CN113714592A - 一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水‑空气薄壁热交换器钎焊用工装及其使用方法，属于焊接技术领域。该工装由上压杆结构、下压杆结构、压板、定位套、压紧弹簧、垫片、压紧螺母和中间压杆组成。本发明可对翅片所有焊点处的压紧力进行精确调节，同时可防止焊接过程中对工件施加了过大的力而导致工件出现损伤性变形，保证了钎焊的效果的同时也有效防止了工件因变形造成的损坏，保证产品的焊接质量。

Description

一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装及其使用方法

技术领域

本发明涉及到焊接技术领域，特别涉及一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装及其使用方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，芯片的功耗越来越高，传统的自然散热和强迫风冷的方式已经不能解决芯片的散热问题。与空冷相比，液体冷却效率很高，是解决大功率芯片散热的一种有效途径。为了解决大功率芯片的散热问题，小型液冷系统逐渐在电子设备上使用。泵将冷却液从储液箱抽出后流入液冷电子板卡的液冷壳体内部，冷却液吸收电子器件产生的热量后温度升高，温度升高的冷却液从电子板卡流出后进入热交换器，温度较低的空气在热交换器的流动过程中带走冷却液的热量从而达到降低冷却液温度的目的，温度降低的冷却液流入储液箱进入下一个冷却循环。在小型液冷系统循环工作的过程中，电子板卡上的电子芯片被冷却，使得该电子设备能够正常、可靠地工作。

热交换器是液冷系统中的一个关键部件，是实现冷却液与空气之间进行热交换的重要部件。其功能是进行冷却液与空气之间的热量交换，流入热交换器中温度较高的冷却液变成温度较低的冷却液后流出。在液体管道的外部焊接有翅片，外部的冷却空气吹向翅片。热的冷却液在液体管道内流动过程中，冷却空气在翅片周围流动，冷却液的热量通过液冷管道壁传导至翅片，冷却空气吸收这些热量，这样就达到降低冷却液温度的目的。

水-空气薄壁热交换器是一种新型的热交换器，其翅片的厚度仅为0.1～0.2mm，且翅片间的距离仅为几毫米。因为焊接采用的是钎焊工艺，因此，这将导致整个热交换器需要焊接的点非常多。又因为钎焊工艺要求焊缝间隙保持在0.05～0.1mm之间。因此钎焊时采用传统的整体受压的方式将不可取，无法保证产品的质量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装及其使用方法。该工装能够对翅片所有焊点处的压紧力调节，提高焊接质量。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装，包括四个压杆结构，所述压杆结构包括横杆和竖杆；所述竖杆和与竖杆平行的滑杆间隔排列在横杆上，且滑杆和竖杆均垂直于横杆；所述竖杆上设有沿其中轴线的通孔；任意两个压杆结构组合构成一组压杆壁，其中一压杆结构的滑杆位于其对应的压杆结构的通孔；

两组压杆壁通过中间压杆连接；所述竖杆上还设有与其垂直的多个连接柱，且连接柱垂直于横杆；所述中间压杆的两端设有用于配合连接柱的沉孔；

所述横杆上还设有螺柱，所述螺柱和竖杆分别位于横杆的相对两侧；两组压杆壁之间架有压板，所述压板的两端均设有与螺柱对应的开口槽，压板通过开口槽安装在对应的分属两组压杆壁的两个螺柱上；所述压板通过安装在螺柱上的螺母固定。

进一步的，所述竖杆和滑杆位于横杆的同一侧。

进一步的，所述螺柱上还设有压缩弹簧，所述压缩弹簧位于压板和螺母之间。

进一步的，所述压缩弹簧外套有定位套，所述定位套的内径小于螺母的外径。

一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装的使用方法，使用如上述的一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装，具体包括以下步骤，

步骤1，将中间压杆依次插入薄壁热交换器的翅片之间；

步骤2，依次拼接压杆结构、压板和螺母，完成工装和薄壁热交换器之间的固定；

步骤3，将固定有工装的薄壁交换器放入到钎焊炉中进行钎焊；

步骤4，取出钎焊后的工件，并将工装拆下，得到薄壁热交换器。

进一步的，所述步骤2具体包括：第一步，将其中一压杆结构的滑杆位于其对应的压杆结构的通孔，完成压杆壁的拼装；第二步，将压杆壁安装到所述步骤1的中间压杆上；第三步，安装压板并旋紧螺母。

本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明可对翅片所有焊点处的压紧力进行调节，保证产品的焊接质量。

