CN101691961B - 不锈钢板式换热器加工成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢板式换热器及其加工成型方法，包括：蛇形流道型与蜂窝流道型蒸发板或冷凝板，板式换热器采用不锈钢板材，由不锈钢上板、不锈钢下板、进口管和出口管构成，两块不锈钢板重叠通过特种焊接方法连接在一起，进口管和出口管插于两块不锈钢板之间的上下两端，使用电弧焊接方法与不锈钢板式换热器本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使板式换热器最后成型。

Description

不锈钢板式换热器加工成型方法 

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是一种不锈钢板式换热器及其加工成型方法。 

背景技术

制冷系统离不开换热器，板式换热器包括蒸发板和冷凝板，传统的板式换热器主要有蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板，普通的蒸发板或冷凝板一般是采用长1.2～1.8m、宽0.5～1.2m的两块1～3mm厚的304不锈钢板通过普通电阻焊方法加工而成蛇形流道或蜂窝流道，经高压气体对不锈钢换热器进行胀形，使之成型为蛇形流道型与蜂窝流道型换热器，让冷媒(如R-22或氨)在中空流道中流动。由于板式换热器上的焊道多、分布密，普通电阻焊的方法焊接热输入较大，而且因为不锈钢线膨胀系数大、导热系数低(17w/m×kJ左右)，电阻焊接时容易产生较大的焊接残余应力，导致板式换热器焊接加工后和随后的使用过程中容易发生变形和翘曲，流道易形成死角，冷媒和冷凝机油易积聚。因此，需要采用一种更适合的焊接方法来加工板式换热器。 

载流搅拌摩擦焊又称为导电搅拌摩擦，或电阻搅拌摩擦是一种新型的固相焊接方法，是为了对付高熔点的钢材搅拌摩擦焊接而发展起来的一种复合焊接新技术，该技术利用导电和接触电阻产生的电阻热能增加搅拌摩擦焊在焊接黑色金属及高温合金结构材料时在能量输入上的不足；同时，由于电阻热受热均匀，故可以提高黑色金属和高温合金结构材料的焊接速度和焊接质量，降低搅拌头与工件的摩擦阻力，从而延长搅拌头的使用寿命，降低焊接缺陷，消除焊接应力。载流搅拌摩擦焊的优点是：突破了搅拌摩擦焊在焊接对象上的局限性，使其可以用于黑色金属、不锈钢、钛合金等高温结构材料的焊接，使搅拌摩擦焊的应用更广。可以减小搅拌头与高强度金属的摩擦损耗，提高搅拌头的使用寿命；降低了搅拌摩擦焊的工艺要求，既可以对搅拌摩擦焊进行辅助加热，也用于焊前预热和焊后焊缝热处理，由于电阻热受热均匀，由此可以进一步提高焊接速度和焊接质量，改善焊接接头的力学性能；降低了搅拌摩擦焊焊接缺陷的产生，例如因热量不足引起的未焊合，沟槽，空洞等缺陷。以及焊后内应力的随机消除，不需要特定的设备对其进行消除应力工艺； 所需设备简单，成本较低，易于推广应用，载流搅拌摩擦焊是一种绿色焊接方法，焊接前及焊接过程中对环境的污染小。 

激光焊接技术具有焊接输入能量集中，焊接热影响区小，焊接变形小，焊接效率高，焊接工件外形美观，焊接质量好的一系列优点。而水冷电阻焊接技术是在普通电阻焊的过程中，使用流动水或将工件浸泡在水中来进行电阻焊接以冷却焊缝，控制焊接变形和热输入的技术，特别适合奥氏体不锈钢焊接，具有焊接热输入少、焊接变形小，焊接残余应力分布合理的特点。 

因此，采用包括载流搅拌摩擦焊、激光焊和水冷电阻焊接技术在内的特种焊接方法来加工成型板式换热器可以减小焊接热输入、减小了焊接残余应力，控制板式换热器的焊接变形，有效地解决蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板焊接残余应力、变形和翘曲问题，使冷媒和冷凝机油流动均匀、通畅，使冷媒和冷凝机油流动均匀，回油通畅，提高板式换热器的热交换能力，减少对材料、加工和人力资源的浪费，对于节能、资源友好的可持续经济发展具有十分重要的意义。 

发明内容

针对现有板式换热器，包括蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板及其加工成型技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种新型的蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板及其加工成型方法，特别是采用载流搅拌摩擦焊、激光焊和水冷电阻焊接技术在内的特种焊接方法来设计、加工、制造板式换热器，减小焊接残余应力，减小焊接变形以及使用过程中发生的变形与翘曲，使板式换热器内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，提高板式换热器抗冷热冲击与疲劳的性能，使冷媒和冷凝机油流动均匀，回油通畅，提高板式换热器的工作效果，减少对材料、加工和人力资源的浪费，实现节能、资源和环境友好的目标。 

