CN112935127B - 换热管制造方法及换热管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热管制造技术领域，特别涉及一种换热管制造方法及换热管。所述换热管制造方法，包括：至少在毛坯板的设置凸起的区域的边缘加工阻流筋；对所述毛坯板进行加工，以在所述毛坯板上成型凸起；对所述毛坯板进行切边，以除去所述阻流筋，从而形成展开轮廓板；对所述展开轮廓板进行弯折，以使所述展开轮廓板的相对的两个侧部衔接；在两个所述侧部的衔接处进行焊接，以形成管本体。本发明提供的换热管制造方法，不论凸起结构简单还是复杂，都可实现，形成的换热管换热效果好。

Description

换热管制造方法及换热管

技术领域

本发明涉及换热管制造技术领域，特别涉及一种换热管制造方法、换热管的制造设备及换热管。

背景技术

在热交换器领域，有一种常用的热交换器，该热交换器包含一根或者多根换热管，这些换热管平行布置，被冷却流体从这组换热管的内部通过，而冷却流体从多个换热管之间流过。在换热管的长度方向上，换热管的两端开口设置，在换热管的垂直于其长度方向的方向上封闭设置，换热管可以为圆形、方形或者椭圆形等。其表面可以是光滑的，为了提高换热管的换热效果，通常在换热管上设置凸起结构，凸起结构可以起到扰流作用。

一种制造带有凸起结构的换热管的制造方法是，换热管由两片冲压芯片组成，两片芯片通过钎焊的方式形成管道，这种工艺允许芯片上设计较为复杂的凸台或凸筋，但是这种制造方法形成的换热管具有两条焊缝，增加了冷却管的泄露风险，成品率低，可靠性差。

目前，通常采用另一种换热管制造方法：利用模具将平板成型，使其形成带有凸起结构的管状体，管状体的侧部存在一个接口，再通过焊接手段对管本体进行焊接，使管本体的侧部封闭，此制造方法形成的换热管具有一条焊缝，成品率高，可靠性高，但由于模具成本过高或者冲压凸起结构以后零件平面度难以保证等因素，只允许在换热管上设置结构简单(例如圆形或者矩形)、规则、数量少的凸起结构，换热管上较难设有扰流效果较好的凸起结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换热管制造方法，以在一定程度上解决现有技术中的换热管制造方法使换热管上较难设有扰流效果较好的凸起结构的技术问题。

本发明提供一种换热管制造方法，包括：

至少在毛坯板的设置凸起的区域的边缘加工阻流筋；

对所述毛坯板进行加工，以在所述毛坯板上成型凸起；

对所述毛坯板进行切边，以除去所述阻流筋，从而形成展开轮廓板；

对展开轮廓板进行弯折，以使所述展开轮廓板的相对的两个侧部衔接；

在两个所述侧部的衔接处进行焊接，以形成管本体。

进一步地，在所述毛坯板的周边加工封闭环形阻流筋。

进一步地，对毛坯板进行加工，以在所述毛坯板上成型凸起，具体包括，对所述毛坯板进行冲压成型凸起，先使所述凸起的高度大于设定高度，再将所述凸起的高度压回至所述设定高度。

进一步地，两个所述侧部中的一个为第一侧部，另一个为第二侧部；所述第一侧部以设定宽度搭接在所述第二侧部上。

进一步地，对所述第二侧部与所述毛坯板的中部之间的连接部进行弯折，以使所述第二侧部、所述连接部和所述中部三者形成台阶；所述第二侧部和所述中部之间的高度差等于所述第一侧部的厚度。

进一步地，对所述连接部进行挤压，以使所述连接部的厚度小于所述毛坯板的厚度。

作为一种可选方案，先对所述连接部进行弯折，再对所述连接部进行挤压；

或者先对所述连接部进行挤压，再对所述连接部进行折弯。

作为一种可选方案，使用于所述台阶成型的模具与所述毛坯板呈设定锐角设置，以在对连接部进行弯折过程中同时对所述连接部挤压。

进一步地，所述设定锐角的范围为30°－60°。

进一步地，所述设定宽度大于或者等于三倍的所述毛坯板的厚度。

本发明提供一种换热管，采用上述的换热管制造方法制造，所述换热管包括管本体和设置在所述管本体上的凸起。

本发明提供一种换热管制造方法，包括：至少在毛坯板的设置凸起的区域的边缘加工阻流筋；对所述毛坯板进行加工，以在所述毛坯板上成型凸起；对所述毛坯板进行切边，以除去所述阻流筋，从而形成展开轮廓板；对展开轮廓板进行弯折，以使所述展开轮廓板的相对的两个侧部衔接；在两个所述侧部的衔接处进行焊接，以形成管本体。

