CN105737646A - 一种板式换热器及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种板式换热器及其制作工艺，所述换热器包含有由换热板（2a、2b）依次叠加构成的换热板组（2），换热板基材平板至少一侧面上复合有钎焊焊料层（5），换热板基材平板冲压出人字形波纹形成换热板（2a、2b）。本发明涉及一种板式换热器及其制作工艺，制作工艺简单、生产价格低廉且生产效率高。

Description

一种板式换热器及其制作工艺
技术领域
本发明涉及一种连接牢固可靠的板式换热器及其制作工艺，属于换热器技术领域。
背景技术
目前，板式换热器是最高效的热交换装置，每块换热板的相邻侧一般是不同工质的流道，用于将制冷工质工作时热量或冷量交换出来。如DE4422178和WO/94/14021/均是板式换热器的典型结构；
常规的板式换热器制造工艺为：先通过模具分别压制生产换热板、钎焊焊料零部件，然后依照换热板、钎焊焊料、换热板……依次叠加组装在一起；采用这种结构的板式换热器需要在相邻换热板之间设置上钎焊焊料，而且钎焊焊料需要利用模具压制成与换热板一样外形的波纹结构，而制造钎焊焊料零部件的模具、人工费十分昂贵，因此不但增加了整个制作工艺的工序而且使得增加了其制造成本；同时，由于钎焊焊料的材质一般比较薄、软，不易利用机械手取和放，只能采用人工方式进行组装，因此制约了换热器制造过程中的自动化生产，不利于提高其产量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种制作工艺简单、生产价格低廉且生产效率高的板式换热器及其制作工艺。
本发明的目的是这样实现的：
一种板式换热器，所述换热器包含有由换热板依次叠加构成的换热板组，所述换热板上均设置有凹凸的人字形波纹，相邻换热板之间形成第一板间间隙和第二板间间隙，所述第一板间间隙和第二板间间隙交替设置用于流通两种不同的介质，换热板基材平板至少一侧面上复合有钎焊焊料层，换热板基材平板冲压出人字形波纹形成换热板；所述换热板的四周边缘设置有一圈弯曲边缘，相邻换热板之间的弯曲边缘相互支撑形成接触面。
本发明一种板式换热器，换热板上的波纹下凹的低点与换热板上的波纹上凸的高点相互支撑形成接触点。
本发明一种板式换热器，所述弯曲边缘与换热板的板面之间的夹角为α，α∈（75°，90°）。
本发明一种板式换热器，所述钎焊焊料层为单质金属层或者合金层；当钎焊焊料层为单质金属层时，通过电镀方式将单质金属电镀至换热板上；当钎焊焊料层为合金层时，将合金层贴附于换热板基材平板上，换热板基材平板冲压出人字形波纹形成换热板。
本发明一种板式换热器，所述换热板上复合的钎焊焊料层具有低于1100℃液相线温度；所述的换热板具有高于1200℃固相线温度。
本发明一种板式换热器，所述换热板上复合的钎焊焊料层中至少包含95%重量的铜。
本发明一种板式换热器，所述换热板上复合的钎焊焊料层中包含的各组物质的重量百分比关系为：
≥40%的Ni；
<35%Fe；
<11%Cr；
<7%Si；
<2%B。
一种板式换热器的制作工艺，所述工艺包含有下述步骤：
步骤一、基板处理：在卷料的一侧或两侧表面上复合钎焊焊料层5；当钎焊焊料层5为单质金属层时，通过电镀方式将单质金属电镀至卷料表面上；当钎焊焊料层5为合金层时，将合金层贴附于卷料表面上；
步骤二、基板裁切：将复合上钎焊焊料层5的卷料裁切成相应规格的换热板基材平板；
步骤三、冲压成型：将步骤二中复合上钎焊焊料层5且裁切好的换热板基材平板利用压机进行冲压成型得到表面具有人字形波纹换热板；
步骤四、冲孔切边：对成型后的换热板冲切，使得其上形成通孔，并将换热板边缘的残余料清除；
