CN101691977A - 不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法包括：蛇形流道冷凝板采用不锈钢板材，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水冷电阻焊方法连接在一起，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蛇形流道冷凝板本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使蛇形流道冷凝板最后成型。

Description

不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是一种不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法。

背景技术

不锈钢蛇形流道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，经高压气体对不锈钢蛇形流道冷凝板进行胀形，使之成型为蛇形流道型冷凝板，让冷媒(如R-22或氨)在中空流道中流动。由于蛇形流道冷凝板上的焊道多、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，导致蛇形流道冷凝板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蛇形流道冷凝板。

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，采用水冷电阻焊方法来加工成型蛇形流道冷凝板可以减小焊接热输入、减小了焊接残余应力，控制蛇形流道冷凝板的焊接变形，有效地解决蛇形流道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，提高蛇形流道冷凝板的热交换能力，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

针对现有蛇形流道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冷凝板及其加工成型方法，特别是采用水冷电阻焊方法来设计、加工、制造蛇形流道冷凝板，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，使蛇形流道冷凝板内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，提高蛇形流道冷凝板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，提高蛇形流道冷凝板的工作效果，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：不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，其特征在于：蛇形流道冷凝板采用不锈钢板材，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水冷电阻焊方法连接在一起，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蛇形流道冷凝板本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使蛇形流道冷凝板最后成型；不锈钢蛇形流道冷凝板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，按设计要求采用水冷电阻焊方法加工不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道；

3).按设计要求将两块重叠的不锈钢用水冷电阻焊方法密封焊合四周，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蛇形流道冷凝板本体密封相连；

4).按设计要求采用充胀定位模具，经高压充胀对不锈钢蛇形流道冷凝板进行胀形，成型为所设计的不锈钢蛇形流道冷凝板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，完成不锈钢蛇形流道冷凝板的制造。

所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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。

所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，不锈钢蛇形流道冷凝板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，采用水冷电阻焊方法，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，环形焊缝和中间焊道形成不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道；采用水冷电阻焊方法时使用夹具将两块板材固定装配在一起，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。

所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，不锈钢板材表面处理技术是不锈钢蛇形流道冷凝板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。

所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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，使不锈钢蛇形流道冷凝板的内表面布满微凹凸点；蛇形流道冷凝板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。

所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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；蛇形流道冷凝板上焊接而成的环形焊缝和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蛇形流道冷凝板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；使蛇形流道冷凝板内的冷媒流道均匀，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。

所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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，水流速度10～50cm/min。

上述加工成型方法适用于采用铝合金材料、或镁合金材料、或钛合金材料的蛇形流道冷凝板及其加工制造。

本发明利用水冷电阻焊方法来设计、加工、制造蛇形流道冷凝板，降低了焊接热输入、减小了焊接残余应力、能有效地防止蛇形流道冷凝板板焊接加工后和使用过程中容易发生的变形和翘曲，使蛇形流道冷凝板内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，提高蛇形流道冷凝板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，提高蛇形流道冷凝板的工作效果，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。

不锈钢蛇形流道冷凝板的内表面布满微凹凸点，增加不锈钢蛇形流道冷凝板的内表面的粗糙度，从而提高了蛇形流道冷凝板的换热效果，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的最终形状，使蛇形流道冷凝板内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1.采用的水冷电阻焊方法代替普通电阻焊方法焊接不锈钢蛇形流道冷凝板，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.不锈钢蛇形流道冷凝板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.不锈钢蛇形流道冷凝板的内表面布满微凹凸点，增加不锈钢蛇形流道冷凝板内表面的粗糙度，从而提高了蛇形流道冷凝板的换热效果，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的最终形状，使蛇形流道冷凝板内的冷媒流道均匀，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蛇形流道冷凝板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冷凝板及其加工制造过程。

