CN115846846A - 一种紧凑型微通道换热器的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种紧凑型微通道换热器的焊接方法，属于换热器技术领域，包括：将紧凑型微通道换热器固定在夹持工装上；对紧凑型微通道换热器进行原子扩散焊；先升温至900℃，对紧凑型微通道换热器进行加压至2MPa并保持；然后在900℃保持一段时间，对紧凑型微通道换热器进行加压至5‑6MPa之间；在900℃范围内保持一段时间之后，升温至1000℃‑1100℃之间，对紧凑型微通道换热器的施压降低至3MPa；在1000℃‑1100℃进行保持至少五个小时，此过程中，对紧凑型微通道换热器进行阶段性的加压；本发明提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法，采用原子扩散焊进行焊接，提高对产品进行扩散焊的一致性。

Description

一种紧凑型微通道换热器的焊接方法

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种紧凑型微通道换热器的焊接方法。

背景技术

紧凑型微通道换热器为能够应用于能源、动力、军事、电子、航空航天等领域中发热元器件的散热的设备。其中，在航空航天领域，除了对换热器换热效率的要求外，还需要考虑减小换热器体积要求，要最大提高换热器的紧凑度（比表面积）。

例如，中国专利文献CN102313401A公开的一种微通道换热器，其制冷工质留到的水力学直径为0.0675-0.5mm，工作流体微通道的水力学直径为0.125-1mm。

然而，在进行上述方案的制造过程中，由于换热板的厚度比较薄，只有0.2mm，远薄于以往传统微通道换热器，换热板的厚度越薄，原子扩散结合难度越大，越容易出现无法焊合的风险，采用传统工艺无法做到叠片焊接的一致性。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的紧凑型微通道换热器在制造时无法满足叠片焊接的一致性问题，从而提供一种紧凑型微通道换热器的焊接方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种紧凑型微通道换热器的焊接方法，包括以下步骤：

将待焊接的紧凑型微通道换热器固定在夹持工装上；

对所述紧凑型微通道换热器进行原子扩散焊；

所述原子扩散焊的工艺步骤包括：

先升温至900℃，此过程中对紧凑型微通道换热器进行加压至2MPa并保持；

然后在900℃保持一段时间，此过程中，对紧凑型微通道换热器进行加压至5-6MPa之间；

在900℃范围内保持一段时间之后，升温至1000℃-1100℃之间，此过程中，对紧凑型微通道换热器的施压降低至3MPa；

在1000℃-1100℃进行保持至少五个小时，此过程中，对紧凑型微通道换热器进行阶段性的加压。

可选地，所述阶段性的加压包括：第一升压阶段和第二升压阶段，所述第一升压阶段的压强目标为8-9MPa之间，所述第二升压阶段的压强目标为15MPa。

可选地，所述第一升压阶段和所述第二升压阶段到达压强目标后，均保持至少一个小时。

可选地，所原子扩散焊中，在900℃范围内保持一个小时。

可选地，所述原子扩散焊中，对紧凑型微通道换热器的施压，通过一个小时从2MPa升压至5-6MPa之间，再通过一个小时从5-6MPa之间降低至3MPa。

可选地，所述原子扩散焊中，对紧凑型微通道换热器的施压，通过两个小时从8-9MPa之间升压至15MPa。

可选地，所述夹持工装包括：

底板，所述底板上安装有若干限位块，若干所述限位块围绕形成用于容纳待焊接的紧凑型微通道换热器的定位区域；

压紧件，具有抵压头，所述抵压头垂直于所述底板伸向所述定位区域以对所述定位区域内的待焊接紧凑型微通道换热器进行施加压力。

可选地，所述限位块中，对称设置的两个中的至少一个为可调节地安装在所述底板上。

可选地，所述压紧件具有相对设置的两个抵压头，其中第一抵压头抵接在所述底板的底面，第二抵压头伸向所述底板正面的定位区域并适于抵接在待焊接的紧凑型微通道换热器的上方。

可选地，所述压紧件具有对称设置的两个。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法，采用原子扩散焊进行焊接，通过先升温至900℃并保持一段时间，可避免由于温度检测装置的检测滞后性导致的温度升高不可控的问题，该过程中通过对紧凑型微通道换热器进行预压，可用于抵抗紧凑型微通道换热器内部的热膨胀，避免产品变形；当温度升高到扩散焊温度后，通过进行阶段性的加压，可避免由于产品太薄升压过快导致的产品变形问题；另外，在进行加压时，先进行至少一次升压再降压的过程，通过此方式，可用于使紧凑型微通道换热器进行吸收掉自己的锻造量，从而提高对产品进行扩散焊的一致性。

2.本发明提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法，通过一个小时从900℃升温至1000℃-1100℃之间，通过该缓慢升温，可避免温度升高的不可控问题，从而提高对扩散焊的精准控制。

