傷害板片和表面，板材下料采 用數(shù)控切割、 一次成型；對板材表面進(jìn)行處理，清除加工熱應(yīng)力，增強(qiáng)表面強(qiáng)度，提高 涂膜附著力，并對不銹鋼板的表面進(jìn)行清潔和干燥處理； 步驟B.將不銹鋼上板1和不銹鋼下板2重疊在一起，按設(shè)計(jì)要求采用載流攪拌 摩擦焊接、或激光焊接、或水冷電阻焊接的特種焊接方法加工不銹鋼板式換熱器的中空
流道6 ;
步驟C.按設(shè)計(jì)要求將兩塊重疊的不銹鋼用載流攪拌摩擦焊接、或激光焊接、或 水冷電阻焊接的特種焊接方法密封焊合四周，形成周圍環(huán)形焊縫5，只留下一個(gè)進(jìn)氣口通 道和一個(gè)出氣口通道，然后將進(jìn)口管3和出口管4插于進(jìn)氣口通道和出氣口通道，采用電 弧焊接方法將進(jìn)口管3和出口管4與不銹鋼換熱器本體密封相連； 步驟D.按設(shè)計(jì)要求采用充脹定位模具，經(jīng)高壓充脹對不銹鋼板式換熱器進(jìn)行脹 形，成型為所設(shè)計(jì)的不銹鋼板式換熱器的中空流道6的立體形狀，然后將左右兩側(cè)非焊 接邊折彎扁平形成加強(qiáng)筋，完成不銹鋼板式換熱器的制造。 不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，進(jìn)口管3和出口管4是不銹鋼管，或鋁合 金管，或銅合金管，或是通過電阻壓焊的方法制造的鋁銅復(fù)合管。 不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，蜂窩型不銹鋼板式換熱器的中空流道6 的加工成型方法是按設(shè)計(jì)要求采用載流攪拌摩擦焊接、或激光焊接、或水冷電阻焊接 的特種焊接方法，利用數(shù)控技術(shù)編程，將兩塊不銹鋼板按照一定排列方式和跳躍式交叉 焊接順序從中心向四周進(jìn)行點(diǎn)焊加工，形成蜂窩焊點(diǎn)7，按設(shè)計(jì)要求在兩塊不銹鋼板上確 定隔離焊道8軌跡，用特種焊接方法對每條隔離焊道8按跳躍式交替順序進(jìn)行施焊，環(huán)形 焊縫5、蜂窩焊點(diǎn)7和隔離焊道8形成蜂窩型不銹鋼板式換熱器的中空流道6 ;采用特種 焊接方法時(shí)使用夾具將兩塊板材固定裝配在一起，并在工件背面采用水冷銅板的方法共 同降低和控制焊接熱輸入、殘余應(yīng)力和變形； 不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，所述的蜂窩型不銹鋼板式換熱器特種焊 接方法有三種，分別是載流攪拌摩擦焊接方法，蜂窩焊點(diǎn)7是采用載流攪拌摩擦點(diǎn)焊 方法來制造，環(huán)形焊縫5和隔離焊道8采用載流攪拌摩擦連續(xù)焊接方法來制造；
或者，激光焊接方法，蜂窩焊點(diǎn)7是采用激光焊接小直徑封閉圓圈的方法來制 造，并且使用隨動(dòng)支撐夾具將封閉圓圈周圍的板材夾持住，防止激光焊接圓圈時(shí)板材變 形；環(huán)形焊縫5和隔離焊道8采用激光焊接封閉矩形的方法制造；在激光焊接封閉重 疊位置時(shí)采用激光快速衰減的收光方式，防止重疊點(diǎn)焊接缺陷的產(chǎn)生，如圖5和圖6所 示； 或者，水冷電阻焊接方法，蜂窩焊點(diǎn)7是采用水冷電阻點(diǎn)焊方法來制造，環(huán)形 焊縫5和隔離焊道8采用水冷電阻縫焊方法來制造，焊接時(shí)使冷卻水在板材上面流動(dòng)直接 冷卻焊縫正面，與工件背面的水冷銅板方法共同降低焊接熱輸入、殘余應(yīng)力和變形。
