專利名稱：一種氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工材料的制作方法，具體涉及一種可熔融加工氟塑料(FEP)換熱器的制作方法。主要用于生產(chǎn)氟塑料(FEP)換熱器的制作。本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)上述方法的焊接裝置。
背景技術(shù)：
氟塑料(FEP)換熱器是近年來發(fā)展起來的用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中的防腐換熱設(shè)備。由于它具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性(可耐所有酸、堿、鹽及有機(jī)溶劑)和表面不粘性，使用溫度寬(-200 205°C)及優(yōu)良的耐老化性能、戶外使用壽命長達(dá)20年以上，是一類優(yōu)良的防腐材 料。氟塑料(FEP)換熱器系采用薄壁微管制作(管徑< ①IOmm,管壁厚度< 0. 5mm),體積小，重量輕。由于管徑小，管壁薄，換熱面積大，換熱效果好，是普通石墨換熱器、金屬換熱器無法比擬的，是目前使用在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中較理想的換熱器與換熱設(shè)備。同時(shí)，多年來通過與用戶交流、溝通、協(xié)商改進(jìn)，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨完善，換熱器面積由原來10 40m2/臺(tái)擴(kuò)大至10 200m2/臺(tái)，每臺(tái)換熱器的列管數(shù)由原來60 300根/臺(tái)擴(kuò)大至60 2000根/臺(tái)。由于凝聚了廣大用戶予企業(yè)工程技術(shù)人員的智慧與力量，氟塑料(FEP)換熱器在化工、冶煉、醫(yī)藥等行業(yè)與領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。由于氟塑料(FEP)為可熔融聚合物，受熱后轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)。因此氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管插入同種材料的(FEP)端板孔內(nèi)，其界面處受熱后熔融一體，達(dá)到熱熔融焊接的目的?，F(xiàn)在一般氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管都是采用單根列管熔融焊接法焊接。這種焊接方法隨著用戶的增加，需求量的迅猛增長，工序繁雜，費(fèi)時(shí)多的單根列管熔融焊接法已無法適應(yīng)生產(chǎn)需要。因此很有必要對(duì)現(xiàn)有的氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接工藝進(jìn)行改進(jìn)。通過國內(nèi)專利文獻(xiàn)檢索，沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)于氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接方面的文獻(xiàn)，只是有關(guān)于氟塑料防腐換熱器方面的專利，主要有如下一些
I、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200510094970. 3，名稱為“翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器及其制備工藝”的發(fā)明專利，該專利公開了一種翅板抽屜式氟塑料防腐換熱器及其制備工藝。結(jié)構(gòu)由金屬外殼、高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體、兩個(gè)金屬一氟塑料復(fù)合封頭組成；高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體由若干個(gè)氟塑料復(fù)合材料抽屜和兩塊氟塑料支撐板組成，在抽屜內(nèi)焊接有氟塑料翅板。其制備工藝(I)制作高導(dǎo)熱高強(qiáng)度氟塑料復(fù)合材料矩形抽屜；(2)制作U形翅板；