当在成型区域成型凸起(例如冲压)时，因模具对产品材料限制，会迫使产品材料流向凸起，造成凸起区域产生拉应力，而凸起周边会产生压应力，压应力值越大，产品起皱失稳的趋势越大，产品平面度越差；而本发明提供的换热管制造方法，在成型凸起结构之前，在毛坯板上的至少与成型区域相应的边缘设置阻流筋，阻流筋凸出毛坯板设置，则阻流筋能够对相应的成型区域施加伸向阻流筋的拉力，使该成型区域具有一定的张力；伸向阻流筋的拉力产生的拉应力能够减少或者抵消凸起周边的压应力，形成伸向凸起的拉力，从而使毛坯板在成型凸起过程中以及成型凸起后仍能够保持较好的平整度，从而保障换热管具有较好质量，进而，本发明提供的换热管制造方法允许在毛坯板上设置形状复杂、数量多、结构不规则的凸起结构，从而能够使换热管具有结构复杂、具有较好的扰流效果的凸起结构；具有较好扰流效果的凸起结构能够对换热管中的介质进行扰流、混合，避免介质层流，从而能够使得介质温度均匀，进而提高换热管的换热效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是相关技术中换热管的接缝处的结构示意图；

图2是根据本发明实施例提供的换热管制造方法制造换热管过程中成型有凸起后的毛坯板的结构示意图；

图3是图2所示的毛坯板的切面图；

图4是图2所示的毛坯板切边后形成的展开轮廓板的结构示意图；

图5是图4所示的展开轮廓板成型的换热管的结构示意图；

图6是图5所示的换热管的A处局部放大图；

图7是图5所示的换热管的扰流效果图；

图8是直接成型设定高度凸起的毛坯板起皱示意图；

图9是在设置阻流筋前提下采用先成型过高凸起再压回至设定高度凸起的毛坯板起皱示意图。

附图标号：10－毛坯板；20－展开轮廓板；30－管本体；11－第一侧部；12－第二侧部；13－中部；14－连接部；15－外侧面；16－外塌角；17－外圆角；18－导向圆弧；19－成型区域；40－凸起；50－阻流筋；60－工艺孔；70－起皱部位。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的换热管制造方法，包括：

至少在毛坯板的设置凸起的区域的边缘加工阻流筋；

对所述毛坯板进行加工，以在所述毛坯板上成型凸起；

对所述毛坯板进行切边，以除去所述阻流筋，从而形成展开轮廓板；

对展开轮廓板进行弯折，以使所述展开轮廓板的相对的两个侧部衔接；

在两个所述侧部的衔接处进行焊接，以形成管本体。

如图2至图5所示，在采用本实施例提供的制造方法制造换热管时，根据凸起结构在成型的换热管上的位置，设计凸起结构在毛坯板上的设置位置(为方便描述，将毛坯板上设置凸起结构的区域为成型区域19)，至少在毛坯板的成型区域19的边缘设置阻流筋50(可以采用拉伸工艺成型，优选采用冲压工艺成型，效率高)，设置阻流筋50后，阻流筋50高出毛坯板10的板面，则能够对成型区域19施加拉应力，使成型区域19具有一定张力；现在毛坯板10的边缘位置对毛坯板10进行加工(可以采用拉伸工艺，优选采用冲压工艺，加工效率高)，此时毛坯板10为一个平板，可根据需要的凸起结构(例如：凸起的形状、大小、数量或者在毛坯板上的位置)，设置相应的模具，然后对毛坯板10进行冲压，以形成所需的凸起40；然后，对毛坯板10进行切边，以除去阻流筋50，除去阻流筋50的毛坯板10为换热管的展开轮廓板20；然后，对换热管展开轮廓板20进行弯折，使换热管展开轮廓板20的相对的两个侧部衔接，从而形成一侧有接口(该接口的长度方向与毛坯板10的长度方向一致)的管状体，与该接口相对的一侧封闭；对管状体进行焊接，以使两个侧部连接且实现接口密封；最终，在垂直于管本体30的长度方向上，管本体30的侧部封闭，且只有一条焊缝，管本体30上设有凸起40，这就形成了所需的换热管。