步骤五、烘干或清洗：将步骤四生产得到的换热板成品进行水洗或者进入烘干炉进行加温烘干；
步骤六、组装：将换热板叠加压紧构成换热板组；
步骤七、焊接：将步骤六中得到的换热板组放入真空炉中进行高温焊接，高温焊接结束后，停止加热并将焊接构成一整体结构的换热板组密封保留在真空炉中随着真空炉的降温进行冷却，从而使得其在真空环境中冷却，不会发生变色等意外状况；
步骤八、试压：取出冷却至室温后的换热板组充气测试其密封性；冲入气体的压力为1.5个大气压；
步骤九：包装：将通过试压的换热板组包装后等待出货；
在上述步骤二中，钎焊焊料层的液相线温度低于换热板基材平板的固相线温度，从而使得加热过程中，当钎焊焊料层处于熔融液态时，换热板基材平板仍处于固态；
在上述步骤七中，当换热板组在高于1120℃的真空环境中进行焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在换热板压制前，在换热板基材平板的平面上复合在一层钎焊焊料层，且钎焊焊料层的液相线温度低于换热板基材平板的固相线温度；随后紧密复合设置了钎焊焊料层的换热板基材平板在模具中压制成型；清洁、组装后进入1120℃的真空环境中焊接，此时钎焊焊料层融化成液体状进行流动，将相邻两块换热板上的波纹的低点、高点接触形成的接触点包围；当温度降低冷却时，融化的钎焊焊料层凝固，将相邻的换热板彼此通过接触点永久连接在一起；而且在整个焊接的过程中，相邻换热板上的弯曲边缘所形成的接触面也填充满了熔融状态的钎焊焊料，凝固后形成永久连接的密封面并形成分别用于第一介质的第一板间间隙和用于第二介质的第二板间间隙4；
在整个过程中，换热板表面的钎焊焊料层是通过“平板与平板”的形式进行物理贴合方法复合在其表面，且复合过程在压制所述板之前进行；换热板在压制波纹前是通过冷轧工艺制造的卷板，钎焊焊料有两种形式：一、合金材料，此时钎焊焊料也可以制造成比较薄的卷板状，这样卷的平板与平板通过粘贴等工艺进行复合，相当的容易进行工业化生产；二、单质金属，此时换热板表面的钎焊焊料层是通过电镀的方法复合在其表面，且复合过程在压制所述板之前进行，通过利用电解原理在换热板金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的方法，使得钎焊焊料复合在换热板表面，适合工业化生产；
同时，换热板表面的钎焊焊料层具有低于1100℃液相线温度；而换热板基材平板具有高于1200℃固相线温度；当换热板所组成的换热板组在1150℃左右的真空加热炉内时，钎焊焊料层融化成液体状，而换热板还是固体，在毛细作用下，液体状的钎焊焊料流动并填充满相邻换热板之间的细小缝隙，并在冷却时将换热板组焊接成永久连接的换热器；且在换热板的生产过程中省去了焊料部件的制造及装配，简化了生产工序、降低了制造成本，同时便于自动化的大规模批量化生产。
附图说明
图1为本发明一种板式换热器的结构示意图。
图2为本发明一种板式换热器的图1局部方法图。
图3为本发明一种板式换热器的相邻换热板的配合结构示意图。
图4为本发明一种板式换热器的换热板基材平板和钎焊焊料层的结构示意图。
其中：
换热板2a、2b；
第一板间间隙3、第二板间间隙4、钎焊焊料层5、接触点6、弯曲边缘7、接触面8。
具体实施方式
参见图1~4，本发明涉及的一种板式换热器，所述换热器包含有由换热板2a、2b依次叠加构成的换热板组2，换热板基材平板至少一侧面上复合有钎焊焊料层5，换热板基材平板冲压出人字形波纹形成换热板2a、2b；
