CN104175010B - 一种锯齿型翅片管制作方法及其专用工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锯齿型翅片管制作方法，其创新低点在于：焊接翅管与外管时，在翅片与外管内壁相接触的两侧面上均喷涂一层低熔点焊接材料涂层，涂层区域靠近外管，保持外管0.05～0.35mm的距离，加热熔化利用毛细现象焊接。还提供一种锯齿型翅片管制作方法中锯齿型翅片管的专用工装，包括底座、套管、定位块和内定位柱；底座、套管和定位块组成外工装，底座和内定位柱组成内工装。本发明解决了因为翅片与管子同种材料或不一样的材料而进行不同工艺制作的问题，化繁为简，提高了生产效率和生产能力，进行传热时，中间没有热阻，可大大加强传热性能，换热效果可以达到98.4～99.6%。

Description

一种锯齿型翅片管制作方法及其专用工装

技术领域

本发明涉及一种锯齿型翅片管制作方法，本发明还涉及一种锯齿型翅片管的专用工装，属于热管换热元件制备领域。

背景技术

通常在需要进行热传递的换热装置表面通过增加导热性较强的金属片,增大换热装置的换热表面积，提高换热效率，具有此功能的金属片称之为翅片。

翅片式换热器包括以下两种：

1、板翅式换热器：通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心，配以必要的封头、接管、支撑等就组成了板翅式换热器。

2、翅片管式换热器：是一种带翅的管式热交换器。可以仅由一根或若干根翅片管组成，如暖气片，也可再配以外壳、风机等组成空冷器型式的热交换器。

其中，翅片管是翅片管热交换器中主要换热元件，不同结构的热交换器管对热交换器管的换热性能的有很显著的影响。近年来，新型的热交换器管结构也是研究的主要方向。众所周知，翅片管由基管和翅片组合而成，基管通常为圆管，也有扁平管和椭圆管。管内、外流体通过管壁及翅片进行热交换，由于翅片扩大了传热面积，使换热得以改善。翅片类型多种多样，翅片可以各自加在每根单管上，也可以同时与数根管子相连接。

铸造、机械加工或轧制而成，翅片与管子一体，无接触热阻，强度高，但要求翅片与管子同种材料。如低压锅炉的省煤器就是采用整体铸造的翅片管。焊接翅片用钎焊或氩弧焊等工艺制造，可使用与管子不一样的材料，由于它的制造简易、经济且具有较好的传热和机械性能，故已在工业上广为应用，它的主要问题就是焊接工艺质量令人不甚满意。

实验研究得出，对于中间换热器高温侧，每升高1℃，制冷系统的换热量及效率提高约3.6％和0.5％；对低温侧，随着过热度的降低，每降低1℃，换热量提高1％，随蒸发器出口干度降低，换热量提高2％。同时提升了汽车空调性能(主要是能效比COP)，可以帮助降低燃油消耗1～1.5％，同时对降低尾气排放也大有好处。使用不同结构的热交换器管的中间换热器的效率也不同，开发结构简单、易于制造且换热效果好的热交换器管对节能及提高制冷系统的性能等有着重要的意义。

综上所述，如何简化不同材料与相同材料的区别的制作方法和如何提高焊接工艺中的质量问题，以及现有技术中仍然存在翅片与管子有间隙，从而导致的中间热阻大的问题，是该领域研究人员需要急需解决的课题，因此，本领域的技术人员致力于开发一种结构紧凑，换热能力强的热管。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种锯齿型翅片管制作方法及其专用工装，热管的换热性能的有很显著的提高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种锯齿型翅片管制作方法，包括外管以及固定在外管上的翅片，其创新点在于：所述外管与翅片的连接方法为在翅片上需要与外管接触的区域两侧面均喷涂一层低熔点焊接材料涂层；对翅片与外管的相对位置进行定位，使得翅片中与外管接触的区域距外管0.05-0.35mm的间隙；加热低熔点焊接材料涂层，通过毛细现象使得翅片接触区域两侧的低熔点焊接材料涂层向间隙移动填充间隙，冷却后实现翅片与外管的焊接固定。