本发明的目的是这样实现的：不锈钢板式换热器及其加工成型方法，包括蛇形流道型与蜂窝流道型蒸发板或冷凝板，板式换热器采用不锈钢板材，由不锈钢上板、不锈钢下板、进口管和出口管构成，两块不锈钢板重叠通过特种焊接方法连接在一起，进口管和出口管插于两块不锈钢板之间的上下两端，使用电弧焊接方法与不锈钢板式换热器本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使板式换热器最后成型；不锈钢板式换热器及其加工成型方法包括以下步骤： 

1).按结构设计要求将不锈钢板进行板片加工和处理：采用预覆液压膜工艺，确保在剪切、冲压、轧制等不锈钢板材加工过程中不伤害板片和表面，板材下料采用数控切割、 一次成型；对板材表面进行处理，清除加工热应力，增强表面强度，提高涂膜附着力，并对不锈钢板的表面进行清洁和干燥处理； 

2).将不锈钢上板和不锈钢下板重叠在一起，按设计要求采用特种焊接方法加工不锈钢板式换热器的中空流道； 

3).按设计要求将两块重叠的不锈钢用特种焊接方法密封焊合四周，形成周围环形焊缝，只留下一个进气口通道和一个出气口通道，然后将进口管和出口管插于进气口通道和出气口通道，采用电弧焊接方法将进口管和出口管与不锈钢换热器本体密封相连； 

4).按设计要求采用充胀定位模具，经高压充胀对不锈钢板式换热器进行胀形，成型为所设计的不锈钢板式换热器的中空流道的立体形状，然后将左右两侧非焊接边折弯扁平形成加强筋，完成不锈钢板式换热器的制造。 

所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，进口管和出口管是不锈钢管，或铝合金管，或铜合金管，或是通过电阻压焊的方法制造的铝铜复合管。 

所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，蜂窝型不锈钢板式换热器的中空流道的加工成型方法是：按设计要求采用特种焊接方法，利用数控技术编程，将两块不锈钢板按照一定排列方式和跳跃式交叉焊接顺序从中心向四周进行点焊加工，形成蜂窝焊点，按设计要求在两块不锈钢板上确定隔离焊道轨迹，用特种焊接方法对每条隔离焊道按跳跃式交替顺序进行施焊，环形焊缝、蜂窝焊点和隔离焊道形成蜂窝型不锈钢板式换热器的中空流道；采用特种焊接方法时使用夹具将两块板材固定装配在一起，并在工件背面采用水冷铜板的方法共同降低和控制焊接热输入、残余应力和变形； 

所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，所述的特种焊接方法是：载流搅拌摩擦焊接方法，蜂窝焊点是采用载流搅拌摩擦点焊方法来制造，环形焊缝和隔离焊道采用载流搅拌摩擦连续焊接方法来制造； 

或者，激光焊接方法，蜂窝焊点是采用激光焊接小直径封闭圆圈的方法来制造，并且使用随动支撑夹具将封闭圆圈周围的板材夹持住，防止激光焊接圆圈时板材变形；环形焊缝和隔离焊道采用激光焊接封闭矩形的方法制造；在激光焊接封闭重叠位置时采用激光快速衰减的收光方式，防止重叠点焊接缺陷的产生； 

或者，水冷电阻焊接方法，蜂窝焊点是采用水冷电阻点焊方法来制造，环形焊缝和隔离焊道采用水冷电阻缝焊方法来制造，焊接时使冷却水在板材上面流动直接冷却焊缝正面，与工件背面的水冷铜板方法共同降低焊接热输入、残余应力和变形。 

所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，蛇形流道型不锈钢板式换热器的中空流 道的加工成型方法是：按设计要求在两块不锈钢板上确定蛇形流道的中间焊道的轨迹，采用特种焊接方法，利用数控技术编程，将两块不锈钢板对每条中间焊道按照跳跃式交替方式进行顺序施焊，形成中间焊道，环形焊缝和中间焊道形成蛇形流道不锈钢板式换热器的中空流道；采用特种焊接方法时使用夹具将两块板材固定装配在一起，并在工件背面采用水冷铜板的方法降低焊接热输入和残余应力。 

所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，所述的特种焊接方法是：载流搅拌摩擦焊接方法，环形焊缝和中间焊道均是采用载流搅拌摩擦连续焊接方法来制造； 

