CN104923873A - 一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法，其根据产品的不同特性制定不同钎焊工艺阶段的炉温和工件温度，从而有效解决了现有产品变形量超标、钎焊时间较长、产品报废率高、产品钎焊高度尺寸受限制、产品的承压强度低的问题。

Description

一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法
技术领域
本发明涉及铝制板翅式换热器，具体为一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法。
背景技术
   铝制板翅式换热器被广泛应用于冶金、航空、石化、天然气液化、气体分离、焦炉煤气液化等行业所使用的设备上，该铝制板翅式换热器在多种工作介质之间起到热量的相互交换作用，并通过热量相互交换达到工作介质气体、液体相互转化的目的，铝制板翅式换热器的核心部件为板束体，真空钎焊是板束体生产的关键工序，然而真空钎焊却极易受工艺不规化、真空炉、产品特性等因素影响，致使产品变形量超标、产品报废率高、产品钎焊高度尺寸受限制、产品的承压强度低以及在现有真空钎焊工艺中整个钎焊时间平均每炉用时36小时，钎焊时间较长的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法，其根据产品的不同特性制定不同钎焊工艺阶段的炉温和工件温度，从而有效解决了现有产品变形量超标、钎焊时间较长、产品报废率高、产品钎焊高度尺寸受限制、产品的承压强度低的问题。
其技术方案是这样的：一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法，其特征在于：其步骤是：
a、将加工好的各零件脱脂处理：各零件在50℃的热水中清洗后，放入35℃的含有质量百分比4%~6%的烧碱溶液中震荡浸泡2分钟，以剥离氧化层去除油污，然后放入含有质量百分比5%~8%硝酸溶液中中和，最后再用清水冲洗干净，吹除浮水，并于100℃的烘箱中热空气烘干；
b、在不锈钢材质制成的钎焊夹具板上将清洗和烘干后的侧板、复合板、冷通道翅片、冷通道导流片、冷通道封条、热通道翅片、热通道导流片、热通道封条依次叠放，直至叠放完毕，完成单个换热器芯部的初步组装，并重复上述叠放完成多个换热器芯部的叠层组装，对组装好的工件进行整形，使其平整、垂直检验合格后，用螺杆固定在夹具盘上；
c、用氮气吹净工装夹具、工件表面的颗粒微尘，准备进炉钎焊；
d、真空钎焊：使用炉膛尺寸为长8000mm×宽1600mm×高1900mm的真空钎焊炉，换热器芯部尺寸为长6000mm×宽1200mm×高1710mm，将置于夹具盘上的工件与夹具盘一起放到工件车上送入真空钎焊炉内，根据工装材料、工件原材料的不同特性，制定不同钎焊工艺阶段的炉温和工件温度，按要求位置装好铠装热电偶后关闭炉门，启动真空机组、炉内气压达到工艺要求后，送电加热、保温，高温净化工装、工件、炉膛，降炉温保温平衡工件内外温差，升温保温工件中心温度达工艺要求温度，停电继续抽真空，工件中心温度降至设定温度以下时出炉。
其进一步特征在于：所述d中的真空钎焊步骤为：
（1）、开启真空泵当真空钎焊炉内真空度优于2.3×10-1大气压时，以5.5℃/min的加热速率送电加热，真空度2.1×10-3大气压、工件中心温度320℃，时间9小时30分钟；
（2）、以4℃/min的加热速率升高温度净化真空钎焊炉内气温，真空度6.4×10-3大气压、工件表面温度570℃，时间49分钟；
（3）、采用梯度降温升温方式，平衡工件内、外温差，即炉温降到与工件表面温度570℃相等时的温度保温，当工件表面温度不大于560℃时升温，使温差不大于12℃，温差为工件的表面温度减去工件的中心温度的值，时间9小时40分钟；