由于钎焊焊料层5连同换热板基材平板一同冲压形成换热板2a、2b，因此在组装换热板组2时，仅需依次叠加换热板2a、2b即可，无需另外安放钎焊焊料，因此不但简化了流程，降低了成本、提高了效率；而且可利用机械手等机械化设备直接对换热板2a、2b进行工业化、规模化生产进一步提高了效率；
所述换热板2a、2b上均设置有凹凸的人字形波纹，相邻换热板2a、2b之间形成第一板间间隙3和第二板间间隙4，所述第一板间间隙3和第二板间间隙4交替设置用于流通两种不同的介质；具体的讲，换热板2a上波纹下凹的低点与换热板2b上波纹上凸的高点相互支撑形成接触点6；
所述换热板2a、2b的板面上贴附有钎焊焊料层5，所述钎焊焊料层5上印制有与换热板2a、2b相对应匹配的人字形波纹，从而使得钎焊焊料层5与换热板2a、2b的板面紧密贴合在一起；
所述换热板2a、2b的四周边缘设置有一圈弯曲边缘7，相邻换热板2a、2b之间的弯曲边缘7相互支撑形成接触面；具体的讲，所述弯曲边缘7与换热板2a、2b的板面之间的夹角为α，α∈（75°，90°）；
进一步的，所述钎焊焊料层5为单质金属层或者合金层；当钎焊焊料层5为单质金属层时，通过电镀方式将单质金属电镀至换热板2a、2b上；当钎焊焊料层5为合金层时，将合金层贴附于换热板基材平板上，换热板基材平板冲压出人字形波纹形成换热板2a、2b；
进一步的，所述换热板2a、2b上复合的钎焊焊料层5具有低于1100℃液相线温度；所述的换热板2具有高于1200℃固相线温度。
进一步的，所述换热板2a、2b上复合的钎焊焊料层5中至少包含95%重量的铜；这是由于，铜的液相线温度为1080℃，且液态状的铜流动性非常好，非常适合作为焊料；
进一步的，所述换热板2a、2b上复合的钎焊焊料层5中包含的各组物质的重量百分比关系为：
≥40%的Ni；
<35%Fe；
<11%Cr；
<7%Si；
<2%B；
其中，镍焊料的高含量用于增加产品的耐腐蚀性能。
一种板式换热器的制作工艺，所述工艺包含有下述步骤：
步骤一、基板处理：在卷料的一侧或两侧表面上复合钎焊焊料层5；当钎焊焊料层5为单质金属层时，通过电镀方式将单质金属电镀至卷料上；当钎焊焊料层5为合金层时，将合金层贴附于卷料上；
步骤二、基板裁切：将复合上钎焊焊料层5的卷料裁切成相应规格的换热板基材平板；
步骤三、冲压成型：将步骤二中复合上钎焊焊料层5且裁切好的换热板基材平板利用压机进行冲压成型得到表面具有人字形波纹换热板；
步骤四、冲孔切边：对成型后的换热板冲切，使得其上形成通孔，并将换热板边缘的残余料清除；
步骤五、烘干或清洗：将步骤四生产得到的换热板成品进行水洗或者进入烘干炉进行加温烘干；
步骤六、组装：将换热板叠加压紧构成换热板组2；
步骤七、焊接：将步骤六中得到的换热板组2放入真空炉中进行高温焊接，高温焊接结束后，停止加热并将焊接构成一整体结构的换热板组2密封保留在真空炉中随着真空炉的降温进行冷却，从而使得其在真空环境中冷却，不会发生变色等意外状况；
步骤八、试压：取出冷却至室温后的换热板组2充气测试其密封性；冲入气体的压力为1.5个大气压；
步骤九：包装：将通过试压的换热板组2包装后等待出货；
在上述步骤一中，钎焊焊料层5的液相线温度低于换热板基材平板的固相线温度，从而使得加热过程中，当钎焊焊料层5处于熔融液态时，换热板基材平板仍处于固态；
在上述步骤七中，当换热板组2在高于1120℃的真空环境中进行焊接，钎焊焊料层5融化成液体状、流动，并将换热板2a上的波纹的低点和换热板2b上波纹的高点接触形成的接触点6包围；当温度降低冷却时，融化的钎焊焊料层5凝固，并将换热板2a、2b彼此通过接触点6永久连接在一起；与此同时，所述换热板2a、2b上的弯曲边缘7所形成的接触面8也填满钎焊焊料层5，当其冷却凝固后形成永久连接的密封面。
