CN113218077B

CN113218077B - 一种铝合金换热铸件

Info

Publication number: CN113218077B
Application number: CN202110431521.2A
Authority: CN
Inventors: 吴国庆; 吴忆璇
Original assignee: Zhongshan Jiangrun Metal Die Casting Co ltd
Current assignee: Zhongshan Jiangrun Metal Die Casting Co ltd
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2041-04-21
Also published as: CN113218077A

Abstract

本发明公开了一种铝合金换热铸件，包括主体，所述主体内设有燃烧腔和导热腔，所述主体内还设有位于两导热腔之间的导流体，所述主体上设有若干贯穿主体垂直于燃气流动方向的第一加热腔、第二加热腔、第三加热腔，所述燃烧腔的内壁上固定有向燃烧腔延伸的若干第一导热柱，所述导流体的侧壁上设有若干向导热腔延伸的第二导热柱，所述第一导热柱的高度在沿燃气流动方向上逐渐增大。该铸件换热面积大、体积小、换热速度快，属于导热设备领域。

Description

一种铝合金换热铸件

技术领域

本发明属于导热设备领域，更具体而言，涉及一种铝合金换热铸件。

背景技术

CN201920364304.4公开了一种多工艺复合成型的燃气采暖壁挂炉结构，包括内胆，外壳，前盖板，后盖板，过渡水道和呈露盘；壁挂炉换热主体采用高效成熟的挤压铝工艺，优良的结构设计使其兼具稳定的连接、定位和密封结构和卓越的换热性能；采用函数曲线高度的中间冷工质通道与具有表面波纹的翅片有效扩大传热面积强化换热；独到的挤压铝型材阳极氧化和电泳处理手段有效防止冷凝液的腐蚀；各部件的冷工质通道采用变截面设计使冷工质流速自适应匹配；采用全螺栓连接，密封可靠同时方便拆卸维护；整体挤压成型的燃气采暖壁挂炉换热器仅需价格低廉的挤压模具和加工设备即可制作，高效升级低耗研发并且性价兼具，多方优势使之得天独厚。

该方案存在的问题是：换热面积小。

所以本申请要解决的技术问题是：如何提高铝合金铸件的燃烧腔的燃烧换热效果，提高换热速度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铝合金换热铸件，该铸件换热面积大、体积小、换热速度快。

根据本发明的第一方面，提供了一种铝合金换热铸件，包括主体，所述主体内设有燃烧腔和导热腔，所述导热腔为2个，所述燃烧腔的一侧为开放侧，所述燃烧腔的另外一侧和导热腔的一侧导通，所述导热腔的另外一侧为开放侧，所述燃烧腔和导热腔在一条直线上，所述导热腔在燃气流动方向上截面积逐渐减小；所述主体内还设有位于两导热腔之间的导流体，所述导流体在燃气流动方向上截面积逐渐增大；所述导流体的中线和燃烧腔的中线重合；所述主体上设有若干贯穿主体垂直于燃气流动方向的第一加热腔、第二加热腔、第三加热腔，所述第一加热腔位于燃烧腔的两侧；所述第二加热腔位于导热腔远离导流体的一侧，所述第三加热腔位于导流体内；所述燃烧腔的内壁上固定有向燃烧腔延伸的若干第一导热柱，所述导流体的侧壁上设有若干向导热腔延伸的第二导热柱，所述第一导热柱的高度在沿燃气流动方向上逐渐增大。

在上述的铝合金换热铸件中，燃烧腔两侧的第一导热柱在靠近导流体的位置交汇。

在上述的铝合金换热铸件中，所述第一导热柱和第二导热柱均分为多排布置，相邻排的第一导热柱彼此交错，相邻排的第二导热柱彼此交错。

在上述的铝合金换热铸件中，沿燃气流动方向上的多个第一加热腔的截面积逐渐增大；靠近燃烧腔的开放侧的一个或多个第一加热腔内设有导热凸棱。

在上述的铝合金换热铸件中，沿燃气流动方向上的多个第二加热腔的截面积逐渐减小。

在上述的铝合金换热铸件中，沿燃气流动方向上的多个第三加热腔的截面积逐渐增大。

在上述的铝合金换热铸件中，所述燃烧腔的开放侧的端面设有第一环状槽；所述导热腔的开放侧的端面设有若干第二环状槽。

在上述的铝合金换热铸件中，所述主体、导流体、第一导热柱、第二导热柱的材质相同；其材质包括如下重量百分比组分：

Si 7-8％、Mg 1-1.5％、Sr 0.2-0.4％、Ti 0.05-0.1％、V 0.01-0.05％、余量Al以及不可除杂质。

在上述的铝合金换热铸件中，其通过如下方法制备得到：

步骤1：将材质熔融；

步骤2：将材质压射进入三套模具中得到组件A、组件B和组件C；

步骤3：将组件A、组件B、组件C焊接得到所述铝合金换热铸件；所述组件A和组件 C镜像对称，所述组件B为导流体和第二导热柱的一体成型的结构；所述组件A和组件C合围形成燃烧腔，所述组件A、组件B、组件C合围形成2个导热腔。