（4）、升高温加快工件升温速率；真空度1.3×10-3大气压、工件表面温度610℃，时间63分钟；
（5）、采用梯度降温、控制工件表面温度稳中下降的保温方式、等待工件中心温度；真空度7.6×10-4大气压、工件中心温度583℃，时间3小时35分钟，停电继续抽真空；
（6）、工件中心温度540℃，时间3小时30分钟，出炉；
所述侧板为铝合金矩形板，厚度为5 mm ~6mm；所述复合板为铝合金矩形钎焊板；所述冷通道翅片、热通道翅片为铝合金箔冲制成的矩形翅片；所述冷通道导流片、热通道导流片为铝合金箔冲制成的多孔型翅片，高度与其相应通道的翅片高度相等；所述冷通道封条、热通道封条为铝合金制成的矩形长条板，厚度与其相应通道的翅片的高度相等；
各零件的连接组装关系为：在每两层复合板之间的四周通过冷通道封条围成一矩形通道，构成冷通道，并在所述冷通道两端留有相应的进、出口，在所述冷通道的中部放置冷通道翅片，在所述冷通道封条与冷通道翅片端部之间放置有冷通道导流片，所述复合板、冷通道封条、冷通道翅片、冷通道导流片之间通过高温钎焊；重复所述冷通道的布置，在每两层复合板之间的四周通过热通道封条围成一矩形通道，构成热通道，并在所述热通道两端留有相应的进、出口，在所述热通道的中部放置热通道翅片，在所述热通道封条与热通道翅片端部之间放置有热通道导流片，所述复合板、热通道封条、热通道翅片、热通道导流片之间通过高温钎焊，由上而下，由若干层相互被复合板隔离的冷通道与热通道交错叠层焊接，在所述冷通道与热通道之间共用一块复合板，在层叠的上下两端各焊有一块侧板。
本发明的有益效果是，通过对制作工艺的改进，在根据工装材料、工件原材料传热速率、材料析出气体时温度点的不同、工件变形温度点的不同，按相互影响较小时的温度值，设定炉温梯度值及工件温度，并通过提高工艺炉温，净化工装、炉膛气温，增强工件钎焊缝的强度，有效缩短了钎焊时间，采用梯度升温降温方式，缩短了工件材料屈服温度阶段时的保温时间，克服了工件局部变形的缺陷，提高了产品优等品率，换热器芯部尺寸增高，提高了工件钎焊高度尺寸限制，从而优化了产品设计，扩大了市场。
附图说明
图1是本发明的多层铝制板翅式换热器的结构示意图；
图2是本发明的单层铝制板翅式换热器的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法，其步骤是：
a、将加工好的各零件脱脂处理：各零件在50℃的热水中清洗后，放入35℃的含有质量百分比4%~6%的烧碱溶液中震荡浸泡2分钟，以剥离氧化层去除油污，然后放入含有质量百分比5%~8%硝酸溶液中中和，最后再用清水冲洗干净，吹除浮水，并于100℃的烘箱中热空气烘干；
b、在不锈钢材质制成的钎焊夹具板上将清洗和烘干后的侧板1、复合板2、冷通道翅片3、冷通道导流片4、冷通道封条5、热通道翅片6、热通道导流片7、热通道封条8依次叠放，直至叠放完毕，完成单个换热器芯部的初步组装，并重复上述叠放完成多个换热器芯部的叠层组装，使每层封条无外弹内凹，翅片无叠压；每层排列与图样要求一致，对组装好的工件进行整形，使其平整、垂直检验合格后，用螺杆固定在夹具盘上，其中，装配操作时需佩戴干净无油的细纱手套，防止零件二次污染；
c、用氮气吹净工装夹具、工件表面的颗粒微尘，准备进炉钎焊；
