CN102059296B - 一种高压气体管板胀接方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压气体管板胀接方法与装置，该方法先将铜质换热管弯曲成所需形状并进行表面处理；在铜质换热管上串套铝合金翅片组，连接成回路，并将铜质换热管回路一端封死，另一端利用密封接头连接压缩机通入空气并逐渐加压至15MPa以上，保持30-50s。该装置在压缩机与阀门之间的连接管路上设有压力表，阀门、进气管、密封接头和铜质换热管依次连接；铜质换热管由U形铜质换热管和直铜质换热管连接组成。本发明的方法不会损伤铜管内壁的毛细结构，对于细长及复杂形状管道的膨胀具有独特优势，整个胀管过程中压力可控，且整个工艺过程无污染，成品率高，不影响铜管的后续加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压气体管板胀接方法，尤其涉及一种对管道内壁毛细结构无损伤的管板胀接方法。
背景技术
铜铝复合散热器是家庭或企事业单位常用的供暖设备，大量使用于各类空调、暖通设备中，其用量大，涉及面广。在现有技术中的散热器或热交换器其换热管与管板之间的连接，一般是采用胀管工艺连接，是靠换热管的金属变形膨胀使换热管的外表面与管板上安装孔的内表面产生压紧力将换热管和管板连接并密封。常用的管板胀接方法有机械胀管和液压胀管法。机械胀管法为最早的胀接方法，目前仍在大量使用，这种方法简捷方便，但需要用油润滑，油的污染使胀接后不能保证焊接的质量；管径的扩大会产生较大的冷作应力，不利于应力腐蚀的场合，不能用于弯曲形状的胀管。另外机械胀管法由于受到管径和胀管器长度的限制，胀接深度和胀管总的长度不易实现太大，胀管时管壁胀伸不均匀，铝质复合件容易脱落。而对于内部具有凸起结构如螺纹管的胀接，机械胀接会对管路内壁的螺纹特征产生较大的破坏。针对机械胀接的这些缺点，产生了液压胀管法。液压胀管法解决了机械胀管法几何形状上受限制和容易破坏管路内壁凸起结构的缺点，可以实现整个管板厚度的全程胀接，使管子与管板整个形成一体，大大提高管子的抗振能力。专利号91214140.9的中国实用新型专利公开了液压胀管机，包括床身、液压站、油缸、活塞和罩子，在床身上部固接有前、后支承座和油缸，活塞杆穿过后支承座的中心孔并通过联接板与胀杆联为一体，胀杆的另一端穿过前支承座和导向套与胀头套接，附板套在导向杆、胀杆、拉杆上，拉杆的两端旋定有螺母，导向杆的一端固接在后支承座上，另一端固接在前支承座上，此外，还有一个随动小车及限制其轴向位移的固接在床身端部的挡铁。但是该方法投资成本大，不易于搬运。液压胀管时为保证管内压力均匀，在胀管前需要将内部空气排出，影响了胀管的效率，加大了设备复杂度。同时液压胀管法同样存在油的污染不能保证焊接质量，且存在泄漏及需要模具固定铜管，限制了胀管的形状。
胀接主要有柔性胀和机械胀接。柔性胀包括液压胀、液袋胀、橡胶胀、爆炸胀等，通过一定的压力使换热管在一定的位置向外扩张达到胀接的目的。一般认为，对于硬管(钢质或者未退火的铜管)需要的气体胀接压力非常大，对压缩机和密封接头都有非常高的密封要求。对于弯曲形状复杂的管路进行胀接时不易固定。
发明内容
本发明的目的在于：克服现在常用的机械胀管和液压胀管方法存在的缺点，提供一种不损伤铜管内壁的凸起结构，对于细长及弯曲管道的膨胀都适用，胀管压力均匀，效率高，且整个工艺过程无污染的高压气体管板胀接方法。
为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案是：
一种高压气体铜管胀接方法，包括以下步骤和工艺条件：
(1)裁取多段铜质换热管并且弯曲成U形；所述的铜质换热管为紫铜软态管，管壁厚度为0.2mm-1.0mm；管壁厚度为0.2mm-1.0mm，
(2)将U形铜质换热管进行表面去油污和氧化层处理；
(3)在铝质翅片上开设多个用于安装直铜质换热管的管孔，管孔的直径比铜质换热管管径大2％-8％；取直铜质换热管上串套铝合金翅片组，使翅片与铜质换热管保持垂直，将各个U形铜质换热管与直铜质换热管连接为一个回路；将连接成回路的铜质换热管一端密封、另一端连入密封接头，打开压缩机控制阀通入空气，并逐渐加压至15Mpa以上；