3.本发明提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法，通过两个小时从3MPa升压至8-9MPa之间，再通过两个小时从8-9MPa之间升压至15MPa，通过该阶段性的缓慢升压过程，可避免由于产品太薄导致的升压过程中产品变形的问题。

4.本发明提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法，采用夹持工装能够对待焊接的紧凑型微通道换热器进行精准的定位，从而进行精确稳定的施压。

5.本发明提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法，将限位块设置为可调节的，可适用更多规格的紧凑型微通道换热器。

6.本发明提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法，可将压紧件与底板进行连接配合，从而组成一个整体。

7.本发明提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法，通过多个压紧件提高对待焊接的紧凑型微通道换热器的施压稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明的实施例中提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法的一种实施方式的温度控制示意图；

图2为本发明的实施例中提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法的一种实施方式的压强控制示意图；

图3为待焊接的紧凑型微通道换热器的一种实施方式的立体图；

图4为图3中叠片的主视剖视图；

图5为图3中叠片的仰视图；

图6为用于固定紧凑型微通道换热器的夹持工装的立体图；

图7图6中夹持工装与压紧件配合的主视图。

附图标记说明：

1、底板；2、限位块；3、定位区域；4、叠片；5、压紧件；6、抵压头。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种紧凑型微通道换热器的焊接方法，用于对紧凑型微通道换热器进行焊接。

如图1、图2所示，为本实施例提供的一种紧凑型微通道换热器的焊接方法的具体实施方式，包括以下步骤：

首先，将待焊接的紧凑型微通道换热器固定在夹持工装上。

然后，对所述紧凑型微通道换热器进行原子扩散焊。

其中，所述原子扩散焊的工艺步骤包括：

先升温至900℃，此过程中对紧凑型微通道换热器进行加压至2MPa并保持。

然后在900℃保持一段时间，此过程中，对紧凑型微通道换热器进行加压至5-6MPa之间。

在900℃范围内保持一段时间之后，升温至1000℃-1100℃之间，此过程中，对紧凑型微通道换热器的施压降低至3MPa。

在1000℃-1100℃进行保持至少五个小时，此过程中，对紧凑型微通道换热器进行阶段性的加压。

本实施例提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法，采用原子扩散焊进行焊接，通过先升温至900℃并保持一段时间，可避免由于温度检测装置的检测滞后性导致的温度升高不可控的问题，该过程中通过对紧凑型微通道换热器进行预压，可用于抵抗紧凑型微通道换热器内部的热膨胀，避免产品变形；当温度升高到扩散焊温度后，通过进行阶段性的加压，可避免由于产品太薄升压过快导致的产品变形问题；另外，在进行加压时，先进行至少一次升压再降压的过程，通过此方式，可用于使紧凑型微通道换热器进行吸收掉自己的锻造量，从而提高对产品进行扩散焊的一致性。

如图1所示，本实施例提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法中，所原子扩散焊中，在900℃范围内保持一个小时，从而充分保证温度的可控，保证焊接质量。

如图2所示，本实施例提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法中，所述阶段性的加压包括：第一升压阶段和第二升压阶段，所述第一升压阶段的压强目标为8-9MPa之间，所述第二升压阶段的压强目标为15MPa。上述压强目标用于对，换热板的流体流道宽度（槽宽）≤0.2mm、流道深度≥0.1mm、筋宽≤0.12mm、换热板总厚度≤0.2mm的结构形式进行焊接时，可达到最优效果。另外，作为一种可替换实施方式，该压强目标也可以根据具体公开进行相应调整。

如图2所示，本实施例提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法中，所述第一升压阶段和所述第二升压阶段到达压强目标后，均保持至少一个小时。该时间的设置，可较好的保证扩散焊接的质量。

如图2所示，本实施例提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法中，所述原子扩散焊中，对紧凑型微通道换热器的施压，通过一个小时从2MPa升压至5-6MPa之间，再通过一个小时从5-6MPa之间降低至3MPa，该压强可适用换热板的流体流道宽度（槽宽）≤0.2mm、流道深度≥0.1mm、筋宽≤0.12mm、换热板总厚度≤0.2mm的结构。通过先进行一次升压再降压的过程，可使紧凑型微通道换热器进行吸收掉自己的锻造量，从而提高对产品进行扩散焊的一致性。另外，作为一种可替换实施方式，上述压强可根据实际工况进行适应性调整。

如图2所示，本实施例提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法中，所述原子扩散焊中，对紧凑型微通道换热器的施压，通过两个小时从8-9MPa之间升压至15MPa。另外，作为一种可替换实施方式，为了进一步提高焊接质量，该升压时间可适当进行延长。