d、真空钎焊：使用炉膛尺寸为长8000mm×宽1600mm×高1900mm的真空钎焊炉，换热器芯部尺寸为长6000mm×宽1200mm×高1710mm，提高了工件钎焊高度尺寸限制，将置于夹具盘上的工件与夹具盘一起放到工件车上送入真空钎焊炉内，根据工装材料、工件原材料的不同特性，制定不同钎焊工艺阶段的炉温和工件温度，根据工装材料、工件原材料传热速率、材料析出气体时温度点的不同、工件变形温度点的不同，按相互影响较小时的温度值，设定炉温梯度值及工件温度，按要求位置装好铠装热电偶后关闭炉门，通过铠装热电偶显示工件温度，从而精确控制温度，启动真空机组、炉内气压达到工艺要求后，送电加热、保温，高温净化工装、工件、炉膛，有效增强了工件钎焊缝的强度，克服了工件局部变形的缺陷，提高了产品优等品率，扩大市场占有率、消除废品，炉温保温平衡工件内外温差，升温保温工件中心温度达工艺要求温度，停电继续抽真空，工件中心温度降至设定温度以下时出炉。
d中的真空钎焊步骤为：
（1）、开启真空泵当真空钎焊炉内真空度优于2.3×10-1大气压时，以5.5℃/min的加热速率送电加热，真空度2.1×10-3大气压、工件中心温度320℃，时间9小时30分钟；
（2）、以4℃/min的加热速率升高温度净化真空钎焊炉内气温，真空度6.4×10-3大气压、工件表面温度570℃，时间49分钟；
（3）、采用梯度降温升温方式，平衡工件内、外温差，即炉温降到与工件表面温度570℃相等时的温度保温，当工件表面温度不大于560℃时升温，使温差不大于12℃，温差为工件的表面温度减去工件的中心温度的值，时间9小时40分钟；
（4）、升高温加快工件升温速率；真空度1.3×10-3大气压、工件表面温度610℃，时间63分钟；
（5）、采用梯度降温、控制工件表面温度稳中下降的保温方式、等待工件中心温度；真空度7.6×10-4大气压、工件中心温度583℃，时间3小时35分钟，停电继续抽真空；
（6）、工件中心温度540℃，时间3小时30分钟，出炉；从而整个钎焊时间用时24小时左右，有效缩短了钎焊时间，也提高了生产效率。
侧板1为铝合金矩形板，厚度为5 mm ~6mm；复合板2为铝合金矩形钎焊板；冷通道翅片3、热通道翅片6为铝合金箔冲制成的矩形翅片；冷通道导流片4、热通道导流片7为铝合金箔冲制后再锯切成一定角度的具有导向作用的的多孔型翅片，高度与其相应通道的翅片高度相等；冷通道封条5、热通道封条8为铝合金制成的矩形长条板，厚度与其相应通道的翅片的高度相等；
各零件的连接组装关系为：在每两层复合板2之间的四周通过冷通道封条5围成一矩形通道，构成冷通道，并在冷通道两端留有相应的进口、出口，在冷通道的中部放置冷通道翅片3，在冷通道封条5与冷通道翅片3端部之间放置有冷通道导流片4，使流向导向到相应冷通道的进口、出口，复合板2、冷通道封条5、冷通道翅片3、冷通道导流片4之间通过高温钎焊；重复冷通道的布置，在每两层复合板2之间的四周通过热通道封条8围成一矩形通道，构成热通道，并在热通道两端留有相应的进、出口，在热通道的中部放置热通道翅片6，在热通道封条8与热通道翅片6端部之间放置有热通道导流片7，使流向导向到相应热通道的进口、出口，复合板2、热通道封条8、热通道翅片6、热通道导流片7之间通过高温钎焊，由上而下，由若干层相互被复合板2隔离的冷通道与热通道交错叠层焊接，在冷通道与热通道之间共用一块复合板，在层叠的上下两端各焊有一块侧板1，其中各冷、热通道分工不同，有的通道工作介质是气体，有的通道工作介质是液体，有的通道工作介质是气、液两相混流体，各通道之间的流向有错流、逆流等流动换热型式，有效实现了冷热量交换的目的。

Claims (4)

1.一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法，其特征在于：其步骤是：
a、将加工好的各零件脱脂处理：各零件在50℃的热水中清洗后，放入35℃的含有质量百分比4%~6%的烧碱溶液中震荡浸泡2分钟，以剥离氧化层去除油污，然后放入含有质量百分比5%~8%硝酸溶液中中和，最后再用清水冲洗干净，吹除浮水，并于100℃的烘箱中热空气烘干；