(4)空气铜管回路内部形成均匀的压力，保持30-50s迫使铜质换热管外径膨胀产生塑性变形，膨胀结束后铝合金翅片的弹性变形回弹，增强铜质换热管与翅片的结合强度；
(5)胀接完成后，切断铜质换热管连接密封接头端，胀管完成。
为进一步实现本发明目的，所述将各个U形铜质换热管与直铜质换热管连接为一个回路是采用焊接的方法实现。
所述的铜质换热管内外壁面是光滑的。
所述的铜质换热管外壁面是光滑的，内壁面附带有螺纹、轴向齿形或不规则毛细结构。
所述的铝合金翅片开设有用于安装铜质换热管的管孔，管孔直径比铜质换热管管径大2％-8％。
一种实现上述方法的高压气体管板胀接的装置：在压缩机与阀门之间的连接管路上设有压力表，阀门、进气管、密封接头和铜质换热管依次连接；铜质换热管由U形铜质换热管和直铜质换热管连接组成；各个U形铜质换热管与直铜质换热管连接形成一个回路；在直铜质换热管上串套多个铝质翅片，形成铝合金翅片组，铝质翅片与直铜质换热管保持垂直。
所述的密封接头包括导向套、进气板、第一密封圈、O型密封圈、第二密封圈、密封底座、弹簧卡头和弹簧卡头推块；所述进气板的外侧中部设有凸起，进气板的内侧中部设有开口；密封底座一面设有凸起，该凸起与进气板内侧开口密封连接，密封底座的另一面与弹簧卡头相接，进气板和密封底座中部都设有通孔，进气板的通孔穿过进气板的外侧的凸起，该凸起内的通孔设有螺纹；弹簧卡头中部设有通孔，该通孔由外到密封底座带有5°的倾斜角，铜质换热管穿过弹簧卡头和密封底座的通孔，与进气板连接；进气板中部通孔下端设有进气接头，该进气接头伸入铜质换热管内；进气接头的外径略大于铜管内径，在进气接头处的铜质换热管外周设有O型密封圈。
所述在进气板内侧开口的顶部与密封底座平板接触面设有第一密封圈，在密封底座凸起顶部与进气板内侧开口底部接触面设有第二密封圈。
所述进气板的四角开有导向孔，导向套穿过进气板的四角的导向孔与密封底座连接。
与现有技术方法相比较，本发明具有以下优点：
(1)本发明的无损管板胀接方法相对于机械胀管法，可以对大细长比的管路进行胀接，可对于各种弯曲形状的管路进行胀管，且对于管壁内部的表面热功能结构不会产生损伤，具有了液压胀管法的优点。
(2)本发明的无损管板胀接方法相对于液压胀管法，又具有设备简单、工艺过程无油性物质、无需排气、压力均匀、成品率高、可保证焊接质量、效率高且不需要固定模等优点本发明不需要排气，一旦有空气混在胀管液体中，无论是利用水质和油质胀管，都会因为有气泡的存在而导致胀管不均匀。本发明能更好的控制压力，大大减少了废品率。
(3)利用双重密封圈密封，密封压力达到胀管的密封要求，同时弹簧卡头利用胀管的膨胀锁死铜管，不需要单独模具来固定铜管，可以对任意形状弯曲的铜管进行胀接。
(4)本发明胀管气体压力溶液控制，避免压力太大破坏外翅片的形状，或者是压力太小，铜管未完全胀起，不能与翅片充分接触，胀接不紧密。
(5)处理之后的铜质换热管和铝质翅片连接紧密，导热性能好，可有效提高散热器的热工性能和传热系数。
附图说明
图1为本发明高压气体管板胀接的装置结构示意图；
图2为图1中的铜质换热管和铝质翅片的立体结构示意图；
图3为图1中的密封接头立体示意图；
图4为图3中的A-A截面示意图；
图5为图1中的铜质换热管和铝质翅片的胀结截面示意图；
图6为本发明管板胀接原理图；
图7为本发明中管板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示，一种高压气体管板胀接的装置，包括压缩机1、压力表2、阀门3、进气管4、密封连接头5、铜质换热管6和铝质翅片7；压缩机1与阀门3之间的连接管路上设有压力表2，压力表用于检查胀管压力；压缩机1用于向待胀型铜质换热管内通入空气并加压；阀门3、进气管4、密封连接头5和铜质换热管6依次连接；阀门3连接压缩机与密封连接头，并防止空气回流；密封连接头5用于连接压缩机管路与待胀的铜质换热管6。
如图5所示，铜质换热管6由U形铜质换热管61和直铜质换热管62连接组成；采用焊接的方法将各个U形铜质换热管61与直铜质换热管62连接形成一个回路。在直铜质换热管62上串套多个铝质翅片7，形成铝合金翅片组，铝质翅片7与直铜质换热管62保持垂直。