不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，蛇形流道型不銹鋼板式換熱器的中空流 道6的加工成型方法是按設(shè)計(jì)要求在兩塊不銹鋼板上確定蛇形流道的中間焊道9的軌 跡，采用載流攪拌摩擦焊接、或激光焊接、或水冷電阻焊接的特種焊接方法，利用數(shù)控 技術(shù)編程，將兩塊不銹鋼板對每條中間焊道9按照跳躍式交替方式進(jìn)行順序施焊，形成 中間焊道9，環(huán)形焊縫5和中間焊道(9)形成蛇形流道不銹鋼板式換熱器的中空流道6;采 用載流攪拌摩擦焊接、或激光焊接、或水冷電阻焊接的特種焊接方法時(shí)使用夾具將兩塊 板材固定裝配在一起，并在工件背面采用水冷銅板的方法降低焊接熱輸入和殘余應(yīng)力。
不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，所述蛇形流道型不銹鋼板式換熱器的特 種焊接方法有三種，分別是載流攪拌摩擦焊接方法，環(huán)形焊縫5和中間焊道9均是采用 載流攪拌摩擦連續(xù)焊接方法來制造； 或者，激光焊接方法，環(huán)形焊縫5和中間焊道9均是采用激光焊接封閉矩形的方法制造；在激光焊接封閉重疊位置時(shí)采用激光快速衰減的收光方式，防止重疊點(diǎn)焊接缺 陷的產(chǎn)生；激光焊接時(shí)還使用隨動(dòng)支撐夾具將封閉矩形周圍的板材夾持住，防止板材變 形，如圖7所示； 或者，水冷電阻焊接方法，環(huán)形焊縫5和中間焊道9均是采用水冷電阻縫焊方法 來制造，焊接時(shí)使冷卻水在板材上面流動(dòng)直接冷卻焊縫正面，與工件背面的水冷銅板方 法共同降低和控制焊接熱輸入、殘余應(yīng)力和變形。 不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，不銹鋼板材表面處理技術(shù)是不銹鋼換熱 器內(nèi)外表面板材采用表面微鍛處理技術(shù)，或表面噴丸納米化處理技術(shù)，或機(jī)械研磨表面 納米化處理技術(shù)，或表面涂敷處理，或拋光處理，或噴涂，或電鍍，使表面形成保護(hù) 膜，防腐防垢，并使結(jié)出的冰塊表面光滑，易于脫離。 不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，不銹鋼板材表面處理技術(shù)包括對不銹鋼 上板l、不銹鋼下板2的疊合面采用機(jī)械微滾壓方法形成表面微花紋，將兩塊不銹鋼板材 表面有微花紋的那一面相對重疊在一起進(jìn)行焊接，使不銹鋼換熱器的內(nèi)表面布滿微凹凸 點(diǎn)，如圖8和圖9所示；蜂窩型板式換熱器的蜂窩焊點(diǎn)7是按照等邊菱形，或者正方形， 或者等邊三角形的規(guī)律進(jìn)行排列和分布；蛇形流道型板式換熱器的中間流道隔離焊道是 按照等間距平行規(guī)律進(jìn)行排列和分布。 不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，充脹定位模具采用以45號(hào)鋼為基體堆焊 Cr-Ni-W的復(fù)合雙金屬模具；板式換熱器上焊接而成的蜂窩焊點(diǎn)7、或環(huán)形焊縫5、或隔 離焊道8、或中間焊道9均被模具壓制夾持；按結(jié)構(gòu)要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)的模具內(nèi)表面三維構(gòu) 型控制最終充脹形成的蜂窩型板式換熱器表面凹凸相間具有酒窩狀波紋起伏的中空流道6 的立體形狀，或者控制最終充脹形成的蛇形流道型板式換熱器表面凹凸相間具有半圓柱 狀彎曲蛇行的中空流道6的立體形狀；使板式換熱器內(nèi)的冷媒流道均勻，冷媒流動(dòng)阻力 小，流道不易形成死角，冷媒和冷凝機(jī)油不易積聚，回油通暢。 