CN110072300B - 一种铝加热圈及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种铝加热圈及其制造方法,该铝加热圈包括加热管及两个半圆环形加热圈,半圆环形加热圈包括外圈、内圈及导热圈,外圈、内圈及导热圈均采用铝压延板制成,外圈的内侧面上设有凹槽,加热管放置在凹槽内,导热圈沿内圈的周向方向间隔式分布,外圈周向端面上设有凸耳,凸耳上设有紧固孔,导热圈外侧与内圈内侧之间、内圈外侧与外圈内侧之间、加热管与凹槽之间均设有铝钎焊层。所述制造方法包括外圈的制造、内圈及导热圈的制造、钎剂溶液及钎剂钎料混合物配制、涂钎剂钎料、组装、钎焊、外观处理、装配或焊接接线端。本发明旨在提供一种热传导效率高、制造工艺无污染、制造简单、成本低的铝加热圈及其制造方法。

Description

一种铝加热圈及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种铝加热圈及其制造方法,具体的说,尤其是一种用铝压延板制造而成的铝加热圈及其制造方法。
背景技术
铝加热圈一般是由加热管及铸铝件组成。一般成型方式是将制造好的发热管置于泥模腔内,再往泥模腔内注入熔融铝合金浆料铸造而成。铸造而成的铝加热圈由于铸造过程中没有压力,组织疏松,密度小,传热能力并不强。而且铸铝加热圈机加工工作量大,导致成本居高不下。另铸造工艺的污染非常严重,是国家重点监控的污染问题。如果采用精密压铸,上述存在问题虽然能完美解决,但模具费用和制造成本已使部件失去商业价值。
发明内容
基于上述问题,本发明目的在于提供一种不需要铸造工艺,用现成的铝压延板就可以制造而成的铝加热圈,旨在提供一种热传导效率高、制造工艺无污染、制造简单、成本低的铝加热圈及其制造方法。
针对以上问题,提供了如下技术方案:一种铝加热圈,其特征在于:包括加热管及两个相同结构的半圆环形加热圈,所述半圆环形加热圈包括由外到内依次通过铝钎焊接合的外圈、内圈及若干个导热圈,所述外圈、内圈及导热圈均采用铝压延板制成,所述外圈的内侧面上设有若干条沿其轴向方向延伸的向外凸起的凹槽,所述加热管放置在凹槽内,每条所述凹槽上靠近半圆环形加热圈的轴向两端位置处分别设有一个供加热管的电极穿过的通孔,所述导热圈间隔式沿内圈的周向方向分布且相邻导热圈之间形成通风槽,所述外圈周向端面上设有若干间隔分布的凸耳,所述凸耳之间形成缺口,所述凸耳上设有紧固孔,两个所述半圆环形加热圈通过穿过紧固孔的螺钉连接合成所述的铝加热圈,且合成后凸耳之间的缺口形成通风口,所述导热圈外侧与内圈内侧之间、内圈外侧与外圈内侧之间、加热管与凹槽之间均设有铝钎焊层。
本发明进一步设置为:所述加热管的电极上设有接线端。
本发明进一步设置为:每个所述半圆环形加热圈上的加热管数量为4个,且各个加热管尺寸及形状一样。
本发明进一步设置为:所述各加热管之间串联、并联或串、并混合联接。
本发明进一步设置为:所述铝压延板为铝镁合金且厚度为2mm-10mm。
本发明进一步设置为:所述铝压延板厚度为4mm。
一种制造上述铝加热圈的制造方法,包括以下步骤:
(1)外圈的制造:取铝压延板坯料,裁剪成外圈所需规格板料,成型紧固孔,冷冲压成型若干条凹槽,冲完所有凹槽后冷冲压凹槽上的通孔,用工装夹具或卷圆机整形成半圆环型外圈及凸耳;
(2)内圈及导热圈的制造:取铝压延板坯料,裁剪成内圈及导热圈所需规格板料,用工装夹具或卷圆机整形成内圈及导热圈;
(3)钎剂溶液及钎剂钎料混合物配制:钎剂与水按重量1:1的比例混合均匀配制好钎剂溶液,钎剂与钎料按1:2的重量比混合均匀配制好钎剂钎料混合物;