在上述的铝合金换热铸件中，所述步骤1中的熔融温度为700-750℃；所述步骤2中的铝合金为570-590℃的半固态温度。

本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

本发明采用在一条直线上的燃烧腔和导热腔且具有第一导热柱和第二导致柱，燃烧腔和第一导热柱形成了一个较大的燃烧空间并能够进入到导热腔进行快速换热，其换热面积大、换热效率高。

从燃烧腔至导热腔其面积逐渐减小，且第二导热柱数量较多，在导热腔的开放侧压力降低，在燃气流动方向上形成快速流体，对燃烧后的少许灰分有自清理效果，保证燃烧器的内部干净，保证换热效率。

第一加热腔、第二加热腔、第三加热腔尽可能的实现了大通量的冷媒流动，特别是在导热腔位置通过第二加热腔和第三加热腔的布置，可提高热量传导效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1是本发明第一实施例的主视图；

图2是本发明第一实施例的右视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

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“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；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、间接连通或两个元件的相互作用关系。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案。

实施例1

参考图1和图2，本实施例主要描述铝合金换热铸件的物理结构，具体来说：

一种铝合金换热铸件，包括主体1，所述主体1内设有燃烧腔2和导热腔3，所述导热腔 3为2个，所述燃烧腔2的一侧为开放侧，所述燃烧腔2的另外一侧和导热腔3的一侧导通，所述导热腔3的另外一侧为开放侧，所述燃烧腔2和导热腔3在一条直线上，所述导热腔3 在燃气流动方向上截面积逐渐减小；所述主体1内还设有位于两导热腔3之间的导流体4，所述导流体4在燃气流动方向上截面积逐渐增大；所述导流体4的中线和燃烧腔2的中线重合；所述主体1上设有若干贯穿主体1垂直于燃气流动方向的第一加热腔5、第二加热腔6、第三加热腔7，所述第一加热腔5位于燃烧腔2的两侧；所述第二加热腔6位于导热腔3远离导流体4的一侧，所述第三加热腔7位于导流体4内；所述燃烧腔2的内壁上固定有向燃烧腔2延伸的若干第一导热柱8，所述导流体4的侧壁上设有若干向导热腔3延伸的第二导热柱9，所述第一导热柱8的高度在沿燃气流动方向上逐渐增大。

燃气和空气在燃烧腔2内混合燃烧，并产生高压燃烧气体，这些高压燃烧气体通过第一导热柱8导热，经过第一加热腔5的冷媒换热第一次带走热量；然后进入到两个并排的换热腔中，由于导流体4为楔形结构，其对于流体有优异的导流作用，高压燃烧气体会在换热腔内进行高速流动并和第二导热柱9接触进行快速换热，热量经第二加热腔6和第三加热腔7 的冷媒带走。

燃烧腔2、换热腔在同一直线上，可降低对气流的阻碍，导流体4为楔形也降低了气流了阻力，这对于第二导热柱9增加的气体阻力有补偿作用，高速的气体流通可保证高效的换热效果。

优选地，燃烧腔2两侧的第一导热柱8在靠近导流体4的位置交汇，所述第一导热柱8 和第二导热柱9均分为多排布置，相邻排的第一导热柱8彼此交错，相邻排的第二导热柱9彼此交错。交错的第一导热柱8和第二导热柱9可提高气流的换热效果，此举带来的气流阻力需要通过上述结构优化来进行补偿，提高整体的换热效果。

优选地，沿燃气流动方向上的多个第一加热腔5的截面积逐渐增大；靠近燃烧腔2的开放侧的一个或多个第一加热腔5内设有导热凸棱10。越靠近燃烧腔2的开放侧的位置，其温度越低，反之越高，为了提高换热效果，在此处也是要设置第一加热腔5的，但是这个第一加热腔5由于高压燃烧气体的温度低，所以可减少截面积但是要增大靠近燃烧腔2一侧的换热面积即增加类似导热翅的结构，这样可保证各第一加热腔5和第二加热腔6的温度类似且最大可能性吸收热量。

优选地，沿燃气流动方向上的多个第二加热腔6的截面积逐渐减小，沿燃气流动方向上的多个第三加热腔7的截面积逐渐增大。

优选地，所述燃烧腔2的开放侧的端面设有第一环状槽11；所述导热腔3的开放侧的端面设有若干第二环状槽。第一环状槽11和第二环状槽都是用于和外界进行密封接触填充密封耐高温材料的槽。