进一步的，所述制作方法具体包括以下步骤：

（1）配备一个外径与冲压出的锯齿型翅片A内圆直径相应的内定位柱，内定位柱固定在设置有相应凹槽的底座上，将内定位柱内置于外管中，并使得内定位柱轴线与外管轴线重合，在锯齿型翅片A与外管内壁相接触的两侧面上均喷涂一层低熔点焊接材料涂层；

（2）将冲压出的锯齿型翅片A插入内定位柱与外管形成的环形空腔内，使得的锯齿型翅片A涂层区域刚好距外管内壁的间隙为0.05～0.35mm，加热至低熔点焊接材料涂层熔化，利用毛细现象进行焊接，焊接结束后取出内定位柱和底座；

（3）配备一个外径与冲压出的锯齿型翅片B内圆直径相应的套管，将套管套置于外管，并使得套管轴线与外管轴线重合，在套管内壁一周焊接上若干个与锯齿型翅片B的锯齿相契合的定位块；

（4）将冲压出的锯齿型翅片B包裹在外管外壁上，在锯齿型翅片B与外管外壁相接触的两侧面上均喷涂一层低熔点焊接材料涂层；

（5）将步骤（3）制作的套管套在锯齿型翅片B外面，套管固定在设置有相应凹槽的底座上，锯齿型翅片B的锯齿分别契合在定位块中，控制外管与翅片的间隙为0.05～0.35mm，加热至低熔点焊接材料涂层熔化，进行毛细焊接，焊接结束后取出底座和套管。

进一步的，所述一层低熔点焊接材料涂层的厚度为0.8～1.2μm。

进一步的，所述毛细焊接的焊接温度控制在30～50℃。

进一步的，所述外管与翅片的间隙为0.15～0.3mm。

进一步的，所述外管与翅片的间隙为0.25mm。

进一步的，所述喷涂低熔点焊接材料涂层具体为：

（1）使用喷枪对距齿型翅片的两侧翅片分别进行一次喷涂低熔点焊接材料涂层，低熔点焊接材料涂层与锯齿型翅片表面完全覆盖，喷涂至单面焊接材料涂层的厚度为0.3～0.4μm，设置喷涂气压范围为0.2～0.3Mpa，喷涂温度为15～25℃；

（2）喷涂结束后室温冷却干燥20～30min，继续进行二次喷涂，喷涂至单面低熔点焊接材料涂层的厚度为0.5～0.8μm，设置喷涂气压范围为0.2～0.25Mpa，喷涂温度为15～35℃，喷涂结束。

本发明的另一个目的是提供一种锯齿型翅片管制作方法中锯齿型翅片管的专用工装，其创新点在于：包括底座、套管、定位块和内定位柱；所述底座、套管和定位块组成外工装，底座和内定位柱组成内工装；

所述底座为圆形底座，底座表面设置有直径不等的，且与翅片管不同管子直径相配合的圆形凹槽；

所述套管为直径大于锯齿型翅片外管的管子；

所述定位块为凹形结构，凹形底面为弧形，与锯齿型翅片套管固定贴合连接，凹形内表面与锯齿型翅片齿形斜面相契合；

所述内定位柱为直径小于锯齿型翅片外管的内管。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明的翅片管包括内翅片和外翅片，通过巧妙而独特的结合，控制间隙，使得翅片管结构紧凑，换热能力强。

（2）本发明的翅片管的制作方法，利用毛细现象焊接的理念，理论上实现无缝连接，解决了现有技术中翅片与管子有间隙，从而导致的中间热阻大的问题，解决了市场需求和改善了换热元件的使用效果。

（3）本发明特定的涂层厚度设置，以及翅片间隙与涂层长度的比例控制，使得翅片与管子的连接更加紧密，可以实现零热阻传热；使用特定的喷涂方式，实现喷涂涂层的厚度控制和长度控制，将翅片与管子的连接更加紧密的同时，避免原材料的浪费。

（4）本发明解决了因为翅片与管子同种材料或不一样的材料而进行不同工艺制作的问题，化繁为简，提高了生产效率和生产能力，进行传热时，中间没有热阻，可大大加强传热性能，换热效果可以达到98.4～99.6%。