(3)將U形翅板焊接在抽屜內(nèi)，(4)制作兩塊氟塑料支撐板，(5)將各個(gè)抽屜的安裝在兩塊氟塑料支撐板的矩形孔內(nèi)，制成高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體；(6)將高導(dǎo)熱氟塑料換熱器主體安裝在換熱器的金屬外殼內(nèi)；(7)制作兩個(gè)金屬一氟塑料復(fù)合封頭；(8)把兩個(gè)封頭與換熱器的金屬外殼連接在一起，即制成成品。2、中國專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810023451. 1，名稱為“容器內(nèi)襯防腐氟塑料板的方法”的發(fā)明專利，該專利公開了一種節(jié)能環(huán)保，制作方便，能耗極低的容器內(nèi)襯防腐氟塑料板的方法，其包括以下步驟，制作多塊防腐氟塑料板，多塊防腐氟塑料板要求能拼接成容器內(nèi)腔形狀；將防腐氟塑料板需貼在容器內(nèi)腔的一面加熱至熔融狀態(tài)，粘貼上玻璃纖維布；在容器內(nèi)腔的表面涂高分子粘合劑；將防腐氟塑料板的有玻璃纖維布的一面與容器內(nèi)腔表面貼合；貼合后的多塊防腐氟塑料板拼接成容器內(nèi)腔形狀；將相鄰防腐氟塑料板的接縫用焊機(jī)、焊絲進(jìn)行熱熔焊接。上述這些專利顯然與氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接是沒有關(guān)系的，因此如何改善氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接所存在的實(shí)際問題，是提高氟塑料(FEP)換熱器產(chǎn)量的一個(gè)重要問題，仍需要對(duì)氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接的工藝進(jìn)行進(jìn)一步研究的必要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接所存在的問題，提出一種氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接工藝方法，該方法可以有效的解決氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管采用單根列管熔融焊接法焊接工序繁雜，費(fèi)時(shí)多問題。本發(fā)明還涉及提出一種實(shí)現(xiàn)上述方法的焊接裝置?！け景l(fā)明采用的技術(shù)方案是一種氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接方法，利用金屬浴為熱載體加熱氟塑料薄壁微管，在金屬浴內(nèi)放置一焊接模具，并將列管放置在焊接模具內(nèi)，使在焊接模具內(nèi)的氟塑料端板熱膨脹受阻，產(chǎn)生徑向壓力與插在氟塑料薄壁微管中的膨脹芯子熱膨脹的壓力疊加，使熔融狀態(tài)下氟塑料端板與氟塑料薄壁微管組成的列管在壓力作用下熔為一體，達(dá)到焊接的目的。進(jìn)一步地，所述金屬浴焊接法的工藝過程包括以下步驟
1、根據(jù)用戶要求換熱器列管規(guī)格，擠出生產(chǎn)氟塑料薄壁微管；
2、根據(jù)換熱器換熱面面積大小，壓制FEP端板；
3、根據(jù)列管規(guī)格，選擇相適應(yīng)的膨脹芯子；
4、根據(jù)換熱器的結(jié)構(gòu)，加上工折流板，制作與產(chǎn)品相適應(yīng)的支架；
5、焊接模具準(zhǔn)備，硅油涂覆與烘烤；
6、芯體組裝；
7、金屬浴的準(zhǔn)備
8、熔融焊接、溫度控制在295 330°C
9、冷卻與卸模
10、產(chǎn)品水壓測(cè)試與產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)
