[发明专利]不锈钢板式换热器及其加工成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是一种不锈钢板式换热器及其加工成型方法。 

背景技术

制冷系统离不开换热器，板式换热器包括蒸发板和冷凝板，传统的板式换热器主要有蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板，普通的蒸发板或冷凝板一般是采用长1.2～1.8m、宽0.5～1.2m的两块1～3mm厚的304不锈钢板通过普通电阻焊方法加工而成蛇形流道或蜂窝流道，经高压气体对不锈钢换热器进行胀形，使之成型为蛇形流道型与蜂窝流道型换热器，让冷媒(如R-22或氨)在中空流道中流动。由于板式换热器上的焊道多、分布密，普通电阻焊的方法焊接热输入较大，而且因为不锈钢线膨胀系数大、导热系数低(17w/m×kJ左右)，电阻焊接时容易产生较大的焊接残余应力，导致板式换热器焊接加工后和随后的使用过程中容易发生变形和翘曲，流道易形成死角，冷媒和冷凝机油易积聚。因此，需要采用一种更适合的焊接方法来加工板式换热器。 

载流搅拌摩擦焊又称为导电搅拌摩擦，或电阻搅拌摩擦是一种新型的固相焊接方法，是为了对付高熔点的钢材搅拌摩擦焊接而发展起来的一种复合焊接新技术，该技术利用导电和接触电阻产生的电阻热能增加搅拌摩擦焊在焊接黑色金属及高温合金结构材料时在能量输入上的不足；同时，由于电阻热受热均匀，故可以提高黑色金属和高温合金结构材料的焊接速度和焊接质量，降低搅拌头与工件的摩擦阻力，从而延长搅拌头的使用寿命，降低焊接缺陷，消除焊接应力。载流搅拌摩擦焊的优点是：突破了搅拌摩擦焊在焊接对象上的局限性，使其可以用于黑色金属、不锈钢、钛合金等高温结构材料的焊接，使搅拌摩擦焊的应用更广。可以减小搅拌头与高强度金属的摩擦损耗，提高搅拌头的使用寿命；降低了搅拌摩擦焊的工艺要求，既可以对搅拌摩擦焊进行辅助加热，也用于焊前预热和焊后焊缝热处理，由于电阻热受热均匀，由此可以进一步提高焊接速度和焊接质量，改善焊接接头的力学性能；降低了搅拌摩擦焊焊接缺陷的产生，例如因热量不足引起的未焊合，沟槽，空洞等缺陷。以及焊后内应力的随机消除，不需要特定的设备对其进行消除应力工艺； 所需设备简单，成本较低，易于推广应用，载流搅拌摩擦焊是一种绿色焊接方法，焊接前及焊接过程中对环境的污染小。 

激光焊接技术具有焊接输入能量集中，焊接热影响区小，焊接变形小，焊接效率高，焊接工件外形美观，焊接质量好的一系列优点。而水冷电阻焊接技术是在普通电阻焊的过程中，使用流动水或将工件浸泡在水中来进行电阻焊接以冷却焊缝，控制焊接变形和热输入的技术，特别适合奥氏体不锈钢焊接，具有焊接热输入少、焊接变形小，焊接残余应力分布合理的特点。 

因此，采用包括载流搅拌摩擦焊、激光焊和水冷电阻焊接技术在内的特种焊接方法来加工成型板式换热器可以减小焊接热输入、减小了焊接残余应力，控制板式换热器的焊接变形，有效地解决蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板焊接残余应力、变形和翘曲问题，使冷媒和冷凝机油流动均匀、通畅，使冷媒和冷凝机油流动均匀，回油通畅，提高板式换热器的热交换能力，减少对材料、加工和人力资源的浪费，对于节能、资源友好的可持续经济发展具有十分重要的意义。 

发明内容

针对现有板式换热器，包括蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板及其加工成型技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种新型的蛇形流道型与蜂窝型的蒸发板或冷凝板及其加工成型方法，特别是采用载流搅拌摩擦焊、激光焊和水冷电阻焊接技术在内的特种焊接方法来设计、加工、制造板式换热器，减小焊接残余应力，减小焊接变形以及使用过程中发生的变形与翘曲，使板式换热器内的冷媒流道均匀，冷媒流动阻力小，提高板式换热器抗冷热冲击与疲劳的性能，使冷媒和冷凝机油流动均匀，回油通畅，提高板式换热器的工作效果，减少对材料、加工和人力资源的浪费，实现节能、资源和环境友好的目标。 

本发明的目的是这样实现的：不锈钢板式换热器及其加工成型方法，包括蛇形流道型与蜂窝流道型蒸发板或冷凝板，板式换热器采用不锈钢板材，由不锈钢上板、不锈钢下板、进口管和出口管构成，两块不锈钢板重叠通过特种焊接方法连接在一起，进口管和出口管插于两块不锈钢板之间的上下两端，使用电弧焊接方法与不锈钢板式换热器本体相连，再通过模具和高压胀形工艺使板式换热器最后成型；不锈钢板式换热器及其加工成型方法包括以下步骤： 

1).按结构设计要求将不锈钢板进行板片加工和处理：采用预覆液压膜工艺，确保在剪切、冲压、轧制等不锈钢板材加工过程中不伤害板片和表面，板材下料采用数控切割、 一次成型；对板材表面进行处理，清除加工热应力，增强表面强度，提高涂膜附着力，并对不锈钢板的表面进行清洁和干燥处理；