或者，激光焊接方法，环形焊缝和中间焊道均是采用激光焊接封闭矩形的方法制造；在激光焊接封闭重叠位置时采用激光快速衰减的收光方式，防止重叠点焊接缺陷的产生；激光焊接时还使用随动支撑夹具将封闭矩形周围的板材夹持住，防止板材变形； 

或者，水冷电阻焊接方法，环形焊缝和中间焊道均是采用水冷电阻缝焊方法来制造，焊接时使冷却水在板材上面流动直接冷却焊缝正面，与工件背面的水冷铜板方法共同降低和控制焊接热输入、残余应力和变形。 

所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，不锈钢板材表面处理技术是不锈钢换热器内外表面板材采用表面微锻处理技术，或表面喷丸纳米化处理技术，或机械研磨表面纳米化处理技术，或表面涂敷处理，或抛光处理，或喷涂，或电镀，使表面形成保护膜，防腐防垢，并使结出的冰块表面光滑，易于脱离。 

所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，不锈钢板材表面处理技术包括对不锈钢上板、不锈钢下板的叠合面采用机械微滚压方法形成表面微花纹，将两块不锈钢板材表面有微花纹的那一面相对重叠在一起进行焊接，使不锈钢换热器的内表面布满微凹凸点；蜂窝型板式换热器的蜂窝焊点是按照等边菱形，或者正方形，或者等边三角形的规律进行排列和分布；蛇形流道型板式换热器的中间流道隔离焊道是按照等间距平行规律进行排列和分布。 

所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，充胀定位模具采用以45号钢为基体堆焊Cr-Ni-W的复合双金属模具；板式换热器上焊接而成的蜂窝焊点、或环形焊缝、或隔离焊道、或中间焊道均被模具压制夹持；按结构要求，优化设计的模具内表面三维构型控制最终充胀形成的蜂窝型板式换热器表面凹凸相间具有酒窝状波纹起伏的中空流道的立体形状，或者控制最终充胀形成的蛇形流道型板式换热器表面凹凸相间具有半圆柱状弯曲蛇行的中空流道的立体形状；使板式换热器内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，流道不易形成死角，冷媒和冷凝机油不易积聚，回油通畅。 

所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，搅拌摩擦焊接参数是：旋转速度为800～4000r/min，焊接速度为100～600mm/min，搅拌头与被焊金属之间的作用力在15～60KN，载流电流为0.2～5KA；激光焊接参数是：功率为800～2000W，焊接速度为0.5～3m/min，衰减速度为80％～40％/10ms；电阻焊接参数是：电极压力为4～7KN，焊接速度为40～60cm/min，焊接电流为8～12KA。 

上述加工成型方法适用于采用铝合金材料、或镁合金材料、或钛合金材料的板式换热器及其加工制造。 

本发明利用载流搅拌摩擦焊、激光焊和水冷电阻焊接技术的特种焊接方法来设计、加工、制造板式换热器，降低了焊接热输入、减小了焊接残余应力、能有效地防止板式换热器板焊接加工后和使用过程中容易发生的变形和翘曲，使板式换热器内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，提高板式换热器抗冷热冲击与疲劳的性能，使冷媒和冷凝机油流动均匀，回油通畅，提高板式换热器的工作效果，减少对材料、加工和人力资源的浪费，提高了焊接效益、减小了对环境的污染、增加了经济效益，实现节能、资源和环境友好的目标。不锈钢板式换热器的内表面布满微凹凸点，增加不锈钢板式换热器的内表面的粗糙度，从而提高了板式换热器的换热效果，提供汽化核心，降低温度过冷度。本发明充胀定位模具采用以45号钢为基体堆焊Cr-Ni-W的复合双金属模具，降低了模具成本，延长了使用寿命。本发明采用模具控制蛇形中空流道与蜂窝中空流道的最终形状，使板式换热器内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小。 

相比现有技术，本发明具有如下优点： 

1.采用载流搅拌摩擦焊、激光焊和水冷电阻焊接技术的特种焊接方法代替电阻焊方法焊接不锈钢板式换热器，使得焊接温度低，焊接热输入少，产生的焊接残余应力小，焊接残余变形小。并且焊接过程中不需要其他填充材料，焊接适应性好、效率高、易于实现自动焊。在焊接过程中无烟尘、辐射、飞溅、噪音及弧光等有害物质产生，对环境污染少。 

2.不锈钢板式换热器内外表面板材采用表面微锻处理技术，或表面喷丸纳米化处理技术，或机械研磨表面纳米化处理技术，或表面涂敷处理，提高耐蚀性，提高了强度，形成一层保护膜，防腐防垢，使结出的板冰表面光滑易于脱离。 