進(jìn)一步地，用于金屬浴焊接法的金屬其熔點(diǎn)應(yīng)低于270°C，高于270°C時(shí)應(yīng)無氧化分解，且金屬浴焊接法的金屬與FEP無物理或化學(xué)的變化反應(yīng)。進(jìn)一步地，焊接采用加熱器供熱，控制柜控制設(shè)計(jì)的溫度，選用通過標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)定的玻璃溫度計(jì)監(jiān)測(cè)，使其溫度始終控制在設(shè)計(jì)溫度的± 3 °C之間。進(jìn)一步地，焊接過程中為了減少溢料，降低端板形變，采用了控制焊接模腔與端板間隙，以間接方式控制焊接的模腔內(nèi)壓力。經(jīng)反復(fù)實(shí)踐E=O -IAOe時(shí)(O-端板直徑mm，1/°C -材料線脹系數(shù)，e_熱焊接系數(shù)< 0. 8)，既滿足端板與列管充分焊牢，又能保證端板變形小，同時(shí)冷卻后又滿足端板幾何尺寸。
為了實(shí)現(xiàn)上述方法所提出的一種氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接裝置，包括一個(gè)浴盒，浴盒內(nèi)裝有金屬浴液，金屬浴液中有一焊接模具，在浴盒的底部外面設(shè)有加熱器，加熱器對(duì)浴盒內(nèi)的金屬浴液進(jìn)行加熱；加熱器由帶有溫度控制器的控制器控制。進(jìn)一步地，所述的焊接模具包括一個(gè)模具體，模具體上端部蓋有一對(duì)開壓環(huán)，對(duì)開壓環(huán)下面墊有減壓環(huán)；在模具體的底部安裝有多孔板，多孔板與減壓環(huán)之間壓有氟塑料端板，氟塑料端板的孔內(nèi)插有氟塑料薄壁微管列管，在每一根氟塑料薄壁微管列管的內(nèi)孔內(nèi)塞有膨脹芯，在多孔板下面墊有底板，底板和多孔板一起與模具體固定在一起。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
I、金屬浴焊接法熱導(dǎo)快，溫度均勻易控，適應(yīng)不同規(guī)格，不同結(jié)構(gòu)的換熱器焊接，操作性強(qiáng)，適應(yīng)性廣；
2、金屬浴焊接法可根據(jù)浴盒大小同時(shí)進(jìn)行各塊端板焊接，節(jié)約能源，與其它焊接方法相比，提高功效100 300倍；
3、金屬浴焊接法與熱風(fēng)焊接法、手提焊槍燒焊法相比，毒性低，亦稱無毒性焊接(焊接溫度可控在安全加工范圍)，有利保護(hù)操作人員身體健康與環(huán)境保護(hù)；
4、金屬浴焊接法占地面積小，無需特定環(huán)境。5、金屬浴焊接法所用的金屬液可反復(fù)使用，降低焊接加工費(fèi)用40% 50% ；
本法焊接提高功效超過100 300倍，同時(shí)達(dá)到工件焊接面平整，焊口牢固、整齊美觀的效果，產(chǎn)品經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)，合格率達(dá)到100%。
圖I是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。從附圖可以看出，本發(fā)明涉及一種氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接方法，利用金屬浴為熱載體加熱氟塑料薄壁微管，在金屬浴內(nèi)放置一焊接模具，并將列管放置在焊接模具內(nèi)，使在焊接模具內(nèi)的氟塑料端板熱膨脹受阻，產(chǎn)生徑向壓力與插在氟塑料薄壁微管中的膨脹芯子熱膨脹的壓力疊加，使熔融狀態(tài)下氟塑料端板與氟塑料薄壁微管組成的列管在壓力作用下熔為一體，達(dá)到焊接的目的。進(jìn)一步地，所述金屬浴焊接法的工藝過程包括以下步驟
1、根據(jù)用戶要求換熱器列管規(guī)格，擠出生產(chǎn)氟塑料薄壁微管；
2、根據(jù)換熱器換熱面面積大小，壓制FEP端板；
3、根據(jù)列管規(guī)格，選擇相適應(yīng)的膨脹芯子；
4、根據(jù)換熱器的結(jié)構(gòu)，加上工折流板，制作與產(chǎn)品相適應(yīng)的支架；
5、焊接模具準(zhǔn)備，硅油涂覆與烘烤；
6、芯體組裝；
7、金屬浴的準(zhǔn)備
8、熔融焊接、溫度控制在295 330°C
9、冷卻與卸模10、產(chǎn)品水壓測(cè)試與產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)