另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种板式换热器，所述换热器包含有由换热板（2a、2b）依次叠加构成的换热板组（2），所述换热板（2a、2b）上均设置有凹凸的人字形波纹，相邻换热板（2a、2b）之间形成第一板间间隙（3）和第二板间间隙（4），所述第一板间间隙（3）和第二板间间隙（4）交替设置用于流通两种不同的介质，其特征在于：
换热板基材平板至少一侧面上复合有钎焊焊料层（5），换热板基材平板冲压出人字形波纹形成换热板（2a、2b）；所述换热板（2a、2b）的四周边缘设置有一圈弯曲边缘（7），相邻换热板（2a、2b）之间的弯曲边缘（7）相互支撑形成接触面；所述弯曲边缘（7）与换热板（2a、2b）的板面之间的夹角为α，α∈（75°，90°）。
2.如权利要求1所述一种板式换热器，其特征在于：换热板（2a）上的波纹下凹的低点与换热板（2b）上的波纹上凸的高点相互支撑形成接触点（6）。
3.如权利要求1所述一种板式换热器，其特征在于：所述钎焊焊料层（5）为单质金属层或者合金层；当钎焊焊料层（5）为单质金属层时，通过电镀方式将单质金属电镀至换热板（2a、2b）上；当钎焊焊料层（5）为合金层时，将合金层贴附于换热板基材平板上，换热板基材平板冲压出人字形波纹形成换热板（2a、2b）。
4.如权利要求1所述一种板式换热器，其特征在于：所述换热板（2a、2b）上复合的钎焊焊料层（5）具有低于1100℃液相线温度；所述的换热板（2）具有高于1200℃固相线温度。
5.如权利要求1所述一种板式换热器，其特征在于：所述换热板（2a、2b）上复合的钎焊焊料层（5）中至少包含95%重量的铜。
6.如权利要求1所述一种板式换热器，其特征在于：所述换热板（2a、2b）上复合的钎焊焊料层（5）中包含的各组物质的重量百分比关系为：
≥40%的Ni；
<35%Fe；
<11%Cr；
<7%Si；
<2%B。
7.一种板式换热器的制作工艺，其特征在于：所述工艺包含有下述步骤：
步骤一、基板处理：在卷料的一侧或两侧表面上复合钎焊焊料层5；当钎焊焊料层5为单质金属层时，通过电镀方式将单质金属电镀至卷料上；当钎焊焊料层5为合金层时，将合金层贴附于卷料上；
步骤二、基板裁切：将复合上钎焊焊料层5的卷料裁切成相应规格的换热板基材平板；
步骤三、冲压成型：将步骤二中复合上钎焊焊料层5且裁切好的换热板基材平板利用压机进行冲压成型得到表面具有人字形波纹换热板；
步骤四、冲孔切边：对成型后的换热板冲切，使得其上形成通孔，并将换热板边缘的残余料清除；
步骤五、烘干或清洗：将步骤四生产得到的换热板成品进行水洗或者进入烘干炉进行加温烘干；
步骤六、组装：将换热板叠加压紧构成换热板组；
步骤七、焊接：将步骤六中得到的换热板组放入真空炉中进行高温焊接，高温焊接结束后，停止加热并将焊接构成一整体结构的换热板组密封保留在真空炉中随着真空炉的降温进行冷却，从而使得其在真空环境中冷却，不会发生变色等意外状况；
步骤八、试压：取出冷却至室温后的换热板组充气测试其密封性；冲入气体的压力为1.5个大气压；
步骤九：包装：将通过试压的换热板组包装后等待出货。
8.如权利要求7所述一种板式换热器的制作工艺，其特征在于：在上述步骤二中，钎焊焊料层的液相线温度低于换热板基材平板的固相线温度，从而使得加热过程中，当钎焊焊料层处于熔融液态时，换热板基材平板仍处于固态。
9.如权利要求7所述一种板式换热器的制作工艺，其特征在于：在上述步骤七中，当换热板组在高于1120℃的真空环境中进行焊接。
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