当在成型区域成型凸起(例如冲压)时，因模具对产品材料限制，会迫使产品材料流向凸起，造成凸起区域产生拉应力，而凸起周边会产生压应力，压应力值越大，产品起皱失稳的趋势越大，产品平面度越差；而本实施例提供的换热管制造方法，在成型凸起结构之前，在毛坯板上的至少与成型区域相应的边缘设置阻流筋50，阻流筋50凸出毛坯板设置，则阻流筋50能够对相应的成型区域19施加伸向阻流筋50的拉力，使该成型区域19具有一定的张力；伸向阻流筋的拉力产生的拉应力能够减少或者抵消凸起周边的压应力，形成伸向凸起的拉力，从而使毛坯板在成型凸起过程中以及成型凸起后仍能够保持较好的平整度，从而保障换热管具有较好质量，进而，本实施例提供的换热管制造方法允许在毛坯板上设置形状复杂、数量多、结构不规则的凸起结构，从而能够使换热管具有结构复杂、具有较好的扰流效果的凸起结构(如图7所示，换热管上设置复杂的凸起结构能够使得介质产生较好的扰流效果)；具有较好扰流效果的凸起结构能够对换热管中的介质进行扰流、混合，避免介质层流，从而能够使得介质温度均匀，进而提高换热管的换热效果。

本实施例提供的换热管制造方法可以实现的凸起的结构可以为腰形、长条形、圆形、椭圆形、多边形(例如：三角形、四边形、五边形或者六边形等)、X型、L型、U型或者不规则形状等中的一种或者多种的组合。

阻流筋50可以根据凸起40的具体结构来设置，可以为一段，也可以为多段，多段设置在毛坯板10上的不同位置。以毛坯板10为矩形为例，来说明阻流筋50的设置方式：可以在毛坯板10的一侧边设置阻流筋50，也可以在两个侧边均设置阻流筋50，也可以在三个侧边均设置阻流筋50，也可以在四个侧边均设置阻流筋50。

可以根据需要在毛坯板10上设置工艺孔60。

作为一种可选方案，在所述毛坯板的周边加工封闭环形阻流筋，也即在毛坯板的周边设置连续不间断的阻流筋，这样能够最大程度上保障毛坯板的平整度，最大程度上保障成型凸起后毛坯板的平整度，进而保障换热管的质量。

对展开轮廓板20的相对的两个侧边进行焊接，可以为：

激光焊接加工：夹具将装配后的管状体在大平面(凸起结构所在平面)两侧夹紧，管状体接口处露出夹具，激光将接口处熔化，熔化深度在根据板料材质和料厚控制在合适深度。

钎焊焊接工艺：管状体与其他零件装配成组件，组件可以用相应的工装装夹或采用点焊等工艺构成一个工件，在接口处添加焊料，用相应钎焊设备将工件焊成产品。

其中，对展开轮廓板20进行弯折，以形成一侧有接口的管状体，可采用弯折机进行弯折，也可采用冲压装置等对展开轮廓板20进行加工使展开轮廓板20弯曲，凡是可以使展开轮廓板20弯曲形成一侧有接口的管状体的装置均可采用。

可以使展开轮廓板20一次弯折形成可以焊接的管状体，也即一次加工使展开轮廓板形成四个外圆角17。

还可以分两次弯折，第一次弯折使展开轮廓板形成两个外圆角17，然后再对展开轮廓板20第二次弯折，以形成其余两个外圆角17。

需要说明的是，可以对上述五个步骤的先后有限定，并不对其他生产冷却管中可能存在的工序步骤的顺序做限定。

在上述实施例基础之上，进一步地，对毛坯板进行加工，以在所述毛坯板上成型凸起，具体包括，对所述毛坯板进行冲压成型凸起，先使所述凸起的高度大于设定高度，再将所述凸起的高度压回至所述设定高度。

本实施例中，如图3所示，凸起40具有设定高度H(以毛坯板的板面为参照，也可以理解为设定深度)，在成型凸起40过程中，先将凸起拉伸或者冲压至成型高度H1，然后再将具有成型高度H1的凸起整形压回，压回高度为H2，从而使凸起40到达设定高度H。采用先成型过高凸起再压回至设定高度凸起的工艺可以有效减少毛坯板10的凸起周围的起皱，可以改善毛坯板10在成型过程中(冲压加工过程中)的卷翘变形，提高毛坯板10的平整度。