附图说明

图1本发明的不锈钢蛇形流道冷凝板结构图；

图2不锈钢蛇形流道冷凝板蛇形中空流道示意图；

图3不锈钢板有微花纹一面的平面示意图；

图4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.中间焊道。

具体实施方式

通过水冷电阻焊接加工成型方法能有效地解决蛇形流道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，提高了蛇形流道冷凝板的热交换能力，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和图2所示，不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，蛇形流道冷凝板采用不锈钢板材，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水冷电阻焊方法连接在一起，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蛇形流道冷凝板本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使蛇形流道冷凝板最后成型；不锈钢蛇形流道冷凝板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，按设计要求采用水冷电阻焊方法加工不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道6；

步骤C.按设计要求将两块重叠的不锈钢用水冷电阻焊方法密封焊合四周，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与不锈钢蛇形流道冷凝板本体密封相连；

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蛇形流道冷凝板进行胀形，成型为所设计的不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道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，完成不锈钢蛇形流道冷凝板的制造。

不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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。

不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道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7的轨迹，采用水冷电阻焊方法，利用数控技术编程，将两块不锈钢板对每条中间焊道7按照跳跃式交替方式进行顺序施焊，环形焊缝5和中间焊道7形成不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道6；采用水冷电阻焊方法时使用夹具将两块板材固定装配在一起，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。

不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，不锈钢板材表面处理技术是不锈钢蛇形流道冷凝板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。

不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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，使不锈钢蛇形流道冷凝板的内表面布满微凹凸点；蛇形流道冷凝板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，如图3和图4所示。

不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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；蛇形流道冷凝板上焊接而成的环形焊缝5和中间焊道7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蛇形流道冷凝板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；使蛇形流道冷凝板内的冷媒流道均匀，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。

不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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，水流速度10～50cm/min。

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、钛合金材料的蛇形流道冷凝板及其加工制造过程。本发明采用水冷电阻焊接加工成型方法能有效地解决蛇形流道冷凝板焊接变形和翘曲问题，使冷媒和冷凝机油流动均匀、通畅，提高了不锈钢蛇形流道冷凝板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蛇形流道冷凝板造成伤害。

实施例1：

参见图1和图2，两块长1.5m、宽0.8m、厚1.1mm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 (7)

1.不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，其特征在于：蛇形流道冷凝板采用不锈钢板材，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水冷电阻焊方法连接在一起，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蛇形流道冷凝板本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使蛇形流道冷凝板最后成型；不锈钢蛇形流道冷凝板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，按设计要求采用水冷电阻焊方法加工不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道(6)；

步骤C.按设计要求将两块重叠的不锈钢用水冷电阻焊方法密封焊合四周，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)与不锈钢蛇形流道冷凝板本体密封相连；

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蛇形流道冷凝板进行胀形，成型为所设计的不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道(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，完成不锈钢蛇形流道冷凝板的制造。

2.按照权利要求1所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，其特征在于，不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道(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(7)的轨迹，采用水冷电阻焊方法，利用数控技术编程，将两块不锈钢板对每条中间焊道(7)按照跳跃式交替方式进行顺序施焊，环形焊缝(5)和中间焊道(7)形成不锈钢蛇形流道冷凝板的中空流道(6)；采用水冷电阻焊方法时使用夹具将两块板材固定装配在一起，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。

4.按照权利要求1所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，其特征在于：不锈钢板材表面处理技术是不锈钢蛇形流道冷凝板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。

5.按照权利要求1所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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，使不锈钢蛇形流道冷凝板的内表面布满微凹凸点；蛇形流道冷凝板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。

6.按照权利要求1所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，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；蛇形流道冷凝板上焊接而成的环形焊缝(5)和中间焊道(7)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蛇形流道冷凝板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；使蛇形流道冷凝板内的冷媒流道均匀，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。

7.按照权利要求1所述的不锈钢蛇形流道冷凝板及其加工成型方法，其特征在于，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，水流速度10～50cm/min。

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