進(jìn)一步地，根據(jù)氟塑料原材料的特性，其熔點(diǎn)為270°c，金屬浴焊接法的最低工藝溫度必須高于270°C，用于金屬浴焊接法的金屬其熔點(diǎn)應(yīng)低于270°C，高于270°C時(shí)應(yīng)無氧化分解，且金屬浴焊接法的金屬與FEP無物理或化學(xué)的變化反應(yīng)。進(jìn)一步地，根據(jù)氟塑料材料特性，當(dāng)溫度> 400°C才能逐步分解，因此本法焊接(如圖所示)采用加熱器供熱，控制柜控制設(shè)計(jì)的溫度，選用通過標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)定的玻璃溫度計(jì)監(jiān)測(cè)，使其溫度始終控制在設(shè)計(jì)溫度的±3°C之間。在實(shí)踐操作過程中，根據(jù)換熱器端板的大小不同，分別設(shè)定在300 330°C不等范圍，在一定的時(shí)間內(nèi)，均可達(dá)到端板與列管充分塑
化互融。進(jìn)一步地，根據(jù)氟塑料材料特性，其線膨系數(shù)(1/°C)為8. 3 10. 5X10_6，由于金
屬浴焊接在模具內(nèi)完成，焊接過程中，其端板、列管及膨脹芯受熱后均迅速膨脹。以0400端板為例，焊接溫度330°C時(shí)其線膨脹值> 12_，致使模具內(nèi)壓力聚增，從而導(dǎo)致端板中心鼓起或融料從模具間隙處溢出。冷卻后，端板收縮變小。如何控制焊接過程中特定模具模腔內(nèi)壓力，是金屬浴焊接法焊接技術(shù)的重點(diǎn)。因此，焊接過程中為了減少溢料，降低端板形變，采用了控制焊接模腔與端板間隙，以間接方式控制焊接的模腔內(nèi)壓力。經(jīng)反復(fù)實(shí)踐端板間隙(E) =O 1/°C e時(shí)(O-端板直徑mm，1/°C -材料線脹系數(shù)，e_熱焊接系數(shù)彡0. 8)，既滿足端板與列管充分焊牢，又能保證端板變形小，同時(shí)冷卻后又滿足端板幾何尺寸。為了實(shí)現(xiàn)上述方法所提出的一種氟塑料(FEP)換熱器的薄壁微管的焊接裝置，包括一個(gè)浴盒8，浴盒8內(nèi)裝有金屬浴液9，金屬浴液9中有一焊接模具12，在浴盒8的底部外面設(shè)有加熱器10，加熱器10對(duì)浴盒8內(nèi)的金屬浴液9進(jìn)行加熱；加熱器10由帶有溫度控制器的控制器11控制。進(jìn)一步地，所述的焊接模具12包括一個(gè)模具體3，模具體3上端部蓋有對(duì)開壓環(huán)1，對(duì)開壓環(huán)I下面墊有減壓環(huán)2 ;在模具體3的底部安裝有多孔板4，多孔板4與減壓環(huán)2之間壓有氟塑料端板13，氟塑料端板13的孔內(nèi)插有氟塑料薄壁微管列管7，在每一根氟塑料薄壁微管列管7的內(nèi)孔內(nèi)塞有膨脹芯5，在多孔板4下面墊有底板6，底板6和多孔板4一起與模具體3固定在一起。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
I、金屬浴焊接法熱導(dǎo)快，溫度均勻易控，適應(yīng)不同規(guī)格，不同結(jié)構(gòu)的換熱器焊接，操作性強(qiáng)，適應(yīng)性廣；
2、金屬浴焊接法可根據(jù)浴盒大小同時(shí)進(jìn)行各塊端板焊接，節(jié)約能源，與其它焊接方法相比，提高功效100 300倍；
3、金屬浴焊接法與熱風(fēng)焊接法、手提焊槍燒焊法相比，毒性低，亦稱無毒性焊接(焊接溫度可控在安全加工范圍)，有利保護(hù)操作人員身體健康與環(huán)境保護(hù)；
4、金屬浴焊接法占地面積小，無需特定環(huán)境。5、金屬浴焊接法所用的金屬液可反復(fù)使用，降低焊接加工費(fèi)用40% 50% ；
本法焊接提高功效超過100 300倍，同時(shí)達(dá)到工件焊接面平整，焊口牢固、整齊美觀的效果，產(chǎn)品經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)，合格率達(dá)到100%。
權(quán)利要求
1.一種氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接方法，其特征在于利用金屬浴為熱載體加熱氟塑料薄壁微管，在金屬浴內(nèi)放置一焊接模具，并將列管放置在焊接模具內(nèi)，使在焊接模具內(nèi)的氟塑料端板熱膨脹受阻，產(chǎn)生徑向壓力與插在氟塑料薄壁微管中的膨脹芯子熱膨脹的壓力疊加，使熔融狀態(tài)下氟塑料端板與氟塑料薄壁微管組成的列管在壓力作用下熔為一體，達(dá)到焊接的目的。