在其他成型条件相同的前提下，对在毛坯板直接成型设定高度凸起以及设置阻流筋前提下采用先成型过高凸起再压回至设定高度凸起两种凸起成型工艺下进行模拟以获得毛坯板的起皱示意图，通过对比图8和图9，可以明显看出在毛坯板上先加工阻流筋，然后先将凸起的高度拉伸或者冲压至成型高度H1，然后再将凸起整形压回至设定高度H，相较于直接将凸起成型至设定高度，毛坯板的起皱部位70明显减少。

需要说明的是，对展开轮廓板20进行弯折后，形成一侧有接口的管状体，可以理解为，展开轮廓板包括相对设置的第一侧部11和第二侧部12，将展开轮廓板20进行弯折，使第一侧部11和第二侧部12相互靠近，第一侧部11和第二侧部12之间形成接口。在所述接口处对所述管状体进行焊接，以形成侧部封闭的管本体30，也就是说对第一侧部11和第二侧部12进行焊接，使第一侧部11和第二侧部12连接并封闭。

作为一种可选方案，如图5和图6所示，所述第一侧部以设定宽度搭接在所述第二侧部上，也即第一侧部和第二侧部具有重叠部分，这样能够保障足够的焊接面积，从而保障焊接效果。

作为一种可选方案，对所述第二侧部与所述毛坯板的中部之间的连接部进行弯折，以使所述第二侧部、所述连接部和所述中部三者形成台阶(也可以理解为三者大体呈Z型)；所述第二侧部和所述中部之间的高度差等于所述第一侧部的厚度。

本实施例中，使第二侧部12与中部13之间的高度差等于第一侧部11的厚度(也可以理解为毛坯板的厚度)，当第一侧部11搭接在第二侧部12后，第一侧部11的外侧面15不会相对中部13的外侧面15凸出或者下凹，进而在完成焊接后，能保障管本体30的侧壁规整。

在对连接部14进行成型以使连接部14弯折，从而使第二侧部12、连接部14和中部13形成台阶时，如果直接对连接部14进行冲压弯折，则形成的结构如图1所示，连接部14与第二侧部12之间的连接处的圆角的圆弧半径较大，连接部14与中部13的连接处形成的外塌角16的圆弧半径也比较大，外塌角16的圆弧半径较大使得第一侧部11搭接在第二侧部12后，第一侧部11的自由端与外塌角16处之间形成三角区域，三角区域面积较大，会带来漏焊、虚焊风险，使得焊接质量差。

作为一种可选方案，对所述连接部进行挤压，以使所述连接部的厚度小于所述毛坯板的厚度。本实施例中，对连接部进行挤压，从而使得连接部14的厚度减薄，进而使得连接部14在弯折时能够形成较小的R角，如图6所示，能够使得连接部14与第二侧部12之间的圆角的圆弧半径减小，从而使得第一侧部11与连接部14更加贴合；一方面连接部14变薄可以使得外塌角16的圆弧半径减小，还可以利用模具模腔使得连接部14的材料挤压到外塌角16处，也即将板料补充至外塌角16处，进一步减少外塌角16的圆弧半径，从而使三角区域面积减小，进而使得第一侧部11与连接部14之间更加贴合，降低虚焊、漏焊风险，提高焊接质量。

对于连接部既进行挤压又进行弯折，可以先对所述连接部14进行弯折，再对所述连接部14进行挤压；或者，先对所述连接部进行挤压，再对所述连接部进行折弯。

作为一种可选方案，使用于所述台阶成型的模具与所述毛坯板呈设定锐角设置，以在对连接部进行弯折过程中同时对所述连接部挤压。

本实施例中，使成型模具与毛坯板10呈锐角设置，然后对连接部14进行冲压弯折，也即使成型模具相对毛坯板10倾斜加工，这样能够在对连接部14折弯的同时对连接部14进行挤压变薄，使得第二侧部12、连接部14和中部13形成的台阶一次成型，且能够实现小外塌角成型，一步成型大大提高加工效率，方便加工；而且，对连接部14弯折的同时进行冲压变薄，可以使得连接部14的应力由拉应力变为压应力，降低常规工艺中冲压(常规冲压使得连接部的应力为拉应力)导致连接部开裂风险。