如图6所示，铜质换热管6为直径在4mm-8mm之间的紫铜软态管，管壁厚度为0.2mm-1.0mm，其内外壁面可以是光滑的，也可以外壁面光滑而内壁面附带有齿形结构64，也可以是其他不规则毛细结构。铜质换热管6在管内基体63的基础上加工成齿形结构64，齿形结构64一般是通过旋压成型，一部分管壁材料挤压凸出为齿形翅片机构，一部分被挤压变薄。
如图3、4所示，密封接头5包括导向套51、进气板52、第一密封圈53、O型密封圈54、第二密封圈55、密封底座56、弹簧卡头57和弹簧卡头推块58；进气板52的四角开有导向孔，进气板52的外侧中部设有凸起，进气板52的内侧中部设有开口；密封底座56一面设有凸起，该凸起与进气板52内侧开口密封连接，密封底座56的另一面与弹簧卡头57相接，弹簧卡头57外周与弹簧卡头推块58螺纹连接；进气板52和密封底座56中部都设有通孔，进气板52的通孔穿过进气板52的外侧的凸起，该凸起内的通孔设有螺纹；弹簧卡头57中部设有通孔，该通孔由外到密封底座56带有5°的倾斜角，铜质换热管6穿过弹簧卡头57和密封底座56的通孔，与进气板52连接；进气板52中部通孔下端设有进气接头，该进气接头伸入铜质换热管6内；进气接头的外径略大于铜管内径，在进气接头处的铜质换热管6外周设有O型密封圈54，通过铜管挤压O型圈54，实现对铜管外壁的密封。在进气板52内侧开口的顶部与密封底座56平板接触面设有第一密封圈53，在密封底座56凸起顶部与进气板52内侧开口底部接触面设有第二密封圈55；导向套51穿过进气板52的四角的导向孔与密封底座56连接；进气板52与密封底座56通过导向套51定位来实现精确对接。弹簧卡头58头部成六瓣状，底部设有螺纹；弹簧卡头推板58中间开有与弹簧卡头57所对应的螺纹，将弹簧卡头推板58向上拧紧，则弹簧卡头推板58挤压弹簧卡头57头部六瓣状结构，该结构抱住心部的铜管从而实现对铜管的定位。利用双重密封圈密封，密封压力可达到胀管的密封要求，同时弹簧卡头利用胀管的膨胀锁死铜管，不需要单独模具来固定铜管。
如图7所示，所述的铝质翅片7上开设有多个用于安装直铜质换热管62的管孔71，管孔71的直径比铜质换热管管径大2％-8％。铝质翅片7材质为铝合金。
密封接头使用对接式密封结构和弹簧卡头锁死机构
一种高压气体管板胀接方法，包括如下步骤：
(1)裁取多段铜质换热管并且弯曲成U形；
(2)将U形铜质换热管进行表面去油污和氧化层处理；
(3)在直铜质换热管62上串套铝质翅片7，形成铝合金翅片组，使翅片组与铜质换热管保持垂直；采用焊接的方法将各个U形铜质换热管61与直铜质换热管62连接成一个回路；将连接成回路的铜质换热管一端利用焊接密封，另一端连入密封接头5，旋紧弹簧卡头推板58，将铜管固定，密封接头气缸推进进气板52沿着导向套51，进入铜管6中，进气口前端凸出部分挤压O型圈54，实现铜管和外壁的密封，同时进气板52与下板锁死，通过第一密封圈53和第二密封圈55实现对接密封。压缩机控制电路控制压缩机通入空气，并逐渐加压至15Mpa。由于弹簧卡爪内部有5°的斜度，通入高压气体后前端膨胀迫使铜质换热管加压后无法退出，因此不需要模具固定换热管及翅片组；
(4)保持通气压力30-50s，检查压力表2压力并保持空气压力30-50s。空气压力均匀的充满铜质换热管迫使铜质换热管外径膨胀产生塑性变形，与铝合金翅片上的管孔紧密结合并且挤压铝合金翅片产生弹性变形。膨胀结束后铝合金翅片的弹性变形回弹，进一步加紧了铜质换热管与翅片的结合强度。
(5)胀接完成后，切断铜质换热管连接密封接头端，胀管完成。
胀接主要有柔性胀接和机械胀接。柔性胀接包括液压胀、液袋胀、橡胶胀、爆炸胀等，通过一定的压力使换热管在一定的位置向外扩张达到胀接的目的。现有胀接方法均未使用气体。一般认为，对于硬管(钢质或者未退火的铜管)需要的气体胀接压力非常大，对压缩机和密封接头都有非常高的密封要求。对于弯曲形状复杂的管路进行胀接时不易固定。以下论文对胀接工艺进行了介绍，但是均未提到利用气体进行胀接。