2.如權(quán)利要求I所述的氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接方法，其特征在于所述金屬浴焊接法的工藝過程包括以下步驟 1)根據(jù)用戶要求換熱器列管規(guī)格，擠出生產(chǎn)氟塑料薄壁微管； 2)根據(jù)換熱器換熱面面積大小，壓制FEP端板； 3)根據(jù)列管規(guī)格，選擇相適應(yīng)的膨脹芯子； 4)根據(jù)換熱器的結(jié)構(gòu)，加上工折流板，制作與產(chǎn)品相適應(yīng)的支架； 5)焊接模具準(zhǔn)備，硅油涂覆與烘烤； 6)芯體組裝； 7)金屬浴的準(zhǔn)備 8)熔融焊接、溫度控制在295 330°C 9)冷卻與卸模 10)產(chǎn)品水壓測(cè)試與產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接方法，其特征在于用于金屬浴焊接法的金屬其熔點(diǎn)應(yīng)低于270°C，高于270°C時(shí)應(yīng)無氧化分解，且金屬浴焊接法的金屬與FEP無物理或化學(xué)的變化反應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接方法，其特征在于采用加熱器供熱，控制柜控制設(shè)計(jì)的溫度，選用通過標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)定的玻璃溫度計(jì)監(jiān)測(cè)，使其溫度始終控制在設(shè)計(jì)溫度的±3°C之間。
5.如權(quán)利要求4所述的氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接方法，其特征在于設(shè)計(jì)溫度設(shè)定在300 330°C不等范圍，在一定的時(shí)間內(nèi)，均可達(dá)到端板與列管充分塑化互融。
6.如權(quán)利要求3所述的氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接方法，其特征在于為了減少溢料，降低端板形變，采用了控制焊接模腔與端板間隙，以間接方式控制焊接的模腔內(nèi)壓力。
7.如權(quán)利要求3所述的氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接方法，其特征在于端板間隙E=O 1/V e時(shí)(O-端板直徑mm，l/°C -材料線脹系數(shù)，e_熱焊接系數(shù)彡0. 8)，既滿足端板與列管充分焊牢，又能保證端板變形小，同時(shí)冷卻后又滿足端板幾何尺寸。
8.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I的氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接裝置，其特征在于包括一個(gè)浴盒，浴盒內(nèi)裝有金屬浴液，金屬浴液中有一焊接模具，在浴盒的底部外面設(shè)有加熱器，加熱器對(duì)浴盒內(nèi)的金屬浴液進(jìn)行加熱；加熱器由帶有溫度控制器的控制器控制。
9.如權(quán)利要求8所述的氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接裝置，其特征在于所述的焊接模具包括一個(gè)模具體，模具體上端部蓋有一對(duì)開壓環(huán)，對(duì)開壓環(huán)下面墊有減壓環(huán)；在模具體的底部安裝有多孔板，多孔板與減壓環(huán)之間壓有氟塑料端板，氟塑料端板的孔內(nèi)插有氟塑料薄壁微管列管，在每一根氟塑料薄壁微管列管的內(nèi)孔內(nèi)塞有膨脹芯，在多孔板下面墊有底板，底板和多孔板一起與模具體固定在一起。
全文摘要
一種氟塑料換熱器的薄壁微管的焊接方法，其特征在于利用金屬浴為熱載體加熱氟塑料薄壁微管，在金屬浴內(nèi)放置一焊接模具，并將列管放置在焊接模具內(nèi)，使在焊接模具內(nèi)的氟塑料端板熱膨脹受阻，產(chǎn)生徑向壓力與插在氟塑料薄壁微管中的膨脹芯子熱膨脹的壓力疊加，使熔融狀態(tài)下氟塑料端板與氟塑料薄壁微管組成的列管在壓力作用下熔為一體，達(dá)到焊接的目的。
文檔編號(hào)B29C65/02GK102744879SQ20121025158
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者孫生鈞, 尹武濤, 朱基貴 申請(qǐng)人:株洲宏大高分子材料有限公司