用于激光焊接制造小間距翅片管的夾具裝置以及制造設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及翅片管制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于激光焊接制造小間距翅片管的夾具裝置以及包含所述夾具裝置的小間距翅片管制造設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]翅片管是金屬基管表面繞有鋼帶形成螺旋形翅片，并利用翅片進(jìn)行熱交換的換熱元件，它是目前國內(nèi)外公認(rèn)的高效熱交換元件。翅片管大量應(yīng)用于石油化工、電力行業(yè)的換熱與余熱回收工段。目前，市場上絕大多數(shù)纏繞式生產(chǎn)的翅片管都在翅片根部產(chǎn)生了較為明顯的褶皺，并且在高溫或低溫環(huán)境下，翅片容易產(chǎn)生松動脫落，大大降低了換熱系數(shù)。而我國現(xiàn)有的翅片管生產(chǎn)設(shè)備多屬于半機(jī)械、半手工生產(chǎn)方式，不可數(shù)控編程、機(jī)械調(diào)速等環(huán)節(jié)導(dǎo)致了生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品樣式單一、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。
[0003]換熱過程是通過翅片的外表面進(jìn)行管材內(nèi)外部熱量交換的過程。因此單位基管長度上的翅片數(shù)量越多，換熱面積就越大，換熱效率就越高?，F(xiàn)國內(nèi)加工制造的翅片管的翅片間距較大，單位基管長度上翅片圈數(shù)偏少，從而嚴(yán)重制約了換熱面積與換熱效率。這主要是受翅片的焊接方式、焊接間距、翅片與基管的結(jié)合形式的影響。
[0004]目前國內(nèi)市場在基管上安裝翅片的方法很多，主要有套裝、鑲嵌、釬焊、高頻焊和冷擠壓。
[0005]套裝、鑲嵌方法未經(jīng)過焊接加工，翅片與管材之間存有間隙，影響換熱效果。冷擠壓方法要求母材外形尺寸相對較大，成型后翅片間距也較大，為達(dá)到同樣換熱效果，設(shè)備整體相對較大，使制造成本增加。
[0006]高頻焊接技術(shù)與自動化加工設(shè)備是目前市場的主導(dǎo)，加工產(chǎn)品材質(zhì)主要是以碳鋼為主。高頻焊接是根據(jù)電磁感應(yīng)原理和交流電荷在導(dǎo)體中的趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)和渦流熱效應(yīng)，使焊縫邊緣的鋼材局部加熱到熔融狀態(tài)，經(jīng)滾輪的擠壓，使對接焊縫實現(xiàn)晶間接合，從而達(dá)到焊縫焊接的目的。由于焊接過程中高溫高熱的原因，為防止控制翅片間距的模塊變形，模塊厚度不宜過小，目前國內(nèi)市場加工成型的翅片管上的翅片間距最小間距4mm(小直徑翅片管)。高頻焊接生產(chǎn)的翅片管，焊縫熱影響區(qū)較大，焊后需要額外的熱處理工序，否則會影響金屬的晶相組織而不適用于高溫或低溫環(huán)境；同時高頻焊翅片管的翅片間距普遍大于4_，翅片厚度普遍大于0.8_，基管最小壁厚為2_，導(dǎo)致高頻焊翅片管的應(yīng)用有所局限。
[0007]激光焊接是常用的焊接方式之一，激光焊接是利用電器元件產(chǎn)生高壓使疝燈發(fā)出強(qiáng)光，通過各種鏡片折射而聚焦于一點而產(chǎn)生高溫，使被焊接金屬的焊接部位融化后金屬液體融合，并迅速冷卻達(dá)到焊接的目的。激光焊接點直徑一般為0.2?0.4_，對于小間距翅片管來說，如何保證形成翅片的鋼帶與基管之間緊密貼合以控制精準(zhǔn)的焊接點中心位置是保證翅片管焊接精度和焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]為實現(xiàn)激光焊接制造小間距的技術(shù)要求，本實用新型的一個目的是提供一種可用于激光焊接制造小間距翅片管的夾具裝置。
[0009]本實用新型的另一個目的是提供一種激光焊接制造小間距翅片管的制造設(shè)備。
[0010]本實用新型提供的用于激光焊接制造小間距翅片管的夾具裝置包括:
[0011]夾具支座；
[0012]前夾具，設(shè)置于所述夾具支座上，所述前夾具下端設(shè)有弧形凹部用以使翅片管基管通過，所述弧形凹部上方設(shè)有凹槽，所述前夾具上還設(shè)置有用以使激光穿過的倒圓錐形激光投射孔，其與水平方向的夾角為45?60° ;以及