如图3-5所示，为适合采用本实施例提供的焊接方法的一种紧凑型微通道换热器的具体实施方式，其紧凑度（比表面积）为3573㎡/m³左右，具体的，其长度a为236mm，宽度b为22mm，厚度c为27.6mm。其中，每片换热板的厚度d为0.2mm，内部槽深e为0.1mm，槽道宽度f为0.2mm，筋宽g为0.12mm。通过采用极薄的板片、极细的流道与极窄的筋宽，以最大限度的增大等体积前提下的换热器换热效率。然而，由于换热板筋宽仅0.12mm，叠片4一致性会直接影响扩散焊接质量，需采用夹持工装进行辅助叠片4。另外，由于换热板厚度仅0.2mm，远薄于以往传统微通道换热器，换热板的厚度越薄，原子扩散结合难度越大，越容易出现无法焊合的风险，因此，通过上述对焊接工艺的改进，扩散焊接制成的换热器芯体的叠片4一致，耐压能力≥20MPa，爆破极限≥30MPa。

如图6、图7所示，本实施例提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法中，所述夹持工装包括：底板1和压紧件5，所述底板1上安装有若干限位块2，若干所述限位块2围绕形成用于容纳待焊接的紧凑型微通道换热器的定位区域3；所述压紧件5具有抵压头6，所述抵压头6垂直于所述底板1伸向所述定位区域3以对所述定位区域3内的待焊接紧凑型微通道换热器进行施加压力。

如图6所示，本实施例提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法中，在所述夹持工装的底板1上，对称设置的两个中的至少一个为可调节地安装在所述底板1上。通过该设置，使夹持工装能够适用更多规格的紧凑型微通道换热器。

如图7所示，本实施例提供的紧凑型微通道换热器的焊接方法中，所述夹持工装的压紧件5具有相对设置的两个抵压头6，其中第一抵压头6抵接在所述底板1的底面，第二抵压头6伸向所述底板1正面的定位区域3并适于抵接在待焊接的紧凑型微通道换热器的上方，从而与底板1组成一个整体。另外，为了进一步提高对紧凑型微通道换热器的压紧平稳性，所述压紧件5具有对称设置的两个。另外，作为一种可替换实施方式，所述压紧件5也可以仅设置一个，或者更多个。

另外，作为一种可替换实施方式，所述压紧件5还可以两个抵压头6分别抵接在待焊接的紧凑型微通道换热器的两侧，从而保证待焊接的紧凑型微通道换热器的叠片4之间的整齐。具体的，所述压紧件5的两个抵压头6可以分别抵接在底板1的位于待焊接的紧凑型微通道换热器两侧的限位块2上。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待焊接的紧凑型微通道换热器固定在夹持工装上；

对所述紧凑型微通道换热器进行原子扩散焊；

所述原子扩散焊的工艺步骤包括：

先升温至900℃，此过程中对紧凑型微通道换热器进行加压至2MPa并保持；

然后在900℃保持一段时间，此过程中，对紧凑型微通道换热器进行加压至5-6MPa之间；

在900℃范围内保持一段时间之后，升温至1000℃-1100℃之间，此过程中，对紧凑型微通道换热器的施压降低至3MPa；

在1000℃-1100℃进行保持至少五个小时，此过程中，对紧凑型微通道换热器进行阶段性的加压。

2.根据权利要求1所述的紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，所述阶段性的加压包括：第一升压阶段和第二升压阶段，所述第一升压阶段的压强目标为8-9MPa之间，所述第二升压阶段的压强目标为15MPa。

3.根据权利要求2所述的紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，所述第一升压阶段和所述第二升压阶段到达压强目标后，均保持至少一个小时。

4.根据权利要求1所述的紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，所原子扩散焊中，在900℃范围内保持一个小时。

5.根据权利要求1所述的紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，所述原子扩散焊中，对紧凑型微通道换热器的施压，通过一个小时从2MPa升压至5-6MPa之间，再通过一个小时从5-6MPa之间降低至3MPa。

6.根据权利要求1所述的紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，所述原子扩散焊中，对紧凑型微通道换热器的施压，通过两个小时从8-9MPa之间升压至15MPa。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，所述夹持工装包括：

底板（1），所述底板（1）上安装有若干限位块（2），若干所述限位块（2）围绕形成用于容纳待焊接的紧凑型微通道换热器的定位区域（3）；

压紧件（5），具有抵压头（6），所述抵压头（6）垂直于所述底板（1）伸向所述定位区域（3）以对所述定位区域（3）内的待焊接紧凑型微通道换热器进行施加压力。

8.根据权利要求7所述的紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，所述限位块（2）中，对称设置的两个中的至少一个为可调节地安装在所述底板（1）上。

9.根据权利要求7所述的紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，所述压紧件（5）具有相对设置的两个抵压头（6），其中第一抵压头（6）抵接在所述底板（1）的底面，第二抵压头（6）伸向所述底板（1）正面的定位区域（3）并适于抵接在待焊接的紧凑型微通道换热器的上方。

10.根据权利要求7所述的紧凑型微通道换热器的焊接方法，其特征在于，所述压紧件（5）具有对称设置的两个。

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