本发明的无损管板胀接方法相对于机械胀管法，可以对大细长比的管路进行胀接，且对于管壁内部的凸起结构不会产生损伤，具有了液压胀管法的优点。而相对于液压胀管法，除了有液压胀管法的优点外，具有设备简单、工艺过程无油性物质、无需排气、压力均匀、成品率高、可保证焊接质量、效率高且不需要固定模等优点。
Claims (8)
1.一种高压气体管板胀接方法，其特征在于该方法包括以下步骤和工艺条件：
（1）铜质换热管由U形铜质换热管和直铜质换热管连接组成；U形铜质换热管是裁取多段铜质的换热管并且弯曲成U形得到；所述的铜质换热管为紫铜软态管，管壁厚度为0.2mm-1.0mm；
（2）将U形铜质换热管进行表面去油污和氧化层处理；
（3）在铝质翅片上开设多个用于安装直铜质换热管的管孔，管孔的直径比铜质换热管管径大2%-8%；取直铜质换热管上串套铝合金翅片组,使翅片与铜质换热管保持垂直，将各个U形铜质换热管与直铜质换热管连接为一个回路;将连接成回路的铜质换热管一端密封、另一端连入密封接头，打开压缩机控制阀通入空气，并逐渐加压至15Mpa以上；所述的密封接头包括导向套、进气板、第一密封圈、O型密封圈、第二密封圈、密封底座、弹簧卡头和弹簧卡头推块；所述进气板的外侧中部设有凸起，进气板的内侧中部设有开口；密封底座一面设有凸起，该凸起与进气板内侧开口密封连接，密封底座的另一面与弹簧卡头相接，进气板和密封底座中部都设有通孔，进气板的通孔穿过进气板的外侧的凸起，该凸起内的通孔设有螺纹；弹簧卡头中部设有通孔，该通孔由外到密封底座带有5°的倾斜角，铜质换热管穿过弹簧卡头和密封底座的通孔，与进气板连接；进气板中部通孔下端设有进气接头，该进气接头伸入铜质换热管内；进气接头的外径略大于铜管内径，在进气接头处的铜质换热管外周设有O型密封圈；
（4）空气铜管回路内部形成均匀的压力，保持30-50s迫使铜质换热管外径膨胀产生塑性变形，膨胀结束后铝合金翅片的弹性变形回弹，增强铜质换热管与翅片的结合强度；
（5）胀接完成后，切断铜质换热管连接密封接头端，胀管完成。
2.根据权利要求1所述的一种高压气体管板胀接方法，其特征在于：所述将各个U形铜质换热管与直铜质换热管连接为一个回路是采用焊接的方法实现。
3.根据权利要求1所述的一种高压气体管板胀接方法，其特征在于：所述的铜质换热管内外壁面是光滑的。
4.根据权利要求1所述的一种高压气体管板胀接方法，其特征在于：所述的铜质换热管外壁面是光滑的，内壁面附带有螺纹、轴向齿形或其他不规则毛细结构。
5.根据权利要求1所述的一种高压气体管板胀接方法，其特征在于：所述的铝合金翅片开设有用于安装铜质换热管的管孔，管孔直径比铜质换热管管径大2%-8%。
6.一种实现权利要求1所述方法的高压气体管板胀接的装置，其特征在于：在压缩机与阀门之间的连接管路上设有压力表，阀门、进气管、密封接头和铜质换热管依次连接；铜质换热管由U形铜质换热管和直铜质换热管连接组成；各个U形铜质换热管与直铜质换热管连接形成一个回路；在直铜质换热管上串套多个铝质翅片，形成铝合金翅片组,铝质翅片与直铜质换热管保持垂直；
所述的密封接头包括导向套、进气板、第一密封圈、O型密封圈、第二密封圈、密封底座、弹簧卡头和弹簧卡头推块；所述进气板的外侧中部设有凸起，进气板的内侧中部设有开口；密封底座一面设有凸起，该凸起与进气板内侧开口密封连接，密封底座的另一面与弹簧卡头相接，进气板和密封底座中部都设有通孔，进气板的通孔穿过进气板的外侧的凸起，该凸起内的通孔设有螺纹；弹簧卡头中部设有通孔，该通孔由外到密封底座带有5°的倾斜角，铜质换热管穿过弹簧卡头和密封底座的通孔，与进气板连接；进气板中部通孔下端设有进气接头，该进气接头伸入铜质换热管内；进气接头的外径略大于铜管内径，在进气接头处的铜质换热管外周设有O型密封圈。
7.根据权利要求6所述的高压气体管板胀接的装置，其特征在于：所述在进气板内侧开口的顶部与密封底座平板接触面设有第一密封圈，在密封底座凸起顶部与进气板内侧开口底部接触面设有第二密封圈。
8.根据权利要求6所述的高压气体管板胀接的装置，其特征在于：所述进气板的四角开有导向孔，导向套穿过进气板的四角的导向孔与密封底座连接。
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