（5）本发明翅片的专用工装，解决了内外翅片同时存在的制作难题，工装结构简单，原材料方便，加工便利，是翅片管生产的有利保障。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。

图1为外管与翅片的位置关系示意图。

图2为本发明外定位工装的整体结构示意图。

图3为本发明内定位工装的整体结构示意图。

图4为本发明外定位工装的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。

实施例1

本发明主体为一种管内翅片管，包括若干个锯齿型翅片和外管；若干个锯齿型翅片依次设置于外管之间，与外管内壁相接触。研究发现，这样的结构使得翅片与管子有间隙，从而导致中间热阻大，传热效果差。

本发明在上述基础上，增加外翅片和内翅片，并且减小管子与翅片的间隙，实现没有热阻，提高传热效率。

一、本发明翅片管的专用工装：包括底座5、套管7、定位块9和内定位柱8；底座5、套管7和定位块9组成外工装，底座5和内定位柱8组成内工装；底座5为圆形底座，底座表面设置有直径不等的，且与翅片管不同管子直径相配合的圆形凹槽6；套管7为直径大于锯齿型翅片外管的管子；定位块9为凹形结构，凹形底面为弧形，与锯齿型翅片2套管7固定贴合连接，凹形内表面与锯齿型翅片2齿形斜面相契合；内定位柱8为直径小于锯齿型翅片2外管1的内管。

二、结合上述专用工装的一种锯齿型翅片管制作方法：用金属片料冲压形成锯齿型翅片，每隔一段预定距离，反向挤压出相同的锯齿得到翅片，接着按以下步骤进行：

（1）配备一个外径与冲压出的锯齿型翅片A内圆直径相应的内定位柱，内定位柱固定在设置有相应凹槽的底座上，将内定位柱内置于外管中，并使得内定位柱轴线与外管轴线重合，在锯齿型翅片A与外管内壁相接触的两侧面上均喷涂一层低熔点焊接材料涂层；

（2）将冲压出的锯齿型翅片A插入内定位柱与外管形成的环形空腔内，使得的锯齿型翅片A涂层区域刚好距外管内壁的间隙为0.05mm，加热至低熔点焊接材料涂层熔化，利用毛细现象进行焊接，焊接结束后取出内定位柱和底座；

（3）配备一个外径与冲压出的锯齿型翅片B内圆直径相应的套管，将套管套置于外管，并使得套管轴线与外管轴线重合，在套管内壁一周焊接上若干个与锯齿型翅片B的锯齿相契合的定位块；

（4）将冲压出的锯齿型翅片B包裹在外管外壁上，在锯齿型翅片B与外管外壁相接触的两侧面上均喷涂一层低熔点焊接材料涂层；

（5）将步骤（3）制作的套管套在锯齿型翅片B外面，套管固定在设置有相应凹槽的底座上，锯齿型翅片B的锯齿分别契合在定位块中，控制外管与翅片的间隙为0.05mm，加热至低熔点焊接材料涂层熔化，进行毛细焊接，焊接结束后取出底座和套管。

上述喷涂低熔点焊接材料涂层具体为：

（1）使用喷枪对距齿型翅片的两侧翅片分别进行一次喷涂低熔点焊接材料涂层，低熔点焊接材料涂层与锯齿型翅片表面完全覆盖，喷涂至单面焊接材料涂层的厚度为0.3μm，设置喷涂气压范围为0.2Mpa，喷涂温度为15℃；

（2）喷涂结束后室温冷却干燥20min，继续进行二次喷涂，喷涂至单面低熔点焊接材料涂层的厚度为0.5μm，设置喷涂气压范围为0.2Mpa，喷涂温度为15℃，喷涂结束。

本实施例利用毛细现象焊接的理念，理论上实现无缝连接，解决了现有技术中翅片与管子有间隙，从而导致的中间热阻大的问题；特定的涂层厚度设置，以及翅片间隙与涂层长度的比例控制，使得翅片与管子的连接更加紧密，可以实现零热阻传热；