(4)涂钎剂钎料:将内圈、外圈、导热圈的各焊接面先薄薄的涂上一层步骤(3)的钎剂溶液,再将步骤(3)的钎剂钎料混合物均匀的撒在钎剂溶液上;
(5)组装:将涂好钎剂钎料的外圈置于工装上,将加热管放置好,再将内圈置于外圈的焊接面,最后将导热圈间隔式的置于内圈内侧面上,放置好后用工装压紧固定好;
(6)钎焊:将步骤(5)的组装件进行钎焊形成成品;
(7)外观处理:将钎焊过程中溢出来的残渣及其他外观缺陷进行打磨处理掉;
(8)装配或焊接接线端:根据电流的大小及设计的需要装配或焊接对外接线端。
本发明进一步设置为:所述步骤(3)中的钎料是铝硅料,其中铝占质量比82%-88%,硅占质量比为18%-12%。
本发明进一步设置为:所述步骤(6)中的钎焊为自熔性钎焊,即将加热管通电干烧,使焊接面的温度升高至540℃-620℃后保持1小时左右,使钎料完全熔融并将焊接面完全熔合在一起。
本发明进一步设置为:所述步骤(6)中的钎焊为炉中钎焊,先将炉膛温度稳定在540℃-620℃,然后将组装好的工件置于炉膛内,在氮气的保护下经过约60min高温熔结而成。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
(1)本发明采用市面上现有的高密度铝压延板,通过冷成型及组合钎焊形成的铝加热圈,因其铝压延板的高密度原因,使得加热圈的热传导效率高,进而使得加热圈的热使用率高,加热管的内部积聚热量少,温度低,加热管的寿命长。
(2)本技术方案中因高密度铝压延板抗高温氧化能力强,加热圈在使用过程中产生氧化皮的可能性大大降低,发生热传导效率衰减现象减少。
(3)本发明中的铝加圈及制造方法,通过冷裁剪、冷成型的方式形成所需的尺寸形状的部件,再将各部件通过铝钎焊的方式形成一个整体,同一款模具可以生产不同规格尺寸的铝加热圈,通用性强,生产柔性大,操作简单,生产周期短,投资少,成本低。
(4)铝铸造工艺会对环境造成很大的污染,是环保局重点监控的制造工艺,而本发明的铝加热圈及其制造方法,整个生产过程无环境污染问题,为国家解决了一大污染源,为企业节约了一大笔处理污染的开支。
(5)本发明的铝加热圈,各加热管之间可串联、并联或串、并混合联接,亦可不接其中的某个或某几个加热管,同一个铝加热圈,可根据实际需要实现多种不同的功率,通用性强。
附图说明
图1为本发明实施例中铝加热圈与被加热的管道配合的结构示意图;
图2为本发明实施例中半圆环形加热圈的结构示意图;
图3为本发明实施例中半圆环形加热圈的结构示意图;
图4为本发明实施例中铝加热圈的制造方法的流程结构示意图;
图5为本发明实施例中外圈的制造方法的流程结构示意图;
图6为本发明实施例中外圈制造方法的结构示意图;
图7为本发明实施例中内圈及导热圈的制造方法的流程结构示意图;
图中示意:1-外圈;11-凹槽;111-通孔;12-凸耳;121-紧固孔;13-缺口;131-通风口;14-螺钉;2-内圈;3-导热圈;31-通风槽;4-加热管;41-电极;411-接线端;5-铝钎焊层;6-管道;
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1至图3所示,一种与被加热的管道6配合的铝加热圈,包括加热管4及两个相同结构的半圆环形加热圈,所述半圆环形加热圈包括由外到内依次通过铝钎焊接合的外圈1、内圈2及若干个导热圈3,所述外圈1、内圈2及导热圈3均采用铝压延板制成,所述外圈1的内侧面上设有若干条沿其轴向方向延伸的向外凸起的凹槽11,所述加热管4放置在凹槽11内,每条所述凹槽11上靠近半圆环形加热圈的轴向两端位置处分别设有一个供加热管4的电极41穿过的通孔111,所述导热圈3间隔式沿内圈2的周向方向分布且相邻导热圈3之间形成通风槽31,所述外圈1周向端面上设有若干间隔分布的凸耳12,所述凸耳12之间形成缺口13,所述凸耳12上设有紧固孔121,两个所述半圆环形加热圈通过穿过紧固孔121的螺钉14连接合成所述的铝加热圈,且合成后凸耳12之间的缺口13形成通风口131,所述导热圈3外侧与内圈2内侧之间、内圈2外侧与外圈1内侧之间、加热管4与凹槽11之间均设有铝钎焊层5。