3.不锈钢板式换热器的内表面布满微凹凸点，增加不锈钢板式换热器内表面的粗糙度，从而提高了板式换热器的换热效果，提供了汽化核心，降低了温度过冷度。 

4.充胀定位模具采用以45号钢为基体堆焊Cr-Ni-W的复合双金属模具，降低了模具成本，延长了使用寿命；采用模具控制蛇形中空流道与蜂窝中空流道的最终形状，使板式 换热器内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，流道不易形成死角，冷媒和冷凝机油不易积聚，回油通畅。 

5.本发明提高了不锈钢板式换热器抗由温度和压力变化引起的疲劳能力，热效率高，冷媒的充注量少，流体惯性小，反应灵敏，满足了对日益上涨的能耗降低的要求，符合环保标准，减少了对材料、加工和人力资源的浪费；并且具有占地少，可拆卸检查清洗，板片数量和形式可控可变，制冷剂消耗少的优点。 

6.本成型方法不仅适用于不锈钢，而且还适用于采用铝合金材料、镁合金材料、钛合金材料的蛇形流道型与蜂窝流道型的蒸发板或冷凝板及其加工制造过程。 

附图说明

图1本发明的不锈钢板式换热器结构图； 

图2不锈钢板式换热器蜂窝中空流道示意图； 

图3不锈钢板式换热器蛇形中空流道示意图； 

图4不锈钢板式换热器蜂窝中空流道剖面图； 

图5激光焊接蜂窝型不锈钢板式换热器结构示意图； 

图6激光焊接蜂窝型不锈钢板式换热器蜂窝焊点剖面图； 

图7激光焊接蛇形流道不锈钢板式换热器结构示意图； 

图8不锈钢板有微花纹一面的平面示意图； 

图9有微花纹不锈钢板的剖面示意图； 

图中，1.上板；2.下板；3.进口管；4.出口管；5.环形焊道；6.中空流道；7.蜂窝焊点；8.隔离焊道；9.中间焊道。 

具体实施方式

通过采用载流搅拌摩擦焊接、水冷铜板激光随动支撑焊接、水冷电阻焊接加工成型方法能有效地解决蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板焊接残余应力、变形和翘曲问题，使冷媒和冷凝机油流动均匀、通畅，使冷媒和冷凝机油流动均匀，回油通畅，提高了板式换热器的热交换能力，减少对材料、加工和人力资源的浪费，对于节能、资源友好的可持续经济发展具有十分重要的意义。 

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。 

如图1、图2、图3和图4所示，不锈钢板式换热器及其加工成型方法，包括蛇形流 道型与蜂窝流道型蒸发板或冷凝板，板式换热器采用不锈钢板材，由不锈钢上板1、不锈钢下板2、进口管3和出口管4构成，两块不锈钢板重叠通过载流搅拌摩擦焊接、或水冷铜板激光随动支撑焊接、或水冷电阻焊接三种特种焊接方法连接在一起，进口管3和出口管4插于两块不锈钢板之间的上下两端，使用电弧焊接方法与不锈钢板式换热器本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使板式换热器最后成型；不锈钢板式换热器及其加工成型方法包括以下步骤： 

步骤A.按结构设计要求将不锈钢板进行板片加工和处理：采用预覆液压膜工艺，确保在剪切、冲压、轧制等不锈钢板材加工过程中不伤害板片和表面，板材下料采用数控切割、一次成型；对板材表面进行处理，清除加工热应力，增强表面强度，提高涂膜附着力，并对不锈钢板的表面进行清洁和干燥处理； 

步骤B.将不锈钢上板1和不锈钢下板2重叠在一起，按设计要求采用载流搅拌摩擦焊接、或激光焊接、或水冷电阻焊接的特种焊接方法加工不锈钢板式换热器的中空流道6； 

步骤C.按设计要求将两块重叠的不锈钢用载流搅拌摩擦焊接、或激光焊接、或水冷电阻焊接的特种焊接方法密封焊合四周，形成周围环形焊缝5，只留下一个进气口通道和一个出气口通道，然后将进口管3和出口管4插于进气口通道和出气口通道，采用电弧焊接方法将进口管3和出口管4与不锈钢换热器本体密封相连； 

步骤D.按设计要求采用充胀定位模具，经高压充胀对不锈钢板式换热器进行胀形，成型为所设计的不锈钢板式换热器的中空流道6的立体形状，然后将左右两侧非焊接边折弯扁平形成加强筋，完成不锈钢板式换热器的制造。 