b、在不锈钢材质制成的钎焊夹具板上将清洗和烘干后的侧板、复合板、冷通道翅片、冷通道导流片、冷通道封条、热通道翅片、热通道导流片、热通道封条依次叠放，直至叠放完毕，完成单个换热器芯部的初步组装，并重复上述叠放完成多个换热器芯部的叠层组装，对组装好的工件进行整形，使其平整、垂直检验合格后，用螺杆固定在夹具盘上；
c、用氮气吹净工装夹具、工件表面的颗粒微尘，准备进炉钎焊；
d、真空钎焊：使用炉膛尺寸为长8000mm×宽1600mm×高1900mm的真空钎焊炉，换热器芯部尺寸为长6000mm×宽1200mm×高1710mm，将置于夹具盘上的工件与夹具盘一起放到工件车上送入真空钎焊炉内，根据工装材料、工件原材料的不同特性，制定不同钎焊工艺阶段的炉温和工件温度，按要求位置装好铠装热电偶后关闭炉门，启动真空机组、炉内气压达到工艺要求后，送电加热、保温，高温净化工装、工件、炉膛，降炉温保温平衡工件内外温差，升温保温工件中心温度达工艺要求温度，停电继续抽真空，工件中心温度降至设定温度以下时出炉。
2.根据权利要求1所述的一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法，其特征在于：所述d中的真空钎焊步骤为：
（1）、开启真空泵当真空钎焊炉内真空度优于2.3×10-1大气压时，以5.5℃/min的加热速率送电加热，真空度2.1×10-3大气压、工件中心温度320℃，时间9小时30分钟；
（2）、以4℃/min的加热速率升高温度净化真空钎焊炉内气温，真空度6.4×10-3大气压、工件表面温度570℃，时间49分钟；
（3）、采用梯度降温升温方式，平衡工件内、外温差，即炉温降到与工件表面温度570℃相等时的温度保温，当工件表面温度不大于560℃时升温，使温差不大于12℃，温差为工件的表面温度减去工件的中心温度的值，时间9小时40分钟；
（4）、升高温加快工件升温速率；真空度1.3×10-3大气压、工件表面温度610℃，时间63分钟；
（5）、采用梯度降温、控制工件表面温度稳中下降的保温方式、等待工件中心温度；真空度7.6×10-4大气压、工件中心温度583℃，时间3小时35分钟，停电继续抽真空；
（6）、工件中心温度540℃，时间3小时30分钟，出炉。
3.根据权利要求1所述的一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法，其特征在于：所述侧板为铝合金矩形板，厚度为5 mm ~6mm；所述复合板为铝合金矩形钎焊板；所述冷通道翅片、热通道翅片为铝合金箔冲制成的矩形翅片；所述冷通道导流片、热通道导流片为铝合金箔冲制成的多孔型翅片，高度与其相应通道的翅片高度相等；所述冷通道封条、热通道封条为铝合金制成的矩形长条板，厚度与其相应通道的翅片的高度相等。
4.根据权利要求1所述的一种铝制板翅式换热器的真空钎焊工艺方法，其特征在于：各零件的连接组装关系为：在每两层复合板之间的四周通过冷通道封条围成一矩形通道，构成冷通道，并在所述冷通道两端留有相应的进、出口，在所述冷通道的中部放置冷通道翅片，在所述冷通道封条与冷通道翅片端部之间放置有冷通道导流片，所述复合板、冷通道封条、冷通道翅片、冷通道导流片之间通过高温钎焊；重复所述冷通道的布置，在每两层复合板之间的四周通过热通道封条围成一矩形通道，构成热通道，并在所述热通道两端留有相应的进、出口，在所述热通道的中部放置热通道翅片，在所述热通道封条与热通道翅片端部之间放置有热通道导流片，所述复合板、热通道封条、热通道翅片、热通道导流片之间通过高温钎焊，由上而下，由若干层相互被复合板隔离的冷通道与热通道交错叠层焊接，在所述冷通道与热通道之间共用一块复合板，在层叠的上下两端各焊有一块侧板。
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