进一步,所述加热管4的电极41上设有接线端411;导热圈3的数量根据设计的需要设置。每个所述半圆环形加热圈上的加热管4数量为4个,且各个加热管4尺寸及形状一样。所述各加热管4之间串联、并联或串、并混合联接,亦可不接其中的某个或某几个加热管4。所述铝压延板为铝镁合金且厚度为2mm-10mm,可取4mm。
一种制造上述铝加热圈的制造方法,如图4所示,所述制造方法包括以下步骤:
(1)外圈1的制造:取铝压延板坯料,裁剪成外圈所需规格板料,成型紧固孔121,冷冲压成型若干条凹槽11,冲完所有凹槽11后冷冲压凹槽11上的通孔111,用工装夹具或卷圆机整形成半圆环型外圈1及凸耳12;外圈1制造方法流程如图5和图6所示。采用此方法生产,模具用量最少,投入成本最少。
外圈1制造也可采用冲孔落料模一次性完成规格料的裁剪及紧固孔的冲制。操作简单,速度快,但需投入冲孔落料模。
(2)内圈2及导热圈3的制造:取铝压延板坯料,裁剪成内圈2及导热圈3所需规格板料,用工装夹具或卷圆机整形成内圈2及导热圈3;内圈2及导热圈3制造方法流程如图7所示。
整形是通过工装夹具成型圆,此方法不需要设备模具,只需要简单的工装夹具就可以完成,投入成本少。
(3)钎剂溶液及钎剂钎料混合物配制:钎剂与水按重量1:1的比例混合均匀配制好钎剂溶液,钎剂与钎料按1:2的重量比混合均匀配制好钎剂钎料混合物,待用;
进一步,所述钎料是铝硅料,其中铝占质量比82%-88%,硅占质量比为18%-12%;优选地,其中铝占质量比82%,硅占质量比为18%。
(4)涂钎剂钎料:将内圈1、外圈2、导热圈3的各焊接面先薄薄的涂上一层步骤(3)的钎剂溶液,再将步骤(3)的钎剂钎料混合物均匀的撒在钎剂溶液上;
(5)组装:将涂好钎剂钎料的外圈1置于工装上,将加热管4放置好,再将内圈2置于外圈1的焊接面,最后将导热圈3间隔式的置于内圈2内侧面上,放置好后用工装压紧固定好;
(6)钎焊:将步骤(5)的组装件进行钎焊形成成品;
该步骤中的钎焊可以为自熔性钎焊,即将加热管通电干烧,使焊接面的温度升高至540℃-620℃后保持1小时左右,使钎料完全熔融并将焊接面完全熔合在一起。采用自熔性钎焊,热量是从内部传到外部,有利于硅渣的排出。
该步骤中的钎焊也可以为炉中钎焊,先将炉膛温度稳定在540℃-620℃,然后将组装好的工件置于炉膛内,在氮气的保护下经过约60min高温熔结而成。
(7)外观处理:将钎焊过程中溢出来的残渣及其他外观缺陷进行打磨处理掉;
(8)装配或焊接接线端:根据电流的大小及设计的需要装配或焊接对外接线端411。
采用焊接端子,之后连接线通过打螺钉的方式连接,这样连接线不会出现松脱,接触不好等现像,使电连接更可靠,更安全。
安装使用时,可根据实际需要的功率将加热圈4根加热管4串联、并联或串、并混合联接,亦可不接其中的某组或某几组加热管4;串联时,功率变小,并联时功率变大。