实施例2

参考实施例1的结构，采用如下材质压铸得到，所述材质包括如下重量百分比组分：

Si 7.5％、Mg 1.2％、Sr 0.3％、Ti 0.08％、V 0.02％、余量Al以及不可除杂质。

其通过如下方法制备得到：

步骤1：将上述比例的材质熔融，熔融温度为700-750℃；然后将其静置、吹入惰性气体降温去除浮渣，待降温到570-590℃的半固态温度后进行步骤2；

实施例3

参考实施例2，采用如下材质压铸得到，所述材质包括如下重量百分比组分：

Si 7％、Mg 1％、Sr 0.4％、Ti 0.05％、V 0.01％、余量Al以及不可除杂质。

实施例4

Si 8％、Mg 1.5％、Sr 0.2％、Ti 0.1％、V 0.05％、余量Al以及不可除杂质。

对比例1

Si 7.5％、Mg 1.2％、Sr 0.3％、Ti≤0.01％、V 0.02％、余量Al以及不可除杂质。

对比例2

Si 7.5％、Mg 1.2％、Sr≤0.01％、Ti 0.08％、V 0.02％、余量Al以及不可除杂质。

对比例3

Si 7.5％、Mg 2.5％、Sr 0.3％、Ti 0.08％、V≤0.01％、余量Al以及不可除杂质。

一般来说，Si对于铝合金的压铸有促进作用，如ADC12的Si含量达到10％以上，其压铸性能优异，但是ADC12的导热率比较差，仅为96.2W/m.K；

Mg对于铝合金的导热性有促进作用，但是Mg-Al合金的压铸性能普遍比较差，特别是在本发明中，有多个第一导热柱和第二导致柱同时在主体以及导流体上要开多个加热腔的情况下，高镁合金对于整体成型率、微孔都有不利影响。

Sr是一种铝合金中常用的变质剂，其和杂质铁、铝能够结合形成新的晶粒，能够提高铝合金的延伸率、强度、导热率等物理性能。

Ti对铝合金在压铸应用中，能够提高成型铸件的强度，可降低铸件中的微孔数量。

V在铝合金中形成钒铝难熔化合物，在熔铸过程中起细化晶粒作用，对于含镁铝合金的压铸性、导热性能均能有改善作用，能够提高铸件的延展性。

各实施例和对比例的导热率和成型率的结果可参见表1

成型率的计算以每30件组件A、30件组件B和30件组件C为一组，统计缺陷出现的次数，缺陷包括但不限于裂痕、第一导热柱和第二导热柱的缺损、加热腔的内壁缺损、各腔的气密性损失。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种铝合金换热铸件，包括主体，其特征在于，所述主体内设有燃烧腔和导热腔，所述导热腔为2个，所述燃烧腔的一侧为开放侧，所述燃烧腔的另外一侧和导热腔的一侧导通，所述导热腔的另外一侧为开放侧，所述燃烧腔和导热腔在一条直线上，所述导热腔在燃气流动方向上截面积逐渐减小；所述主体内还设有位于两导热腔之间的导流体，所述导流体在燃气流动方向上截面积逐渐增大；所述导流体的中线和燃烧腔的中线重合；所述主体上设有若干贯穿主体垂直于燃气流动方向的第一加热腔、第二加热腔、第三加热腔，所述第一加热腔位于燃烧腔的两侧；所述第二加热腔位于导热腔远离导流体的一侧，所述第三加热腔位于导流体内；所述燃烧腔的内壁上固定有向燃烧腔延伸的若干第一导热柱，所述导流体的侧壁上设有若干向导热腔延伸的第二导热柱，所述第一导热柱的高度在沿燃气流动方向上逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的铝合金换热铸件，其特征在于，燃烧腔两侧的第一导热柱在靠近导流体的位置交汇。

3.根据权利要求2所述的铝合金换热铸件，其特征在于，所述第一导热柱和第二导热柱均分为多排布置，相邻排的第一导热柱彼此交错，相邻排的第二导热柱彼此交错。

4.根据权利要求1所述的铝合金换热铸件，其特征在于，沿燃气流动方向上的多个第一加热腔的截面积逐渐增大；靠近燃烧腔的开放侧的一个或多个第一加热腔内设有导热凸棱。

5.根据权利要求1所述的铝合金换热铸件，其特征在于，沿燃气流动方向上的多个第二加热腔的截面积逐渐减小。

6.根据权利要求5所述的铝合金换热铸件，其特征在于，沿燃气流动方向上的多个第三加热腔的截面积逐渐增大。

7.根据权利要求1-6任一所述的铝合金换热铸件，其特征在于，所述燃烧腔的开放侧的端面设有第一环状槽；所述导热腔的开放侧的端面设有若干第二环状槽。

8.根据权利要求1-6任一所述的铝合金换热铸件，其特征在于，所述主体、导流体、第一导热柱、第二导热柱的材质相同；其材质包括如下重量百分比组分：

9.根据权利要求8所述的铝合金换热铸件，其特征在于，其通过如下方法制备得到：

步骤1：将材质熔融；

步骤3：将组件A、组件B、组件C焊接得到所述铝合金换热铸件；所述组件A和组件C镜像对称，所述组件B为导流体和第二导热柱的一体成型的结构；所述组件A和组件C合围形成燃烧腔，所述组件A、组件B、组件C合围形成2个导热腔。

10.根据权利要求9所述的铝合金换热铸件，其特征在于，所述步骤1中的熔融温度为700-750℃；所述步骤2中的铝合金为570-590℃的半固态温度。