[0013]后夾具，貼合設(shè)置在所述前夾具上，與所述前夾具上的凹槽形成鋼帶卡槽，用以使形成翅片的鋼帶在其中傳輸并貼近所述翅片管基管以進(jìn)行激光焊接，所述鋼帶卡槽深度為0.3?0.8mm，寬度為10?20mm ;所述后夾具上與翅片管成品對應(yīng)處設(shè)置為1.8?4.8mm厚度的半圓環(huán)形曲面。
[0014]本實用新型提供的夾具裝置中，還包括一個或多個用以通入冷卻水的冷卻通道，所述冷卻通道由側(cè)面貫穿所述前夾具或所述后夾具。
[0015]本實用新型提供的夾具裝置中，還包括一個或多個用以排出焊渣的排渣通道，所述排渣通道側(cè)面貫穿所述前夾具和/或垂直貫穿所述前夾具及所述后夾具。
[0016]本實用新型提供的夾具裝置中，所述前夾具和所述后夾具上分別設(shè)置有可相互配合的凸臺與凹槽，用于定位所述前夾具和所述后夾具使二者間隙小于0.01mm。
[0017]本實用新型提供的夾具裝置中，所述夾具支座上與所述激光投射孔對應(yīng)處設(shè)置有“V”字形凹部，用以使激光通過。
[0018]本實用新型提供的夾具裝置中，所述前夾具和所述后夾具的下部設(shè)置有多個螺孔，用以采用緊固螺栓將所述前夾具和所述后夾具進(jìn)行貼合固定。
[0019]本實用新型提供的夾具裝置中，所述前夾具和所述后夾具的上部設(shè)置有多個定位銷孔，用以采用定位銷將所述前夾具和所述后夾具定位于所述夾具支座上。
[0020]本實用新型提供的激光焊接制造小間距翅片管的制造設(shè)備包括以上技術(shù)方案任一項所述的夾具裝置。
[0021]本實用新型提供的夾具裝置可使鋼帶呈螺旋狀均勻、垂直纏繞在翅片管基管上從而完成翅片管的焊接，焊接效率高，所制造的翅片管質(zhì)量好，翅片根部無褶皺，翅片與基管的角度誤差小，翅片不易發(fā)生斷裂，尤其適用于高精度、高質(zhì)量的小間距翅片管的制造。由于本實用新型提供的夾具裝置，使激光焊接制造小間距翅片管成為了可能，彌補(bǔ)了現(xiàn)有高頻焊接的缺陷，可控性更強(qiáng)、焊接質(zhì)量更好。本實用新型提供的夾具裝置還適合多種材質(zhì)、規(guī)格(如不同的翅片間距、翅片高度等)翅片管的制造，實用性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高。
[0022]本實用新型提供的本實用新型提供的制造設(shè)備可實現(xiàn)激光焊接制備小間距翅片管，生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有巨大的工業(yè)價值。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的夾具裝置的立體視圖；
[0024]圖2為本實用新型的夾具裝置中前夾具的正視圖；
[0025]圖3為本實用新型的夾具裝置中前夾具的正面剖視圖；
[0026]圖4為本實用新型的夾具裝置中前夾具的側(cè)視圖；
[0027]圖5為本實用新型的夾具裝置中前夾具的側(cè)面剖視圖；
[0028]圖6為本實用新型的夾具裝置中后夾具的正視圖；
[0029]圖7為本實用新型的夾具裝置中后夾具的側(cè)視圖；
[0030]圖8為本實用新型的夾具裝置中后夾具的仰視圖；
[0031]其中，附圖標(biāo)記說明如下:1、如夾具；2、后夾具；3、夾具支座；4、翅片管基管；5、鋼帶；6、弧形凹部；7、凹槽(鋼帶卡槽)；8、激光投射孔；9、冷卻通道；10、排渣通道；11、凸臺；
12、凹槽；13、半圓環(huán)形曲面；14、“V”字形凹部；15、螺孔；16、定位銷孔。
【具體實施方式】
[0032]本實用新型一個方面提供了一種用于激光焊接制造小間距翅片管的夾具裝置，如圖1所示，該夾具裝置包括夾具支座3、前夾具I以及后夾具2，其中，前夾具I設(shè)置于夾具支座3之上，后夾具2貼合設(shè)置在前夾具I上。
[0033]如圖2所示，前夾具I的下端設(shè)有弧形凹部6可以使翅片管基管旋轉(zhuǎn)通過，弧形凹部6的上方設(shè)置有凹槽7，凹槽7可以與后夾具2形成鋼帶卡槽，用以定位形成翅片的鋼帶5，鋼帶5在鋼帶卡槽中傳輸貼近翅片管基管4以進(jìn)行激光焊接，前夾具I上還設(shè)置有用以使激光穿過的倒圓錐形激光投射孔8，激光投射孔8與水平方向的夾角可以為45?60°。
[0034]如圖6、8所示，后夾具2主要用于與前夾具I上的凹槽7形成鋼帶卡槽，鋼帶卡槽的寬度可以為翅片管基管4外徑的10-50%，針對于小間距翅片管而言，一般為1