具体的，成型模具(例如冲压模具)包括相互配合的上模和下模，上模位于毛坯板10的上方用于对毛坯板10的连接部进行冲压，下模用于位于毛坯板10的下方，下模与上模配合，以在毛坯板10下模给上模以支撑，从而实现对连接部14的折弯、挤压变薄。

实现用于所述台阶成型的模具与所述毛坯板呈设定锐角设置，可以采用多种方式，例如：毛坯板10摆放与水平面呈设定角度，模具竖直方向去运动(机床一般运动方向)；或者，毛坯板10水平摆放，模具采用斜楔机构将机床上、下方向运动转化为与水平面呈设定角度运动；或者，毛坯板10根据需要摆放，采用专用冲压设备将模具运动方向与毛坯板的板材平面呈设定锐角等。

其中，设定锐角的范围为30°－60°，例如：30°、35°、40°、45°、50°、55°或者60°等，较佳的是采用45°，方便加工，成型效果好。

所述设定宽度L大于或者等于三倍的所述毛坯板的厚度t，例如设定宽度是毛坯板的厚度的三倍、四倍或者五倍等，以保障较佳的焊接效果。

可以对第二侧部的自由端(也即远离中部的一端)进行弯折，使得第二侧部12的自由端向管状体的内部弯曲以形成导向圆弧18，第二侧部12的导向圆弧18可以引导第一侧部11搭接在第二侧部12上，第二侧部12的导向圆弧18与所述第一侧部11与中部13之间的内圆角相贴合。可以对导向圆弧18进行校正弯曲，从而提高导向圆弧尺寸精度，提高两侧边叠合合格率和增加第一侧部和第二侧部的重合长度。可以设置第二侧部12的弯曲导向圆弧18的厚度由外向内逐渐增大。

如图5所示，本发明提供一种换热管，所述换热管采用上述换热管制造方法或者上述换热管的制造设备制造，包括：管本体30和设置在所述管本体30上的凸起40。本实施例提供的换热管采用上述制造方法或者制造设备制造，可实现结构复杂的凸起40，能够实现较好的扰流效果，从而实现较好的换热效果。

其中，凸起40可以向管本体30的内部凸起，也可向管本体30的外部凸起。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管上述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。另外，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种换热管制造方法，其特征在于，包括：

至少在毛坯板的设置凸起的区域的边缘加工阻流筋；

对所述毛坯板进行加工，以在所述毛坯板上成型凸起；

对所述毛坯板进行切边，以除去所述阻流筋，从而形成展开轮廓板；

对所述展开轮廓板进行弯折，以使所述展开轮廓板的相对的两个侧部衔接；

在两个所述侧部的衔接处进行焊接，以形成管本体；

对毛坯板进行加工，以在所述毛坯板上成型凸起，具体包括，对所述毛坯板进行冲压成型凸起，先使所述凸起的高度大于设定高度，再将所述凸起的高度压回至所述设定高度。

2.根据权利要求1所述的换热管制造方法，其特征在于，在所述毛坯板的周边加工封闭环形阻流筋。

3.根据权利要求1或2所述的换热管制造方法，其特征在于，两个所述侧部中的一个为第一侧部，另一个为第二侧部；所述第一侧部以设定宽度搭接在所述第二侧部上。

4.根据权利要求3所述的换热管制造方法，其特征在于，对所述第二侧部与所述毛坯板的中部之间的连接部进行弯折，以使所述第二侧部、所述连接部和所述中部三者形成台阶；所述第二侧部和所述中部之间的高度差等于所述第一侧部的厚度。

5.根据权利要求4所述的换热管制造方法，其特征在于，对所述连接部进行挤压，以使所述连接部的厚度小于所述毛坯板的厚度。

6.根据权利要求5所述的换热管制造方法，其特征在于，先对所述连接部进行弯折，再对所述连接部进行挤压；

或者先对所述连接部进行挤压，再对所述连接部进行折弯。

7.根据权利要求5所述的换热管制造方法，其特征在于，使用于所述台阶成型的模具与所述毛坯板呈设定锐角设置，以在对连接部进行弯折过程中同时对所述连接部挤压。

8.根据权利要求7所述的换热管制造方法，其特征在于，所述设定锐角的范围为30°-60°。

9.根据权利要求3所述的换热管制造方法，其特征在于，所述设定宽度大于或者等于三倍的所述毛坯板的厚度。

10.一种换热管，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一项所述的换热管制造方法制造，所述换热管包括管本体和设置在所述管本体上的凸起。

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