不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型 方法，其特征在于，攪拌摩擦焊接參數(shù)是旋轉(zhuǎn)速度為800 4000r/min，焊接速度為 100 600mm/min，攪拌頭與被焊金屬之間的作用力在15 60KN，載流電流為0.2 5KA;激光焊接參數(shù)是功率為800 2000W，焊接速度為0.5 3m/min，衰減速度為 80% 40%/10ms ;電阻焊接參數(shù)是電極壓力為4 7KN，焊接速度為40 60cm/ min，焊接電流為8 12KA。 本發(fā)明的成型方法不僅適用于不銹鋼，而且還適用于采用鋁合金材料、鎂合金 材料、鈦合金材料的板式換熱器及其加工制造過程。本發(fā)明采用載流攪拌摩擦焊接、水 冷銅板激光隨動(dòng)支撐焊接、水冷電阻焊接特種焊接加工成型方法能有效地解決板式換熱 器焊接變形和翹曲問題，使冷媒和冷凝機(jī)油流動(dòng)均勻、通暢，提高了不銹鋼板式換熱器 抗由溫度和壓力變化引起的疲勞能力，熱效率高，冷媒的充注量少，流體慣性小，反應(yīng) 靈敏，滿足了對日益上漲的能耗降低的要求，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，減少了對材料、加工和人 力資源的浪費(fèi)，節(jié)約能源；并且具有占地少，可拆卸檢查清洗，板片數(shù)量和形式可控可 變，制冷劑消耗少的優(yōu)點(diǎn)。而且，即使產(chǎn)生冰晶現(xiàn)象也不會(huì)對本發(fā)明的板式換熱器造成 傷害。
實(shí)施例1 :
11
參見圖1和圖2，兩塊長1.5m、寬0.8m、厚1.2mm的304L不銹鋼板進(jìn)行板片加 工和處理，對不銹鋼板材的內(nèi)外表面進(jìn)行表面噴丸納米化處理，對疊合的內(nèi)表面進(jìn)行機(jī) 械微滾壓形成表面微花紋，采用載流攪拌摩擦焊的方法，以旋轉(zhuǎn)速度為2000r/min，焊接 速度為120mm/min，載流電流為2KA的焊接工藝將兩塊不銹鋼板共880個(gè)等間距點(diǎn)焊接 成蜂窩焊點(diǎn)，4條隔離焊道長1300mm，并將板材四周密封焊合；將鋁銅復(fù)合進(jìn)口管和鋁 銅復(fù)合出口管采用電弧焊接方法與不銹鋼蒸發(fā)板本體密封相連；采用充脹定位模具，經(jīng) 高壓氣體對不銹鋼蒸發(fā)板進(jìn)行脹形，使之成型為具有表面凹凸相間具有酒窩狀波紋起伏 的中空流道蜂窩型蒸發(fā)板；再進(jìn)行其他焊后工序，施壓，如打磨、上漆等就最后形成了 蜂窩型不銹鋼蒸發(fā)板。
實(shí)施例2 : 參見圖1和圖3，兩塊長1.5m、寬0.8m、厚1.3mm的316不銹鋼進(jìn)行板片加工和 處理，對不銹鋼板材的內(nèi)外表面進(jìn)行表面噴丸納米化處理，對疊合的內(nèi)表面進(jìn)行機(jī)械微 滾壓形成表面微花紋，采用激光焊接的方法，以功率為1200W，焊接速度為1.8m/min， 衰減速度為30%功率每5ms的焊接工藝將兩塊不銹鋼板十四道等間距焊道焊接成中間焊 道，并將四周密封焊合；將鋁銅復(fù)合進(jìn)口管和鋁銅復(fù)合出口管采用電弧焊接方法與不銹 鋼冷凝板本體密封相連；采用充脹定位模具，經(jīng)高壓氣體對不銹鋼蒸發(fā)板進(jìn)行脹形，使 之成型為表面凹凸相間具有半圓柱狀彎曲蛇行的中空流道的蛇形流道型蒸發(fā)板；再進(jìn)行 其他焊后工序，施壓，如打磨、上漆等就最后形成了蛇形流道型不銹鋼冷凝板。