不锈钢板式换热器及其加工成型方法，进口管3和出口管4是不锈钢管，或铝合金管，或铜合金管，或是通过电阻压焊的方法制造的铝铜复合管。 

不锈钢板式换热器及其加工成型方法，蜂窝型不锈钢板式换热器的中空流道6的加工成型方法是：按设计要求采用载流搅拌摩擦焊接、或激光焊接、或水冷电阻焊接的特种焊接方法，利用数控技术编程，将两块不锈钢板按照一定排列方式和跳跃式交叉焊接顺序从中心向四周进行点焊加工，形成蜂窝焊点7，按设计要求在两块不锈钢板上确定隔离焊道8轨迹，用特种焊接方法对每条隔离焊道8按跳跃式交替顺序进行施焊，环形焊缝5、蜂窝焊点7和隔离焊道8形成蜂窝型不锈钢板式换热器的中空流道6；采用特种焊接方法时使用夹具将两块板材固定装配在一起，并在工件背面采用水冷铜板的方法共同降低和控制焊接热输入、残余应力和变形； 

不锈钢板式换热器及其加工成型方法，所述的蜂窝型不锈钢板式换热器特种焊接方法 有三种，分别是：载流搅拌摩擦焊接方法，蜂窝焊点7是采用载流搅拌摩擦点焊方法来制造，环形焊缝5和隔离焊道8采用载流搅拌摩擦连续焊接方法来制造； 

或者，激光焊接方法，蜂窝焊点7是采用激光焊接小直径封闭圆圈的方法来制造，并且使用随动支撑夹具将封闭圆圈周围的板材夹持住，防止激光焊接圆圈时板材变形；环形焊缝5和隔离焊道8采用激光焊接封闭矩形的方法制造；在激光焊接封闭重叠位置时采用激光快速衰减的收光方式，防止重叠点焊接缺陷的产生，如图5和图6所示； 

或者，水冷电阻焊接方法，蜂窝焊点7是采用水冷电阻点焊方法来制造，环形焊缝5和隔离焊道8采用水冷电阻缝焊方法来制造，焊接时使冷却水在板材上面流动直接冷却焊缝正面，与工件背面的水冷铜板方法共同降低焊接热输入、残余应力和变形。 

不锈钢板式换热器及其加工成型方法，蛇形流道型不锈钢板式换热器的中空流道6的加工成型方法是：按设计要求在两块不锈钢板上确定蛇形流道的中间焊道9的轨迹，采用载流搅拌摩擦焊接、或激光焊接、或水冷电阻焊接的特种焊接方法，利用数控技术编程，将两块不锈钢板对每条中间焊道9按照跳跃式交替方式进行顺序施焊，形成中间焊道9，环形焊缝5和中间焊道(9)形成蛇形流道不锈钢板式换热器的中空流道6；采用载流搅拌摩擦焊接、或激光焊接、或水冷电阻焊接的特种焊接方法时使用夹具将两块板材固定装配在一起，并在工件背面采用水冷铜板的方法降低焊接热输入和残余应力。 

不锈钢板式换热器及其加工成型方法，所述蛇形流道型不锈钢板式换热器的特种焊接方法有三种，分别是：载流搅拌摩擦焊接方法，环形焊缝5和中间焊道9均是采用载流搅拌摩擦连续焊接方法来制造； 

或者，激光焊接方法，环形焊缝5和中间焊道9均是采用激光焊接封闭矩形的方法制造；在激光焊接封闭重叠位置时采用激光快速衰减的收光方式，防止重叠点焊接缺陷的产生；激光焊接时还使用随动支撑夹具将封闭矩形周围的板材夹持住，防止板材变形，如图7所示； 

或者，水冷电阻焊接方法，环形焊缝5和中间焊道9均是采用水冷电阻缝焊方法来制造，焊接时使冷却水在板材上面流动直接冷却焊缝正面，与工件背面的水冷铜板方法共同降低和控制焊接热输入、残余应力和变形。 

不锈钢板式换热器及其加工成型方法，不锈钢板材表面处理技术是不锈钢换热器内外表面板材采用表面微锻处理技术，或表面喷丸纳米化处理技术，或机械研磨表面纳米化处理技术，或表面涂敷处理，或抛光处理，或喷涂，或电镀，使表面形成保护膜，防腐防垢，并使结出的冰块表面光滑，易于脱离。 