本实施例的翅片管包括内翅片和外翅片，通过巧妙而独特的结合，控制间隙，使得翅片管结构紧凑，换热能力强，换热效果达99.6%。

实施例2

在实施例1的基础上，采用实施例1的工装和制作方法进行锯齿型翅片的制作，改变外管与翅片的间隙为0.35mm。

改变实施例1喷涂低熔点焊接材料涂层具体步骤参数：

（1）使用喷枪对距齿型翅片的两侧翅片分别进行一次喷涂低熔点焊接材料涂层，低熔点焊接材料涂层与锯齿型翅片表面完全覆盖，喷涂至单面焊接材料涂层的厚度为0.4μm，设置喷涂气压范围为0.3Mpa，喷涂温度为25℃；

（2）喷涂结束后室温冷却干燥30min，继续进行二次喷涂，喷涂至单面低熔点焊接材料涂层的厚度为0.8μm，设置喷涂气压范围为0.25Mpa，喷涂温度为35℃，喷涂结束。

本实施例的翅片管包括内翅片和外翅片，通过巧妙而独特的结合，控制间隙，使得翅片管结构紧凑，换热能力强，换热效果达98.4%。

Claims (5)

1.一种锯齿型翅片管制作方法，包括外管以及固定在外管上的翅片，其特征在于：所述外管与翅片的连接方法为在翅片上需要与外管接触的区域两侧面均喷涂一层低熔点焊接材料涂层；对翅片与外管的相对位置进行定位，使得翅片中与外管接触的区域距外管0.05-0.35mm的间隙；加热低熔点焊接材料涂层，通过毛细现象使得翅片接触区域两侧的低熔点焊接材料涂层向间隙移动填充间隙，冷却后实现翅片与外管的焊接固定；所述制作方法具体包括以下步骤：

（1）配备一个外径与冲压出的锯齿型翅片A内圆直径相应的内定位柱，将内定位柱内置于外管中，并使得内定位柱轴线与外管轴线重合，在锯齿型翅片A与外管内壁相接触的两侧面上均喷涂一层低熔点焊接材料涂层；

（2）将冲压出的锯齿型翅片A插入内定位柱与外管形成的环形空腔内，使得的锯齿型翅片A涂层区域刚好距外管内壁的间隙为0.05～0.35mm，加热至低熔点焊接材料涂层熔化，利用毛细现象进行焊接；

（3）配备一个外径与冲压出的锯齿型翅片B内圆直径相应的套管，将套管套置于外管，并使得套管轴线与外管轴线重合，在套管内壁一周焊接上若干个与锯齿型翅片B的锯齿相契合的定位块；

（4）将冲压出的锯齿型翅片B包裹在外管外壁上，在锯齿型翅片B与外管外壁相接触的两侧面上均喷涂一层低熔点焊接材料涂层；

（5）将步骤（3）制作的套管套在锯齿型翅片B外面，控制外管与翅片的间隙为0.05～0.35mm，加热至低熔点焊接材料涂层熔化，进行毛细焊接，焊接结束后取出底座和套管。

2.根据权利要求1所述的锯齿型翅片管制作方法，其特征在于：所述一层低熔点焊接材料涂层的厚度为0.8～1.2μm。

3.根据权利要求1所述的锯齿型翅片管制作方法，其特征在于：所述外管与翅片的间隙为0.15～0.3mm。

4.根据权利要求1所述的锯齿型翅片管制作方法，其特征在于：所述外管与翅片的间隙为0.25mm。

5.一种权利要求1所述的锯齿型翅片管制作方法中锯齿型翅片管的专用工装，其特征在于：包括底座、套管、定位块和内定位柱；所述底座、套管和定位块组成外定位工装，底座和内定位柱组成内定位工装；

所述底座为圆形底座，底座表面设置有直径不等的，且与翅片管不同管子直径相配合的圆形凹槽；

所述套管为直径大于锯齿型翅片外管的管子；

所述定位块为凹形结构，凹形底面为弧形，与锯齿型翅片套管固定贴合连接，凹形内表面与锯齿型翅片齿形斜面相契合；

所述内定位柱为直径小于锯齿型翅片外管的内管。