實(shí)施例3 : 參見圖1和圖3，兩塊長1.5m、寬0.8m、厚l.lmm的18-8不銹鋼進(jìn)行板片加工 和處理，對不銹鋼板材的內(nèi)外表面進(jìn)行表面噴丸納米化處理，對疊合的內(nèi)表面進(jìn)行機(jī)械 微滾壓形成表面微花紋，采用水冷電阻焊接方法，以焊接電流為8KA，焊接速度為45cm/ min，電極壓力為5KN的焊接工藝將兩塊不銹鋼板十四道等間距焊道焊接成中間焊道， 并將四周密封焊合；將鋁銅復(fù)合進(jìn)口管和鋁銅復(fù)合出口管采用電弧焊接方法與不銹鋼冷 凝板本體密封相連；采用充脹定位模具，經(jīng)高壓氣體對不銹鋼蒸發(fā)板進(jìn)行脹形，使之成 型為表面凹凸相間具有半圓柱狀彎曲蛇行的中空流道的蛇形流道型蒸發(fā)板；再進(jìn)行其他 焊后工序，施壓，如打磨、上漆等就最后形成了蛇形流道型不銹鋼冷凝板。
1權(quán)利要求
不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，包括蛇形流道型與蜂窩流道型蒸發(fā)板或冷凝板，其特征在于板式換熱器采用不銹鋼板材，由不銹鋼上板(1)、不銹鋼下板(2)、進(jìn)口管(3)和出口管(4)構(gòu)成，兩塊不銹鋼板重疊通過特種焊接方法連接在一起，進(jìn)口管(3)和出口管(4)插于兩塊不銹鋼板之間的上下兩端，使用電弧焊接方法與不銹鋼板式換熱器本體相連，再通過模具和高壓脹形工藝使板式換熱器最后成型；不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法包括以下步驟步驟A.按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求將不銹鋼板進(jìn)行板片加工和處理采用預(yù)覆液壓膜工藝，確保在剪切、沖壓、軋制等不銹鋼板材加工過程中不傷害板片和表面，板材下料采用數(shù)控切割、一次成型；對板材表面進(jìn)行處理，清除加工熱應(yīng)力，增強(qiáng)表面強(qiáng)度，提高涂膜附著力，并對不銹鋼板的表面進(jìn)行清潔和干燥處理；步驟B.將不銹鋼上板(1)和不銹鋼下板(2)重疊在一起，按設(shè)計(jì)要求采用特種焊接方法加工不銹鋼板式換熱器的中空流道(6)；步驟C.按設(shè)計(jì)要求將兩塊重疊的不銹鋼用特種焊接方法密封焊合四周，形成周圍環(huán)形焊縫(5)，只留下一個(gè)進(jìn)氣口通道和一個(gè)出氣口通道，然后將進(jìn)口管(3)和出口管(4)插于進(jìn)氣口通道和出氣口通道，采用電弧焊接方法將進(jìn)口管(3)和出口管(4)與不銹鋼換熱器本體密封相連；步驟D.按設(shè)計(jì)要求采用充脹定位模具，經(jīng)高壓充脹對不銹鋼板式換熱器進(jìn)行脹形，成型為所設(shè)計(jì)的不銹鋼板式換熱器的中空流道(6)的立體形狀，然后將左右兩側(cè)非焊接邊折彎扁平形成加強(qiáng)筋，完成不銹鋼板式換熱器的制造。
2. 按照權(quán)利要求1所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，其特征在于進(jìn)口 管(3)和出口管(4)是不銹鋼管，或鋁合金管，或銅合金管，或是通過電阻壓焊的方法制 造的鋁銅復(fù)合管。