不锈钢板式换热器及其加工成型方法，不锈钢板材表面处理技术包括对不锈钢上板1、不锈钢下板2的叠合面采用机械微滚压方法形成表面微花纹，将两块不锈钢板材表面有微花纹的那一面相对重叠在一起进行焊接，使不锈钢换热器的内表面布满微凹凸点，如图8和图9所示；蜂窝型板式换热器的蜂窝焊点7是按照等边菱形，或者正方形，或者等边三角形的规律进行排列和分布；蛇形流道型板式换热器的中间流道隔离焊道是按照等间距平行规律进行排列和分布。 

不锈钢板式换热器及其加工成型方法，充胀定位模具采用以45号钢为基体堆焊Cr-Ni-W的复合双金属模具；板式换热器上焊接而成的蜂窝焊点7、或环形焊缝5、或隔离焊道8、或中间焊道9均被模具压制夹持；按结构要求，优化设计的模具内表面三维构型控制最终充胀形成的蜂窝型板式换热器表面凹凸相间具有酒窝状波纹起伏的中空流道6的立体形状，或者控制最终充胀形成的蛇形流道型板式换热器表面凹凸相间具有半圆柱状弯曲蛇行的中空流道6的立体形状；使板式换热器内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，流道不易形成死角，冷媒和冷凝机油不易积聚，回油通畅。 

不锈钢板式换热器及其加工成型方法，所述的不锈钢板式换热器及其加工成型方法，其特征在于，搅拌摩擦焊接参数是：旋转速度为800～4000r/min，焊接速度为100～600mm/min，搅拌头与被焊金属之间的作用力在15～60KN，载流电流为0.2～5KA；激光焊接参数是：功率为800～2000W，焊接速度为0.5～3m/min，衰减速度为80％～40％/10ms；电阻焊接参数是：电极压力为4～7KN，焊接速度为40～60cm/min，焊接电流为8～12KA。 

本发明的成型方法不仅适用于不锈钢，而且还适用于采用铝合金材料、镁合金材料、钛合金材料的板式换热器及其加工制造过程。本发明采用载流搅拌摩擦焊接、水冷铜板激光随动支撑焊接、水冷电阻焊接特种焊接加工成型方法能有效地解决板式换热器焊接变形和翘曲问题，使冷媒和冷凝机油流动均匀、通畅，提高了不锈钢板式换热器抗由温度和压力变化引起的疲劳能力，热效率高，冷媒的充注量少，流体惯性小，反应灵敏，满足了对日益上涨的能耗降低的要求，符合环保标准，减少了对材料、加工和人力资源的浪费，节约能源；并且具有占地少，可拆卸检查清洗，板片数量和形式可控可变，制冷剂消耗少的优点。而且，即使产生冰晶现象也不会对本发明的板式换热器造成伤害。 

实施例1： 

参见图1和图2，两块长1.5m、宽0.8m、厚1.2mm的304L不锈钢板进行板片加工和处理，对不锈钢板材的内外表面进行表面喷丸纳米化处理，对叠合的内表面进行机械微滚压形成表面微花纹，采用载流搅拌摩擦焊的方法，以旋转速度为2000r/min，焊接速度为 120mm/min，载流电流为2KA的焊接工艺将两块不锈钢板共880个等间距点焊接成蜂窝焊点，4条隔离焊道长1300mm，并将板材四周密封焊合；将铝铜复合进口管和铝铜复合出口管采用电弧焊接方法与不锈钢蒸发板本体密封相连；采用充胀定位模具，经高压气体对不锈钢蒸发板进行胀形，使之成型为具有表面凹凸相间具有酒窝状波纹起伏的中空流道蜂窝型蒸发板；再进行其他焊后工序，施压，如打磨、上漆等就最后形成了蜂窝型不锈钢蒸发板。 

实施例2： 

参见图1和图3，两块长1.5m、宽0.8m、厚1.3mm的316不锈钢进行板片加工和处理，对不锈钢板材的内外表面进行表面喷丸纳米化处理，对叠合的内表面进行机械微滚压形成表面微花纹，采用激光焊接的方法，以功率为1200W，焊接速度为1.8m/min，衰减速度为30％功率每5ms的焊接工艺将两块不锈钢板十四道等间距焊道焊接成中间焊道，并将四周密封焊合；将铝铜复合进口管和铝铜复合出口管采用电弧焊接方法与不锈钢冷凝板本体密封相连；采用充胀定位模具，经高压气体对不锈钢蒸发板进行胀形，使之成型为表面凹凸相间具有半圆柱状弯曲蛇行的中空流道的蛇形流道型蒸发板；再进行其他焊后工序，施压，如打磨、上漆等就最后形成了蛇形流道型不锈钢冷凝板。 