与现有技术相比,本发明采用市面上现有的高密度铝压延板,通过冷成型及组合钎焊形成的铝加热圈,因其铝压延板的高密度,使得加热圈的热传导效率高,热使用率高,寿命长;因高密度铝压延板抗高温氧化能力强,加热圈在使用过程中产生氧化皮的可能性大大降低,发生热传导效率衰减现象减少;同一款模具可以生产不同规格尺寸的铝加热圈,通用性强,生产柔性大,操作简单,生产周期短,投资少,成本低,整个生产过程无环境污染问题,通用性强。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铝加热圈,其特征在于:包括加热管及两个相同结构的半圆环形加热圈,所述半圆环形加热圈包括由外到内依次通过铝钎焊接合的外圈、内圈及若干个导热圈,所述外圈、内圈及导热圈均采用铝压延板制成,所述外圈的内侧面上设有若干条沿其轴向方向延伸的向外凸起的凹槽,所述加热管放置在凹槽内,每条所述凹槽上靠近半圆环形加热圈的轴向两端位置处分别设有一个供加热管的电极穿过的通孔,所述导热圈间隔式沿内圈的周向方向分布且相邻导热圈之间形成通风槽,所述外圈周向端面上设有若干间隔分布的凸耳,所述凸耳之间形成缺口,所述凸耳上设有紧固孔,两个所述半圆环形加热圈通过穿过紧固孔的螺钉连接合成所述的铝加热圈,且合成后凸耳之间的缺口形成通风口,所述导热圈外侧与内圈内侧之间、内圈外侧与外圈内侧之间、加热管与凹槽之间均设有铝钎焊层。
2.根据权利要求1所述的一种铝加热圈,其特征在于:所述加热管的电极上设有接线端。
3.根据权利要求1或2所述的一种铝加热圈,其特征在于:每个所述半圆环形加热圈上的加热管数量为4个,且各个加热管尺寸及形状一样。
4.根据权利要求1所述的一种铝加热圈,其特征在于:所述各加热管之间串联、并联或串、并混合联接。
5.根据权利要求1所述的一种铝加热圈,其特征在于:所述铝压延板为铝镁合金且厚度为2mm-10mm。
6.根据权利要求5所述的一种铝加热圈,其特征在于:所述铝压延板厚度为4mm。
7.一种制造权利要求1-6任一所述的铝加热圈的制造方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)外圈的制造:取铝压延板坯料,裁剪成外圈所需规格板料,成型紧固孔,冷冲压成型若干条凹槽,冲完所有凹槽后冷冲压凹槽上的通孔,用工装夹具或卷圆机整形成半圆环型外圈及凸耳;
(2)内圈及导热圈的制造:取铝压延板坯料,裁剪成内圈及导热圈所需规格板料,用工装夹具或卷圆机整形成内圈及导热圈;
(3)钎剂溶液及钎剂钎料混合物配制:钎剂与水按重量1:1的比例混合均匀配制好钎剂溶液,钎剂与钎料按1:2的重量比混合均匀配制好钎剂钎料混合物;
(4)涂钎剂钎料:将内圈、外圈、导热圈的各焊接面先薄薄的涂上一层步骤(3)的钎剂溶液,再将步骤(3)的钎剂钎料混合物均匀的撒在钎剂溶液上;
(5)组装:将涂好钎剂钎料的外圈置于工装上,将加热管放置好,再将内圈置于外圈的焊接面,最后将导热圈间隔式的置于内圈内侧面上,放置好后用工装压紧固定好;
(6)钎焊:将步骤(5)的组装件进行钎焊形成成品;
(7)外观处理:将钎焊过程中溢出来的残渣及其他外观缺陷进行打磨处理掉;
(8)装配或焊接接线端:根据电流的大小及设计的需要装配或焊接对外接线端。
8.根据权利要求7所述的一种铝加热圈的制造方法,其特征在于:所述步骤(3)中的钎料是铝硅料,其中铝占质量比82%-88%,硅占质量比为18%-12%。
9.根据权利要求7所述的一种铝加热圈的制造方法,其特征在于:所述步骤(6)中的钎焊为自熔性钎焊,即将加热管通电干烧,使焊接面的温度升高至540℃-620℃后保持1小时左右,使钎料完全熔融并将焊接面完全熔合在一起。
10.根据权利要求7所述的一种铝加热圈的制造方法,其特征在于:所述步骤(6)中的钎焊为炉中钎焊,先将炉膛温度稳定在540℃-620℃,然后将组装好的工件置于炉膛内,在氮气的保护下经过约60min高温熔结而成。
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