3. 按照權(quán)利要求1所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，其特征在于，蜂窩型 不銹鋼板式換熱器的中空流道(6)的加工成型方法是按設(shè)計(jì)要求采用特種焊接方法，利 用數(shù)控技術(shù)編程，將兩塊不銹鋼板按照一定排列方式和跳躍式交叉焊接順序從中心向四 周進(jìn)行點(diǎn)焊加工，形成蜂窩焊點(diǎn)(7)，按設(shè)計(jì)要求在兩塊不銹鋼板上確定隔離焊道(8)軌 跡，用特種焊接方法對每條隔離焊道(8)按跳躍式交替順序進(jìn)行施焊，環(huán)形焊縫(5)、蜂窩 焊點(diǎn)(7)和隔離焊道(8)形成蜂窩型不銹鋼板式換熱器的中空流道(6);采用特種焊接方法 時(shí)使用夾具將兩塊板材固定裝配在一起，并在工件背面采用水冷銅板的方法共同降低和 控制焊接熱輸入、殘余應(yīng)力和變形；
4. 按照權(quán)利要求1或3所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，其特征在于，所 述的特種焊接方法是載流攪拌摩擦焊接方法，蜂窩焊點(diǎn)(7)是采用載流攪拌摩擦點(diǎn)焊方 法來制造，環(huán)形焊縫(5)和隔離焊道(8)采用載流攪拌摩擦連續(xù)焊接方法來制造；或者，激光焊接方法，蜂窩焊點(diǎn)(7)是采用激光焊接小直徑封閉圓圈的方法來制造， 并且使用隨動(dòng)支撐夾具將封閉圓圈周圍的板材夾持住，防止激光焊接圓圈時(shí)板材變形； 環(huán)形焊縫(5)和隔離焊道(8)采用激光焊接封閉矩形的方法制造；在激光焊接封閉重疊位 置時(shí)采用激光快速衰減的收光方式，防止重疊點(diǎn)焊接缺陷的產(chǎn)生；或者，水冷電阻焊接方法，蜂窩焊點(diǎn)(7)是采用水冷電阻點(diǎn)焊方法來制造，環(huán)形焊縫 (5)和隔離焊道(8)采用水冷電阻縫焊方法來制造，焊接時(shí)使冷卻水在板材上面流動(dòng)直接冷卻焊縫正面，與工件背面的水冷銅板方法共同降低焊接熱輸入、殘余應(yīng)力和變形。
5. 按照權(quán)利要求1所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，其特征在于，蛇形流 道型不銹鋼板式換熱器的中空流道(6)的加工成型方法是按設(shè)計(jì)要求在兩塊不銹鋼板上 確定蛇形流道的中間焊道(9)的軌跡，采用特種焊接方法，利用數(shù)控技術(shù)編程，將兩塊不 銹鋼板對每條中間焊道(9)按照跳躍式交替方式進(jìn)行順序施焊，形成中間焊道(9)，環(huán)形焊 縫(5)和中間焊道(9)形成蛇形流道不銹鋼板式換熱器的中空流道(6);采用特種焊接方法 時(shí)使用夾具將兩塊板材固定裝配在一起，并在工件背面采用水冷銅板的方法降低焊接熱 輸入和殘余應(yīng)力。
6. 按照權(quán)利要求1或5所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，其特征在于，所 述的特種焊接方法是載流攪拌摩擦焊接方法，環(huán)形焊縫(5)和中間焊道(9)均是采用載 流攪拌摩擦連續(xù)焊接方法來制造；或者，激光焊接方法，環(huán)形焊縫(5)和中間焊道(9)均是采用激光焊接封閉矩形的方 法制造；在激光焊接封閉重疊位置時(shí)采用激光快速衰減的收光方式，防止重疊點(diǎn)焊接缺 陷的產(chǎn)生；激光焊接時(shí)還使用隨動(dòng)支撐夾具將封閉矩形周圍的板材夾持住，防止板材變 形；或者，水冷電阻焊接方法，環(huán)形焊縫(5)和中間焊道(9)均是采用水冷電阻縫焊方法 來制造，焊接時(shí)使冷卻水在板材上面流動(dòng)直接冷卻焊縫正面，與工件背面的水冷銅板方 法共同降低和控制焊接熱輸入、殘余應(yīng)力和變形。