实施例3： 

参见图1和图3，两块长1.5m、宽0.8m、厚1.1mm的18-8不锈钢进行板片加工和处理，对不锈钢板材的内外表面进行表面喷丸纳米化处理，对叠合的内表面进行机械微滚压形成表面微花纹，采用水冷电阻焊接方法，以焊接电流为8KA，焊接速度为45cm/min，电极压力为5KN的焊接工艺将两块不锈钢板十四道等间距焊道焊接成中间焊道，并将四周密封焊合；将铝铜复合进口管和铝铜复合出口管采用电弧焊接方法与不锈钢冷凝板本体密封相连；采用充胀定位模具，经高压气体对不锈钢蒸发板进行胀形，使之成型为表面凹凸相间具有半圆柱状弯曲蛇行的中空流道的蛇形流道型蒸发板；再进行其他焊后工序，施压，如打磨、上漆等就最后形成了蛇形流道型不锈钢冷凝板。 

Claims (10)

1.不锈钢板式换热器加工成型方法，所述换热器包括蛇形流道型蒸发板或蜂窝流道型蒸发板或蛇形流道型冷凝板或蜂窝流道型冷凝板，其特征在于：板式换热器采用不锈钢板材，由不锈钢上板(1)、不锈钢下板(2)、进口管(3)和出口管(4)构成，两块不锈钢板重叠通过特种焊接方法连接在一起，进口管(3)和出口管(4)插于两块不锈钢板之间的上下两端，使用电弧焊接方法与不锈钢板式换热器本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使板式换热器最后成型；不锈钢板式换热器加工成型方法包括以下步骤：

步骤A.按结构设计要求将不锈钢板进行板片加工和处理：采用预覆液压膜工艺，确保在剪切、冲压、轧制不锈钢板材加工过程中不伤害板片和表面，板材下料采用数控切割、一次成型；对板材表面进行处理，清除加工热应力，增强表面强度，提高涂膜附着力，并对不锈钢板的表面进行清洁和干燥处理；

步骤B.将不锈钢上板(1)和不锈钢下板(2)重叠在一起，按设计要求采用特种焊接方法加工不锈钢板式换热器的中空流道(6)；

步骤C.按设计要求将两块重叠的不锈钢用特种焊接方法密封焊合四周，形成周围环形焊缝(5)，只留下一个进气口通道和一个出气口通道，然后将进口管(3)和出口管(4)插于进气口通道和出气口通道，采用电弧焊接方法将进口管(3)和出口管(4)与不锈钢换热器本体密封相连；

步骤D.按设计要求采用充胀定位模具，经高压充胀对不锈钢板式换热器进行胀形，成型为所设计的不锈钢板式换热器的中空流道(6)的立体形状，然后将左右两侧非焊接边折弯扁平形成加强筋，完成不锈钢板式换热器的制造；

所述特种焊接方法为载流搅拌摩擦焊接方法或激光焊接方法或水冷电阻焊接方法。

2.按照权利要求1所述的不锈钢板式换热器加工成型方法，其特征在于：进口管(3)和出口管(4)是不锈钢管，或铝合金管，或铜合金管，或是通过电阻压焊的方法制造的铝铜复合管。

3.按照权利要求1所述的不锈钢板式换热器加工成型方法，其特征在于，蜂窝型不锈钢板式换热器的中空流道(6)的加工成型方法是：按设计要求采用特种焊接方法，利用数控技术编程，将两块不锈钢板从中心向四周进行点焊加工，点焊加工按照一定排列方式和跳跃式交叉焊接顺序进行，形成蜂窝焊点(7)，按设计要求在两块不锈钢板上确定隔离焊道(8)轨迹，用特种焊接方法对每条隔离焊道(8)按跳跃式交替顺序进行施焊，环形焊缝(5)、蜂窝焊点(7)和隔离焊道(8)形成蜂窝型不锈钢板式换热器的中空流道(6)；采用特种焊接方法时使用夹具将两块板材固定装配在一起，并在工件背面采用水冷铜板的方法共同降低和控制焊接热输入、残余应力和变形。

4.按照权利要求3所述的不锈钢板式换热器加工成型方法，其特征在于，所述的特种焊接方法是：载流搅拌摩擦焊接方法，蜂窝焊点(7)是采用载流搅拌摩擦点焊方法来制造，环形焊缝(5)和隔离焊道(8)采用载流搅拌摩擦连续焊接方法来制造；

或者，激光焊接方法，蜂窝焊点(7)是采用激光焊接小直径封闭圆圈的方法来制造，并且使用随动支撑夹具将封闭圆圈周围的板材夹持住，防止激光焊接圆圈时板材变形；环形焊缝(5)和隔离焊道(8)采用激光焊接封闭矩形的方法制造；在激光焊接封闭重叠位置时采用激光快速衰减的收光方式，防止重叠点焊接缺陷的产生；