2、本发明设置定位套可防止焊接过程中对工件施加了过大的力而导致工件出现损伤性变形。另外焊接过程中随着钎料的融化，压紧弹簧开始伸长对中间压杆提供持续性的压紧力补偿，防止因工件收缩导致压紧力不够，使中间压杆在可靠范围内继续压紧翅片。该设计能够应对工件钎焊中发生的不均衡的变形或者局部细微变形，进而使钎焊能够顺利正常进行，保证了钎焊的效果的同时也有效防止了工件因变形造成的损坏。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例中压杆的结构示意图。

图3是本发明实施例中压杆壁的结构示意图。

图4是水-空气薄壁热交换器的结构示意图。

图5是图4的内部结构示意图。

图中：1、上压杆结构，2、下压杆结构，3、压板，4、定位套， 5、压紧弹簧，6、垫片，7、压紧螺母，8、中间压杆，9、翅片，10、微薄壁紫铜管，121、拉梁，122、滑轨，123、拉杆，124、连接柱， 125、螺杆。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

针对水-空气薄壁热交换器的翅片薄，焊接过程中不仅容易变形，而且需要焊接的点非常多，钎焊时采用传统的整体受压的方式将无法保证每个焊点处能有效的连接，无法保证产品的质量等问题，本实施例创造性的提出该结构，其由上压杆结构1、下压杆结构2、压板3、定位套4、压紧弹簧5、垫片6、压紧螺母7、中间压杆8 组成。

参照图1至图3，所述的上压杆结构1由上压杆结构左支与上压杆结构右支组成。其中上压杆结构左支与上压杆结构右支的结构是相同的。

所述的上压杆结构右支由拉梁121、滑轨122、拉杆123、连接柱124与螺杆125组成。上压杆结构中的左支与右支中的连接柱124 对称分布，分别套入中间压杆8的两端，就可以带动中间压杆8随着上压杆结构或者下压杆结构一起上下运动。

所述的上压杆结构中的螺杆125穿过压板3与压紧螺母7连接。在压板3与压紧螺母7之间设有都穿设在螺杆125上的定位套4和压紧弹簧5，压紧弹簧采用高温弹簧，定位套能够在上下方向上发生一定的形变。其中，定位套4可用于保护压紧弹簧5。压紧弹簧5 位于定位套4内。定位套4的上端设有垫片6，垫片6用来均匀压紧螺母7传递给定位套4﹑压紧螺母7的压力。

所述的上压杆结构1中的滑轨122与同侧下压杆结构2中的拉杆123相配合，滑轨122嵌入拉杆123中，可引导滑轨122上下运动。拉杆123带动中间压杆8上下运动的距离可根据实际需要进行调节。

各个件之间的连接采用精密冷焊工艺来实现。

图4为一款水-空气薄壁热交换器。该款热交换器是用水道薄壁紫铜管替代了传统的水冷板，不仅可以满足使用的要求，而且可以极大的节省成本。图5为水道侧与空气侧水道薄壁紫铜管10与翅片 9的结构布置图。因为采用的是钎焊工艺，且该工艺要求焊缝间隙保持在0.05～0.1mm之间。另外薄壁水道管的壁厚为0.6mm，而风侧翅片的厚度仅为0.2mm，属于微通道的范畴。因此，这将导致整个热交换器需要焊接的点非常多。因此钎焊时采用传统的整体受压的方式将不可取，无法保证产品的质量。因此需要对水-空气薄壁热交换器真空钎焊用工装进行单独的设计。

图1为水-空气薄壁热交换器钎焊用工装设计图，其结构由上压杆结构1、下压杆结构2、压板3、定位套4、压紧弹簧5、垫片6、压紧螺母7、中间压杆8组成。水-空气薄壁热交换器钎焊用工装的设计，其核心问题是如何保证在众多风道薄壁翅片与水道薄壁紫铜管接触的焊点处二者能保证有效的接触在风道薄壁翅片上相邻焊点处其受到的力的方向是相反的。因此，我们首先想到在每个风道薄壁翅片间施加一个压杆，使其可以按设计要求对风道薄壁翅片施加预期的压力。有两种压杆，即上压杆与下压杆。所谓的上压杆就是压杆对风道薄壁翅片提供一个向上的压力，下压杆的解释参考上压杆。因此，我们提出一种设想，就是分别设计出上压杆结构1与下压杆结构2。

上压杆结构1由上压杆结构左支和上压杆结构右支组成，如图2所示。其中上压杆结构左支与上压杆结构右支的结构是相同的，中间压杆8是采用4×4×1mm的不锈钢方管。

上压杆结构右支由拉梁121、滑轨122、拉杆123、连接柱124 与螺杆125组成，如图2所示。上压杆结构中的左支与右支中的连接柱124对称分布，分别套入中间压杆8的两端，就可以带动中间压杆8随着结构一起上下运动。