7. 按照權(quán)利要求1所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，其特征在于不銹 鋼板材表面處理技術(shù)是不銹鋼換熱器內(nèi)外表面板材采用表面微鍛處理技術(shù)，或表面噴丸 納米化處理技術(shù)，或機(jī)械研磨表面納米化處理技術(shù)，或表面涂敷處理，或拋光處理，或 噴涂，或電鍍，使表面形成保護(hù)膜，防腐防垢，并使結(jié)出的冰塊表面光滑，易于脫離。
8. 按照權(quán)利要求1所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，其特征在于不銹 鋼板材表面處理技術(shù)包括對不銹鋼上板(l)、不銹鋼下板(2)的疊合面采用機(jī)械微滾壓方法 形成表面微花紋，將兩塊不銹鋼板材表面有微花紋的那一面相對重疊在一起進(jìn)行焊接， 使不銹鋼換熱器的內(nèi)表面布滿微凹凸點(diǎn)；蜂窩型板式換熱器的蜂窩焊點(diǎn)(7)是按照等邊菱 形，或者正方形，或者等邊三角形的規(guī)律進(jìn)行排列和分布；蛇形流道型板式換熱器的中 間流道隔離焊道是按照等間距平行規(guī)律進(jìn)行排列和分布。
9. 按照權(quán)利要求1所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，其特征在于充脹 定位模具采用以45號(hào)鋼為基體堆焊Cr-Ni-W的復(fù)合雙金屬模具；板式換熱器上焊接而成 的蜂窩焊點(diǎn)(7)、或環(huán)形焊縫(5)、或隔離焊道(8)、或中間焊道(9)均被模具壓制夾持；按 結(jié)構(gòu)要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)的模具內(nèi)表面三維構(gòu)型控制最終充脹形成的蜂窩型板式換熱器表面 凹凸相間具有酒窩狀波紋起伏的中空流道(6)的立體形狀，或者控制最終充脹形成的蛇形 流道型板式換熱器表面凹凸相間具有半圓柱狀彎曲蛇行的中空流道(6)的立體形狀；使板 式換熱器內(nèi)的冷媒流道均勻，冷媒流動(dòng)阻力小，流道不易形成死角，冷媒和冷凝機(jī)油不 易積聚，回油通暢。
10. 按照權(quán)利要求1所述的不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，其特征在于，攪拌 摩擦焊接參數(shù)是旋轉(zhuǎn)速度為800 4000r/min，焊接速度為100 600mm/min，攪拌頭 與被焊金屬之間的作用力在15 60KN，載流電流為0.2 5KA ;激光焊接參數(shù)是功率為800 2000W，焊接速度為0.5 3m/min，衰減速度為80% 40%/10ms ;電阻焊 接參數(shù)是電極壓力為4 7KN，焊接速度為40 60cm/min，焊接電流為8 12KA。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不銹鋼板式換熱器及其加工成型方法，包括蛇形流道型與蜂窩流道型蒸發(fā)板或冷凝板，板式換熱器采用不銹鋼板材，由不銹鋼上板、不銹鋼下板、進(jìn)口管和出口管構(gòu)成，兩塊不銹鋼板重疊通過特種焊接方法連接在一起，進(jìn)口管和出口管插于兩塊不銹鋼板之間的上下兩端，使用電弧焊接方法與不銹鋼板式換熱器本體相連，再通過模具和高壓脹形工藝使板式換熱器最后成型。
文檔編號(hào)B21D37/01GK101691961SQ200910191020
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者王穎, 羅鍵 申請人:重慶大學(xué)