或者，水冷电阻焊接方法，蜂窝焊点(7)是采用水冷电阻点焊方法来制造，环形焊缝(5)和隔离焊道(8)采用水冷电阻缝焊方法来制造，焊接时使冷却水在板材上面流动直接冷却焊缝正面，与工件背面的水冷铜板方法共同降低焊接热输入、残余应力和变形。

5.按照权利要求1所述的不锈钢板式换热器加工成型方法，其特征在于，蛇形流道型不锈钢板式换热器的中空流道(6)的加工成型方法是：按设计要求在两块不锈钢板上确定蛇形流道的中间焊道(9)的轨迹，采用特种焊接方法，利用数控技术编程，将两块不锈钢板按照跳跃式交替方式进行顺序施焊，形成各条中间焊道(9)，环形焊缝(5)和中间焊道(9)形成蛇形流道不锈钢板式换热器的中空流道(6)；采用特种焊接方法时使用夹具将两块板材固定装配在一起，并在工件背面采用水冷铜板的方法降低焊接热输入和残余应力。

6.按照权利要求5所述的不锈钢板式换热器加工成型方法，其特征在于，所述的特种焊接方法是：载流搅拌摩擦焊接方法，环形焊缝(5)和中间焊道(9)均是采用载流搅拌摩擦连续焊接方法来制造；

或者，激光焊接方法，环形焊缝(5)和中间焊道(9)均是采用激光焊接封闭矩形的方法制造；在激光焊接封闭重叠位置时采用激光快速衰减的收光方式，防止重叠点焊接缺陷的产生；激光焊接时还使用随动支撑夹具将封闭矩形周围的板材夹持住，防止板材变形；

或者，水冷电阻焊接方法，环形焊缝(5)和中间焊道(9)均是采用水冷电阻缝焊方法来制造，焊接时使冷却水在板材上面流动直接冷却焊缝正面，与工件背面的水冷铜板方法共同降低和控制焊接热输入、残余应力和变形。

7.按照权利要求1所述的不锈钢板式换热器加工成型方法，其特征在于：不锈钢板材表面处理技术是不锈钢换热器内外表面板材采用表面微锻处理技术，或表面喷丸纳米化处理技术，或机械研磨表面纳米化处理技术，或表面涂敷处理，或抛光处理，或喷涂，或电镀，使表面形成保护膜，防腐防垢，并使结出的冰块表面光滑，易于脱离。

8.按照权利要求1所述的不锈钢板式换热器加工成型方法，其特征在于：不锈钢板材表面处理技术包括对不锈钢上板(1)、不锈钢下板(2)的叠合面采用机械微滚压方法形成表面微花纹，将两块不锈钢板材表面有微花纹的那一面相对重叠在一起进行焊接，使不锈钢换热器的内表面布满微凹凸点；蜂窝型板式换热器的蜂窝焊点(7)是按照等边菱形，或者正方形，或者等边三角形的规律进行排列和分布；蛇形流道型板式换热器的中间流道隔离焊道是按照等间距平行规律进行排列和分布。

9.按照权利要求1所述的不锈钢板式换热器加工成型方法，其特征在于：充胀定位模具采用以45号钢为基体堆焊Cr-Ni-W的复合双金属模具；板式换热器上焊接而成的蜂窝焊点(7)、或环形焊缝(5)、或隔离焊道(8)、或中间焊道(9)均被模具压制夹持；按结构要求，优化设计的模具内表面三维构型控制最终充胀形成的蜂窝型板式换热器表面凹凸相间具有酒窝状波纹起伏的中空流道(6)的立体形状，或者控制最终充胀形成的蛇形流道型板式换热器表面凹凸相间具有半圆柱状弯曲蛇行的中空流道(6)的立体形状；使板式换热器内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，流道不易形成死角，冷媒和冷凝机油不易积聚，回油通畅。

10.按照权利要求1所述的不锈钢板式换热器加工成型方法，其特征在于，搅拌摩擦焊接参数是：旋转速度为800～4000r/min，焊接速度为100～600mm/min，搅拌头与被焊金属之间的作用力在15～60KN，载流电流为0.2～5KA；激光焊接参数是：功率为800～2000W，焊接速度为0.5～3m/min，衰减速度为80％～40％/10ms；电阻焊接参数是：电极压力为4～7KN，焊接速度为40～60cm/min，焊接电流为8～12KA。

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