上压杆结构中的螺杆125穿过压板3与压紧螺母7连接，如图1所示。在压板3与压紧螺母7之间设有都穿设在螺杆125上的定位套4和压紧弹簧5，压紧弹簧采用高温弹簧，定位套能够在上下方向上发生一定的形变。其中，定位套4可用于保护压紧弹簧5。压紧弹簧5位于定位套4内。定位套4的上端设有垫片6，垫片6用来均匀压紧螺母7传递给定位套4﹑压紧螺母7的压力。

设置定位套4可防止焊接过程中对工件施加了过大的力而导致工件出现损伤性变形。另外焊接过程中随着钎料的融化，压紧弹簧开始伸长对中间压杆提供持续性的压紧力补偿，防止因工件收缩导致压紧力不够，使中间压杆在可靠范围内继续压紧翅片。该设计能够应对工件钎焊中发生的不均衡的变形或者局部细微变形，进而使钎焊能够顺利正常进行，保证了钎焊的效果的同时也有效防止了工件因变形造成的损坏。

上压杆结构1中的滑轨122与同侧下压杆结构2中的拉杆123 相配合，滑轨122嵌入拉杆123中，可引导滑轨122上下运动。拉杆123带动中间压杆8上下运动的距离可根据实际需要进行调节。本实例中螺杆为M6的螺杆，拉梁为6×6×1mm的不锈钢方管，拉杆为4×4×1mm的不锈钢方管，滑轨与连接柱可由M2的不锈钢圆柱销来实现其功能。各个件之间的连接采用精密冷焊工艺来实现。

本实施例的使用方式具体钎焊步骤：

1、工装的组装：

第一步，将其中一压杆结构的滑杆位于其对应的压杆结构的通孔，完成压杆壁的拼装；第二步，将压杆壁安装到的中间压杆上；第三步，将定位套，压紧弹簧，垫片依次套入螺杆，用压紧螺母进行紧固。

2、焊接次序：

①若采用焊膏进行焊接，则是采用以下步骤：

1)中间压杆8依次插入翅片中，按上述工件的组装步骤进行工装的组装；

2)上述步骤1)完成后，依次在翅片的焊缝处点焊膏；

3)上述步骤2)完成后，放入钎焊炉中进行钎焊；

4)焊后取出，拆卸工装，得到水-空气薄壁热交换器。

②若采用焊片进行焊接，则是采用以下步骤：

1)将焊片置于翅片的待焊接处，然后一起插入热交换器中；

2)然后将中间压杆8依次插入翅片中，按工件的组装步骤进行工装的组装；

3)然后将整体组装件放入钎焊炉中进行钎焊；

4)焊后取出，拆卸工装，得到水-空气薄壁热交换器。

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

Claims (6)

1.一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装，其特征在于，包括四个压杆结构，所述压杆结构包括横杆和竖杆；所述竖杆和与竖杆平行的滑杆间隔排列在横杆上，且滑杆和竖杆均垂直于横杆；所述竖杆上设有沿其中轴线的通孔；任意两个压杆结构组合构成一组压杆壁，其中一压杆结构的滑杆位于其对应的压杆结构的通孔；

两组压杆壁通过中间压杆连接；所述竖杆上还设有与其垂直的多个连接柱，且连接柱垂直于横杆；所述中间压杆的两端设有用于配合连接柱的沉孔；

所述横杆上还设有螺柱，所述螺柱和竖杆分别位于横杆的相对两侧；两组压杆壁之间架有压板，所述压板的两端均设有与螺柱对应的开口槽，压板通过开口槽安装在对应的分属两组压杆壁的两个螺柱上；所述压板通过安装在螺柱上的螺母固定。

2.根据权利要求1所述的一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装，其特征在于，所述竖杆和滑杆位于横杆的同一侧。

3.根据权利要求1所述的一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装，其特征在于，所述螺柱上还设有压缩弹簧，所述压缩弹簧位于压板和螺母之间。

4.根据权利要求3所述的一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装，其特征在于，所述压缩弹簧外套有定位套，所述定位套的内径小于螺母的外径。

5.一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装的使用方法，其特征在于，使用如权利要求1～4任意一项的一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装，具体包括以下步骤，

步骤1，将中间压杆依次插入薄壁热交换器的翅片之间；

步骤2，依次拼接压杆结构、压板和螺母，完成工装和薄壁热交换器之间的固定；

步骤3，将固定有工装的薄壁交换器放入到钎焊炉中进行钎焊；

步骤4，取出钎焊后的工件，并将工装拆下，得到薄壁热交换器。

6.根据权利要求5所述的一种水-空气薄壁热交换器钎焊用工装的使用方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：第一步，将其中一压杆结构的滑杆插入其对应的压杆结构的通孔，完成压杆壁的拼装；第二步，将两组压杆壁分别安装到所述步骤1的中间压杆的两侧；第三步，安装压板并旋紧螺母。

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